揭秘微小卫星：科学家团队平均年龄仅31岁

位于上海张江公园的中国科学院微卫星创新研究所是一个神秘的地方。进入大门的“卫星墙”里“装满”了大约20个已经发射到天空的卫星模型，包括量子科学实验卫星(“墨子”)、暗物质粒子探测卫星(“悟空”)、天宫二号伴星、碳卫星和其他“星级”小卫星。

近日，《中国青年报》、《中国青年在线》记者来到这里，揭示了“小卫星家庭”背后的故事。你可能无法想象在这颗小卫星的背后是一个平均年龄只有31岁的年轻科学家团队。

卫星不一定是“大人物”

与传统的“大卫星”概念相比，小卫星体积更小。

2015年3月30日，中国第一代新一代北斗导航卫星成功发射。这颗卫星从几吨“瘦身”到800多公斤。最初需要20多台计算机来控制十几个子系统，但现在优化为一个，大大提高了卫星的运行效率。在“瘦身”过程中，采用新技术的比例超过70%。

“小卫星”有多小？2016年与天宫二号一起发射的天宫二号卫星在展开时与普通笔记本电脑一样大。它可以检测和监控大型飞机的状态。"就像我们在电影《星球大战》中看到的飞船旁边的小卫星一样."中国科学院微卫星创新研究所微卫星研究所副所长、天宫二号卫星的设计者曹金说。

50公斤重的天宫二号卫星迄今已成功完成了一系列新的技术测试，如天宫二号和神舟十一号组合的卫星观测和红外全景成像。

“原来的卫星一般比较大。然而，小型卫星是科学创新和发展的趋势。”曹金说，随着未来智能和卫星集成的增加，微型卫星将像北斗导航卫星一样从几吨“瘦身”到几百磅。

一颗可以“跳舞”的碳卫星

这个年轻的卫星团队不仅在尺寸和重量上“瘦身”，还希望在技术上给“微型卫星”更多突破。

“舞动的卫星”是中国第一颗全球二氧化碳监测科学实验卫星的昵称。在开发过程中，科学家们用“跳舞”来描述碳卫星监测二氧化碳的动态轨迹。

不同于以前的气象卫星仅使用单一的地球对地球的姿态来探测地球，碳卫星采用了几种交互式观测模式。耀斑观测模式将被激活一段时间，通过利用太阳在海面上的镜面反射来获得海面上的二氧化碳数据，信噪比将得到改善。在一天结束时，观察模式将被激活一段时间，并且地面的漫反射特性将被用于进行表面二氧化碳观察。目标模式被激活，用于在短时间内跟踪地面上的特殊目标(例如源放电区域)。在目标区域上空飞行约9分钟的观测期间，该模式可以为观测点提供大量的观测数据。

在观测过程中，碳卫星必须不断调整它的“姿态”并跳“太空华尔兹”。

它是世界上第三颗提供二氧化碳数据的卫星。在其发展之初，没有可供参考的模式。仪器是新的，卫星是新的。“开发的难度主要来自概念，你想做这颗卫星吗？你想突破吗？”碳卫星的副总设计师张永和说，开发过程持续了大约6年。经过项目的不断优化和讨论，碳卫星终于在2013年实现了关键技术的突破。

在2011年接手碳卫星的总体设计时，年轻的设计团队大胆地提出了“让卫星起舞”的想法，并朝着这个艰难的目标前进。碳卫星的研发将有助于提高中国环境气候和国际声音的研究水平，也将有助于向人们解释当前的烟雾和其他现象。

每个人都可以拥有自己的卫星？

"我们现在每年发射15到20颗卫星没有问题。"中国科学院微卫星创新研究所副所长、北斗导航卫星首席设计师林宝军自豪地说。研究院蓝色的“太空墙”上写着几个大字——只要你坚持，你的梦想还是可以实现的。

过去几年只发射了一颗卫星，现在一年可以发射15到20颗卫星。从开发卫星平台到“追随”欧洲和美国国家，再到“引领”世界，年轻科学家团队不断突破现有技术，创造奇迹。

去年12月，中国科学院微卫星创新研究所率先进入中国科学院，成为唯一通过前四类机构改革并排名第一的单位。改革持续了26个月，其间发射了13颗卫星，占该研究所成立14年来发射卫星总数的68%。

更多、更小、更轻的卫星是未来的发展目标。

曹金说，未来的目标是让卫星小到可以“用手握着”我们有一个想法，将来每个人都可以拥有一颗小卫星。曹金相信，在未来30年，人们很可能能够通过自己的小卫星与太空通话，就像使用手机一样。

实习生颜瑜，《中国青年报》，中国青年在线记者王业杰资料来源:《中国青年报》(2017年11月16日，03版)