为了探测小行星上的钻石，这些高校决定众筹一个微纳卫星

　　随着电子技术越来越强，我们可以把卫星做得越来越小，功能越来越强。现在很多微纳卫星的功能，实际上和以前大卫星的功能也差不多了。

　　我以前做的卫星都是围绕着近地轨道做一些科学任务，后来我想，能不能做点更好玩的。比如——观测系外行星，探测充满贵金属的小行星。

　　2020年8月22日，“我是科学家”第24期演讲现场，大连理工大学航天航空学院教授于晓洲，带来演讲：《用微纳卫星探索深空，我想知道超级地球离人类有多远》。

　　以下为于晓洲演讲实录：

　　大家好，我是来自大连理工大学的于晓洲。

　　近10年来，我一直从事微纳卫星的研究。这10年做了很多有意思的事情，首先做了一些近地轨道的卫星，来做科学实验。未来我希望做一些更有意思的项目，比如找超级地球。

　　找超级地球有很多办法，传统的办法是发卫星。不过传统卫星有缺点——又大又重又贵。举个例子，2018年发射了一颗叫BEPICOLOMBO的卫星去看水星，研制了20多年，花了30多亿欧元，有4吨重。

　　一直发这么大的卫星，我们压力很大。那怎么办？

　　可以做一些小号的卫星去探测，所以我现在的研究方向，就是用这种微纳卫星做探测。

　　什么是微纳卫星？

　　1公斤到100公斤的卫星，我们可以称它为“微纳卫星”。这种卫星的好处是：轻、小、成本低、研制周期短。

　　随着电子技术越来越强，我们可以把卫星做得越来越小，功能越来越强。现在很多微纳卫星的功能，实际上和以前大卫星的功能也差不多了。10年前的大卫星，可能有些功能还不如我们现在这种小卫星。

　　比如说“鸽群卫星”，它的特点是数量多。在地球的近地轨道几百公里轨道上，有100多颗， 在不停地拍照。

　　和大卫星比，它拍得照片不是很清楚。但是没关系，因为不是所有的应用都需要特别清晰的照片。相比缺点，鸽群卫星的优点更明显——它能不停地拍，让你看到实时照片。比如说，它可以每天都更新，或者半天更新一次。大卫星不行，有时大卫星的照片要几周，甚至上月才能更新一次。

　　第二颗卫星是我好朋友美国的Jordi教授做的，NanoACE这个立方星项目。这个卫星就像小朋友的鞋盒那么大，也不重，5公斤2颗。

　　它可以做交会对接：一开始在天上飞得好好的，突然能交会起来，还能再分开。对于做卫星来说，尤其是这么小的卫星，技术上很有难度。

　　第三颗卫星也很有意思，它不大，也就女士靴子的鞋盒那么大。但它能看台风、进行天气观测，相当于一个小雷达。也就10来公斤的一个小雷达在天上飞，精度很高。

　　微纳卫星现在全球热度很高，每年全世界有上百个这样的卫星发射。欧空局还做了一个未来立方星的图谱，有观测地球的、有观测月球的、有观测小行星的。

　　这种立方星最大的好处是成本很低，而且它可以平台互换：这个卫星上的部件可以放到另一个卫星上，大家可以通用，多便宜。

　　我以前做的卫星都是围绕着近地轨道做一些科学任务，后来我想，能不能做点更好玩的。

　　机缘巧合，去年我碰到了一个朋友，他在列日空间中心工作，当时他们在做系外行星观测。后来他到西安出差的时候，我俩吃了一顿饭，产生了一个想法——我们一块来做能观测系外行星的卫星吧。

　　什么是系外行星？

　　其实太阳系以外的行星就叫“系外行星”。90年代人们都认为有系外行星，但是没有发现过。后来两位瑞士科学家发现了系外行星。24年后，这两个瑞士科学家，因为发现了第一颗系外行星飞马座51b，获得了诺贝尔奖。

