揭秘小卫星家族：背后科学家团队平均年龄仅31岁

4月24日是中国航天日，南京航空航天大学的学生在校园内开展航天嘉年华活动，现场展出了该校自主研制的微小卫星和学生们用废纸箱制作的航天器模型。中新社记者 泱波 摄

揭秘微小卫星

位于上海张江园区的中科院微小卫星创新研究院，是一个神秘的地方。进门的“卫星墙”上“挂满”了已发射上天的约20颗卫星模型，包括量子科学实验卫星(“墨子”)、暗物质粒子探测卫星(“悟空”)、“天宫二号”伴随卫星、碳卫星等“明星级”小卫星。

近日，中国青年报⋅中青在线记者来到这里，揭秘“小卫星家族”背后的故事。你可能无法想象，小卫星背后，是一个平均年龄仅31岁的青年科学家团队。

卫星不一定都是“大个子”

与传统观念上的“大卫星”相比，微小卫星身材较为娇小。

2015年3月30日，我国首颗新一代北斗导航卫星发射成功。这颗卫星从原先的几吨“瘦身”到800多公斤；原本十几个分系统需要20多台计算机控制，现在优化为1台，大大提升了卫星的运行效率。在“瘦身”过程中，采用的新技术占比超过70%。

“小卫星”到底“小”到什么程度？2016年与“天宫二号”一起发射的“天宫二号”伴随卫星，体积相当于普通笔记本电脑摊开时的大小。它可以对大型飞行器进行探测及状态监控。“就像我们在电影《星球大战》里看到的飞船旁边的小卫星那样转。”中科院微小卫星创新研究院微纳卫星研究所副所长、“天宫二号”伴随卫星主任设计师曹金说。

只有50公斤重的“天宫二号”伴随卫星目前已圆满完成“天宫二号”和“神舟十一号”组合体伴飞观测、红外全景成像等多项新技术试验。

“原来的卫星一般是比较大的。但是，小卫星是科学创新发展的趋势。”曹金说，今后随着智能化和卫星集成度越来越高，微小卫星就会像北斗导航卫星一样，从原来的几吨重量“瘦身”到几百斤。

会“跳舞”的碳卫星

不仅在体积、重量上“瘦身”，年轻的卫星团队还希望在技术上赋予“微小卫星”更多突破点。

“会跳舞的卫星”是中国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星的昵称。研制过程中，科学家们用“会跳舞”来形容这颗碳卫星在监测二氧化碳过程中所呈现的动态运行轨迹。

与以往只用单一对地姿态探测地球的气象卫星不同，碳卫星采取了几种观测模式交互进行的方式。一会儿启用耀斑观测模式，利用太阳在海面的镜面反射提高信噪比，获取海面上空的二氧化碳数据；一会儿启用天底观测模式，利用地面的漫反射特性开展地面二氧化碳的观测；一会儿启用目标模式，用于跟踪地面的特殊目标(如源排放区)，在约9分钟的飞越目标区观测期间内，这一模式可提供对观测点的大量观测数据。

观测的过程中，碳卫星要不断调整“姿势”，跳起“太空华尔兹”。

它是世界上第三颗提供二氧化碳数据的卫星，在研制初期，没有模式可供借鉴。仪器是新的，卫星也是新的。“研制上的困难主要来源于观念，要不要做这个卫星？要不要突破？”碳卫星副总设计师张永合说，研制过程大概持续了6年，通过项目的不停优化、商讨，最终碳卫星在2013年取得关键技术的突破。

2011年接手碳卫星总体设计时，年轻的设计团队大胆提出了“让卫星跳舞”的主意，并朝着这个艰难的目标前进。碳卫星的研发有助于提高我国环境气候的研究水平和国际话语权，同时也有利于向老百姓解释当下的雾霾等现象。

每个人都能够拥有自己的卫星？

“我们现在一年发射15颗到20颗卫星不成问题。”中科院微小卫星创新研究院副院长、北斗导航卫星总设计师林宝军自豪地说。在研究院蓝色的“太空墙”上写着几个大字——只要坚持，梦想还是可以实现的。

从过去几年才发射一颗卫星，到现在一年可以发射15颗到20颗卫星；从卫星平台研制“跟跑”欧美国家到“领跑”世界，青年科学家团队正在不断突破现有技术，创造奇迹。

去年12月，中科院微小卫星创新研究院在中科院率先行动，成为首批四类机构改革验收中唯一全票通过且排名第一的单位。改革持续了26个月，其间发射了13颗卫星，占到该研究院成立14年发射卫星总数的68%。

更多、更小、更轻的卫星，是未来的发展目标。

曹金说，以后的目标是卫星小到“能用手拿”，“我们有一个想法，就是未来让每个人都能拥有一颗自己的小卫星。”曹金认为，未来30年，人们很有可能可以通过自己的小卫星与太空对话，就像使用手机一样方便。

实习生 喻琰 中国青年报⋅中青在线记者 王烨捷