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“威海壹號”飛天記
2024-04-15 08:40:10   來源:威海新聞網   

      4月9日,哈工大(威海)探海樓。在這個新一代海空天對海觀測技術綜合試驗平臺,一場小規模討論會正在進行,主角是——“威海壹號”。

      這個被寄予厚望的衛星星座,以威海之名,正逐夢寰宇。

      ◎2024年2月3日“捷龍三號”運載火箭在廣東陽江附近海域發射成功

      2個月前的廣東陽江,暖意融融。

      周志權穿著一件湛藍色襯衣套著深藍色夾克,遙望海面上的衛星發射工程船。這位51歲的“威海壹號”總指揮、哈工大(威海)信息科學與工程學院院長,在這個重要且榮耀的時刻,見證他們9年前的一個設想如今一飛沖天。

      2024年2月3日11時06分00秒, “威海壹號”01/02星搭載“捷龍三號”運載火箭在廣東陽江海域點火升空;

      11時18分38秒,“威海壹號”01/02星在距地面520公里高處相繼入軌;

      11時31分,南美阿根廷衛星地面站首次接收到“威海壹號”02星遙測信號,遙測遙控正常,太陽能帆板打開,載荷狀態正常;

      22時13分,威海地面支撐系統接收到衛星傳來的信號:01/02星遙測遙控正常、數傳載荷、相機載荷、激光通信載荷加電正常,通信正常;

      ……

      這一天,“威海壹號”項目團隊成員,以及所有關注、參與這個項目的人都心潮澎湃、激動不已:

      “我們的衛星發射成功了!”

      這是威海第一個通遙一體化衛星,也是國內首個面向海洋目標探測識別的通遙一體化衛星星座。

      從此,天空之上,威海雙星閃耀。

      1個設想

      3月19日,“威海壹號”成功發射的第45天。

      孫曉(化名)還穿著在廣東陽江觀摩火箭升空的那件外套,卻已經從喜悅中走了出來,新的工作正等著他,他根據“威海壹號”的回傳數據,研究進一步調整的可行性方案,簡單說,就是如何讓衛星的“眼睛”更亮。

      孫曉是哈工大(威海)信息科學與工程學院教授、博士生導師,作為“威海壹號”項目團隊初創時期的參與者之一,他一直記得那個最開始的開始。

      2015年,極其平常的一天,周志權找來他問,“如果要設計一顆衛星,在天基遙感成像方面,你有沒有技術問題?”

      思考很短時間,孫曉說,“沒有。”

      短暫的對話,將發射衛星的種子悄悄埋下。

      彼時的威海,涉漁違法違規活動是打擊整治的重點。如果有這樣一顆衛星,將極大解決漁船管控問題。

      ◎2018年首屆“太空與海洋”創新發展高峰論壇在威海召開

      2018年,“太空與海洋”創新發展高峰論壇在威海舉行,探討將航天優勢延伸到海洋領域,推動太空與海洋的融合創新。

      讓衛星在距地面520公里的高空鎖定一條20米長的漁船有多難?我們為什么不能自己做一顆這樣的衛星呢?這顆種子在周志權心中開始萌芽。

      2020年8月,山東省啟動駐魯部屬高校“十四五”服務山東重點建設項目征集,哈工大(威海)申報“海空天一體化天基海洋信息獲取關鍵技術研發與應用”項目,由5個子課題組組成,著手開始前期工作。