　　但这个系外行星非常不适合我们居住，温度1000度，一般生物肯定生活不了。

　　那么，我们能不能找一些适合人类居住的呢？

　　人类不可能永远呆在地球上，一定会往深空去。那往深空去，总得找一个适合居住的地方，不可能一直生活在飞船上。

　　恒星生活环境太恶劣，宜居的星球只能是行星，因此找适合人类居住的系外行星很重要。

　　以前人们看系外行星的方法比较简单，都是间接法。

　　为什么不直接看？

　　很简单：恒星那么亮，无法直接看到旁边的行星。

　　而间接法，测量的是行星经过恒星时，恒星的光线的变化。因为行星经过时，会遮住一部分恒星的光，所以人类就根据光变暗的程度来研究，经过的行星有多大。

　　但是，大部分系外行星不适合用这种方法观测，后来我们就想有没有更好的观测方法。

　　当时，我们选择了比邻星b作为观测对象。第一是因为它离我们近，光只要走4年多就到了。第二，比邻星b距离它的恒星，只有700万公里，这个距离很合适——距离恒星太近就热死了，距离恒星太远了又会非常冷。

　　研究对象有了，总得有好的研究方法。Jérôme教授他们擅长做深空观测的科学仪器，提出了一个很有意思的方法：做两个光学系统，光照进来之后，经过数字处理来得到行星的信息。

　　方法说起来很简单，其实真的好复杂，但是幸好地面已经验证过了，我们希望用微纳卫星，看看这个方法在天上可不可行。

　　这颗星有很多难点，举个例子，这个星要求长度尽可能长。我们知道火箭的体积是有限的，如果卫星特别长，就不方便往火箭里装了。后来我们提出解决方案：做一个会变形的卫星，有点像变形金刚。

　　除了系外行星，我们还在做一些很有意思的事儿——我们希望将来能把卫星送到小行星附近。

　　小行星有啥用？

　　以前大家听小行星都说，小行星有生命起源，小行星可以研究太阳系起源，小行星可以研究很多的天体物理等等。

　　最近大家又发现了一个新的热点，小行星是个宝藏——上面有金有银，有铜有镍，有很多贵金属。最近还有一个消息说，有的小行星上全是钻石。

　　如果能拉一个小行星，到地球轨道来开采一下，那是非常棒的一件事。

　　但在这之前，还是要先探测小行星，看看上面到底有什么。于是，就需要发射微纳卫星。微纳卫星虽然不大，但也很贵。光发射 1公斤卫星到近地轨道就得十几万人民币。

　　那怎么办？

　　我们就几个大学和研究机构合作，清华大学、武汉大学、北京理工大学、长光卫星、中科院等等。大家合作，有钱的出钱，没钱的出人，大家一块来攒一个卫星。

　　在做这些深空项目之前，我本人其实不做卫星。有一天晚上，我在来北京出差的路上，坐着绿皮车，忽然来了一个电话。

　　是我师兄，在国外大学，他问我：有个国际合作项目，用卫星探测大气，你参加吗？

　　我说，我参加。这才机缘巧合地参与了卫星的项目。

　　其实在上中学的时候，我很迷茫，自己不知道自己想干啥。但是有一点我知道：我喜欢看《科幻世界》、《航空知识》、《航空航天》。

　　上大学后，我就选择了西工大，因为西工大航空航天很好。但我没想到，一上大学专业竟然是导弹的。我本科毕业设计、研究生、博士、副教授初期，全是在做导弹。

　　因为2010年的一个电话，才改变了我的人生，去做了卫星。

　　当时还是有选择的：我可以接着做导弹，也可以做卫星。我又想了两天，后来决定——就按自己本心吧，喜欢做啥就做啥。

　　于是才转入了卫星行业。

　　所以我相信，只要你努力，只要你坚持，很多时候有些不可能的事情可以变成可能。

　　谢谢大家。

　　演讲嘉宾于晓洲：《用微纳卫星探索深空，我想知道超级地球离人类有多远》 | 摄影：VPhoto