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。