      2020年9月,課題組接到省廳通知,到濟南匯報項目內容。

      博士研究生徐正(化名),參與了項目申報書撰寫全過程,他說,“身在其中方知其味”。

      3個關鍵技術,15天時限,全員發動,集體討論,分頭撰寫,幾易其稿。

      幾百頁的申報材料和其他附件證明材料,凝結著哈工大人許多日夜的靈感、汗水、思索、苦悶、價值與夢想、責任和榮譽。

      經過多輪匯報和答辯,2021年10月,在山東省科技廳、威海市科技局等單位的支持下,項目成功獲得資助。

      有了資金支持,這顆種子仿佛獲得了陽光雨露,開始茁壯成長了起來。

      2顆衛星

      你知道嗎,“威海壹號”其實是2顆衛星,01星和02星,它們在距離地球520公里的軌道上運行,通過星間鏈路互聯互通。

      每天上午10時左右,夜里10時左右,“威海壹號”都會從威海的城市上空掠過。

      2022年1月,“威海壹號”進入研制階段。

      一個巨大的問題隨之而來。

      單顆近地軌道衛星覆蓋范圍有限,理想狀態需要多顆衛星覆蓋全球。

      另外,要實現全球衛星通信系統發展的關鍵技術——星間激光鏈路,至少需要2顆衛星的支持,組成真正意義上的“星際互聯網”。而項目預算中,“威海壹號”預算是一顆衛星的費用。

      那么,做還是不做?

      那場至關重要的討論會,平靜且毫無懸念,人們心中都有同樣的答案。

      2顆衛星意味著,任務加倍,時間不變。

      研究團隊分成5個課題小組,圍繞天基衛星遙感、海面目標探測與識別、星間激光通信、遙感大數據分析和服務等關鍵技術,迅速推進,各個擊破。

      ◎課題組例會

      2022年4月,“威海壹號”02星設計方案通過審核,也進入緊張的研制階段。

      人歇設備不歇。

      課題組成員分成幾組,緊鑼密鼓地開展載荷的性能測試、桌面測試、整星系統集成等試驗測試。

      ◎集智攻關

      ◎技術研討

      從開始研制到出廠,“威海壹號”02星僅用時260天,創造了衛星高效研制的新速度。

      2023年12月31日、2024年1月3日,“威海壹號”01/02星相繼進入海陽東方航空港山東長征火箭有限公司。

      “威海壹號”即將搭載的“捷龍三號”火箭,一箭九星發射,分配給“威海壹號”衛星的裝配和測試時間只有6天。

      課題組12人就駐扎在星箭對接廠房,用時5天、歷經15道工序,成功完成裝配、測試和總裝任務。

      ◎衛星對接測試

      ◎現場研討

      終于,“威海壹號”整裝待發。

      2月3日,伴隨著火箭的轟鳴聲,現場鼓掌聲、歡呼聲、祝賀聲響成一片,此刻,也是所有人的圓夢時刻。

      9年逐夢

      “威海壹號”是什么樣子?

      單顆重約95公斤,星上搭載星地/星間激光通信、高分辨率可見光相機等載荷,軌道高度520公里,繞地球一圈需要96分鐘,一天繞地球轉15圈,衛星運行速度大約7.6千米/秒,01星和02星最遠相距4800公里。

      “威海壹號”技術有多強?

      衛星突破了智能星上處理、高速星地/星間激光通信、雙星協同遙感等關鍵技術,星地激光通信速率提升至40Gbps,達到國內領先水平,可開展在軌星間激光通信、星間遙測遙控等試驗,為衛星空間互聯提供支撐。

      ◎衛星模型

      這是一場科技與夢想的交融,是一次現實與未來的對話。

      是這一群工科人,不斷縮小著理想和現實的差距,帶來宇宙級別的中國式浪漫。

      “威海壹號”衛星研發團隊融合了哈工大(威海)信通、控制、儀器、電科、計算機等多個學科和專業的“精兵強將”,先后有20余名老師和近20名本、碩、博學生參與。

      ◎學生參與項目研究

      要把每一個環節做到極致。

      激光通訊是“威海壹號”的核心載荷。

      從距地520公里的衛星上發射出的激光光束指向目標地點,這對精度要求非常高,否則無法被地面支撐系統捕獲。

      大量激光測試在超凈間實驗室進行,星地通信信號激光的發散必須控制在50微弧度之內,而他們要實現的結果,必須比設計要求精度更高。

      “這就相當于針尖對麥芒。”“威海壹號”副總指揮、項目技術負責人王晨旭說。

      海上目標的遙感探測是“威海壹號”的主要任務。

      課題組突破了衛星光學與機載雷達/紅外遙感數據時空配準、基于深度神經網絡框架的“雷達-紅外-光學”多源遙感成像對海小目標探測等關鍵技術,實現了對海面漁船目標超過90%的探測概率。

