近日，“创新X”系列科学试验卫星的首发星——空间新技术试验卫星完成变轨，通过搭载的凝胶绿色推力器将轨道抬高了7.5公里，将继续开展对太阳大气、空间X射线、伽马射线暴等宇宙物质的探测。此前，这颗卫星上的“高能爆发探索者”载荷探测到了GRB 221009A伽马射线暴，它比人类以往观测到的宇宙最亮伽马射线暴亮10倍以上。
通过它的探测数据，我国科学家还收获了全球首张宽视场X射线聚焦成像天图、我国首幅太阳过渡区图像、国产量子磁力仪首次全球磁场勘测等重要成果，并完成44项空间新技术验证。
这颗催生多项科学和技术成果的卫星是如何研制成功的？解放日报·上观新闻记者近日前往位于上海浦东的中国科学院微小卫星创新研究院，听“创新X”空间新技术试验卫星研制团队讲述了“众筹”造卫星的故事。
探索空间科学技术试验新范式
中国科学院微小卫星创新研究院副院长张永合介绍，2021年1月，中国科学院审议并同意按照“经费自筹、风险自担、科学先行、过时不候”原则，开展空间新技术试验卫星的研制工作。为何采取这一原则？张永合解释，随着航天科技和空间科学的快速发展，科研领域希望上天观测、验证的新想法和新技术井喷式增加，但入选国家项目上天的机会“一票难求”，所以通过“众筹”获得太空科学实验和技术验证机会，成为基础研究向产业转化的一种科研新范式探索。
在这个项目中，中国科学院微小卫星创新研究院自筹经费研制卫星，卫星上的各个载荷设备都由相关单位自筹经费、自主研发，通过“众筹”而非国家项目经费开展卫星设计、制造等工作。
送卫星上天的火箭，是中国科学院力学研究所抓总、中科宇航公司参与研制的固体运载火箭，拥有商业航天基因。2022年7月27日，“力箭一号”将空间新技术试验卫星成功送入预定轨道。
“创新X”空间新技术试验卫星
经过载荷项目遴选，这颗卫星最终搭载了46.5纳米极紫外太阳成像仪、龙虾眼X射线望远镜、高能爆发探索者等16个新型载荷，涉及天文、量子、遥感等领域，参与研制团队来自中国科学院、北京大学、同济大学等20多家单位。“卫星系列取名‘创新X’，是创新交叉、创新无极限的意思，它突破了原有的专星专用模式，通过众筹式、航班式的空间科学和新技术试验新范式顺应了创新需求。”张永合说。目前，“创新X”系列的新卫星正在研制中，其载荷也是由国内科研院所和高校研发。它将搭乘“力箭”系列运载火箭上天，开展新一轮空间科学探测和新技术试验。
创新X卫星总师、临时党支部书记张晓峰介绍，为了让卫星设计与“众筹式、航班式”新范式相匹配，研制团队颠覆了传统方案，把“创新X”系列首发星设计成一个面向载荷动态集成的通用化平台。它不仅接口多，而且具备高精度对日观测、对地观测、惯性定向等多种观测模式，为新型载荷和新技术产品提供了宽适应、低成本、可重复利用的试验平台。
“创新X”空间新技术试验卫星研制团队在工作中。
“85后”挑大梁制定创新方案
承担这个创新项目的是一支年轻化团队，共19人，其中“85后”13人、中共党员13人。缺少航天工程经验，是他们的短板。如何弥补这块短板，同时注重创新？张永合等人提出了规范先行、专项识别、重点把控、双责任制的研制模式。所谓双责任制，是让“85后”担任卫星热控、星务、结构等分系统技术负责人，并让更有经验的科研人员做好把关工作，以老带新。
“这个项目对人才的锻炼作用很大，让年轻人勇挑重担，才能激发青年一代党员的责任担当意识。”张晓峰说，“我也是第一次做总师，我们经常开会讨论创新方案，方案定下来后再让资深科研人员审核。”
在设计CPT原子磁力仪的安装方案时，他们讨论了如何让这个地球磁场精密测量载荷尽可能避开电磁噪声，年轻设计师提出一个方案——把它安装在卫星的伸杆上，这样伸杆伸出去后，就能获得更好的测量背景。资深专家审核后认为，这个创新方案有助于地球磁场精密测量，虽然增加了系统复杂度，但工程上是可行的。后来的在轨验证显示，CPT原子磁力仪的磁测量噪声峰值小于0.1nT（纳特斯拉），成功完成了国产量子磁力仪的首次空间验证。
“创新X”空间新技术试验卫星研制团队在工作中。
经费预算有限，是这个项目的一大制约因素。创新X姿轨控主任设计师李津淞告诉记者，他们希望将卫星姿态的角速度控制在1/1000度每秒，但这需要采购价格上百万元的陀螺仪，超出了预算。能否用几十万元的陀螺仪达到这个指标？团队讨论后，认为是可行的，于是请北京航空航天大学专家研制这款陀螺仪，在经费有限的条件下尽量提高硬件质量；李津淞等人则在软件上下功夫，通过算法进一步提高陀螺仪的精度。“钱学森先生指出，低等级的器件通过系统优化，可以达到高等级效果。我们按照钱老的思路，实现了1/1000度每秒这个高精度指标。”张晓峰说。
时间紧，也是这个项目的制约因素。2020年入职的创新X结构副主任设计师李天童参与项目时，没有工程经验，却因为“一年后卫星要出厂”这个指令，必须压缩卫星结构设计的时间。面对挑战，她刻苦攻关，发挥了党员先锋模范作用。在主任设计师李瑞的指导下，她在卫星三维模型出炉后采用创新方案，省去了常规的二维装配图制作环节，为卫星研制省下一个月时间。
经过实战洗礼，这些“85后”科研人员已成为卫星研制“老兵”。如今，他们正在研制“创新X”系列科学试验卫星的二号星，并承担了国家级重大项目，书写着青年一代党员的创新新篇章。