      圖像則是“威海壹號”給人們的最終呈現。

      ◎推進討論

      博士研究生徐建(化名)的研究領域是衛星數據處理中的圖像處理,要解讀數據的多重維度,算法至關重要。

      為獲得建模的數據支撐,徐建翻閱了很多國內外數據資料,以5~8個算法為框架,選擇參數最優的那個,找出最適合“威海壹號”的運算法則。

      最令徐建有成就感的是,中國衛星事業的發展,已經無法阻擋。

      他說,“所以,要帶著使命感去做事情。”

      ……

      從2015年的一個想法,到2018年8月開始謀劃,到2021年10月成功立項,到2023年12月衛星出廠,再到2024年2月3日順利升空,“威海壹號”用了9年時間,從理想走進現實。

      萬戶飛天

      中國古代,有一個“萬戶飛天”的故事。

      萬戶,一位明朝時期的官員。作為世界第一位試圖借助火箭實現飛行的人,他將47支自制的火箭綁在椅子上,自己坐在上面,雙手舉著2只風箏,點火發射,飛向天空。

      不幸的是,萬戶為此獻出了生命,1970年,國際天文聯合會將月球表面的一座環形山命名為“Wan Hoo”,以紀念萬戶,他也被稱為“世界航天第一人”。

      “北斗”指路、“神舟”問天、“嫦娥”攬月、“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨游星辰、“悟空”“慧眼”探索宇宙奧秘……中國人一直有個飛天的夢想,并為之不懈奮斗。

      如今,商業航天作為新質生產力的代表,2024年首次寫入政府工作報告。

      這堅實的一步已經邁下。

      威海金海灘旁的遠遙墩山,似守護著海灣,又似遙望著遠方。

      ◎建設中的衛星地面支撐系統

      遠遙墩山頂的衛星地面支撐系統是為服務“威海壹號”而建造的,“威海壹號”通過星間激光通信把圖片和視頻等信息傳輸到地面支撐系統,實現天地互連,這也是國內首個具有綜合功能的衛星地面支撐系統。

      未來,這里還將服務于其他商業衛星,提供高質量的遙測、遙控和高速數據下載服務,成為威海商業航天產業板塊的重要拼圖。

      此時的山東,正“逐鹿”萬億空天市場。

      2024年2月,山東省政府發布《山東省航空航天產業發展規劃》,規劃提出以推動商業航天、低空經濟、空天信息產業高質量發展為核心,聚焦航空航天產業的重點領域,包括運載火箭、衛星制造與應用、通用航空和無人機等。

      當下,濟南、青島、煙臺、威海等市都已開展航空航天產業布局,濟南空天信息、青島通用航空及衛星通信、煙臺東方航天港產業集群、“威海壹號”星座……組成山東商業航天領域“城市俱樂部”。

      “威海壹號”成功發射入軌并不是結束,而是一個新的開始。

      周志權停不下來,他正致力于牽頭成立山東衛星海洋產業應用聯盟,組建衛星互聯網,把國內優勢的商業航天產業,聚集到山東,聚集到威海,占據全國商業航天競爭版圖中極具分量的一席。

      夢想似乎又站在了新的起點。

      星辰大海的征途,一直都是從腳踏實地開始。

      (文中部分受訪對象為化名,向在科研一線默默付出的無名英雄致敬)

      (Hi威海客戶端記者 王璐瑤/文 劉彬/圖 部分圖片由哈工大(威海)提供)

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