聚成千层塔 挥洒满天星

科研人员在进行太阳电池阵同步装置的张力测量与调节 本报记者 陶磊 摄

12月5日，太原卫星发射中心，刺骨的寒风中，长征六号甲运载火箭托举着千帆极轨03组卫星一飞冲天。

千里之遥，上海临港，中国科学院微小卫星创新研究院空间机构产品研制团队见证着这一激动人心的时刻。

2024年，航空航天挺热。国内外，每一次点火发射，都牵动着无数人的心。有人关注到，“一箭多星”越来越多地出现在大家的视野里；可不知道的是，“一次多装点”并不是件轻而易举的事。

穿过风淋房，经过大大小小的洁净厂房，记者跟随中国科学院微小卫星创新研究院正高级工程师、千帆卫星副总师刘瑞来到了空间机构产品研制团队的装配大厅。初冬了，临港的海风呼呼作响，可厂房里热火朝天的氛围，却让人一时间分不清四季。

竞争激烈唯有创新

或许，你听说过美国太空探索技术公司的“星链”，这是低轨卫星互联网的“先行者”“领航者”。

根据通信卫星所处轨道的不同，卫星互联网可分为高轨和低轨两类。低轨指距离地面2000千米以下的轨道高度，具有低时延、易于实现全球覆盖的特点。

低轨空间能容纳的卫星数量有限。卫星绕地球运行需要申请轨道和频段资源，国际电信联盟（ITU）在轨道和频段资源获取上遵循“先登先占、先占永得”的原则，这让全球低轨卫星资源竞争异常激烈。

今年8月，“千帆星座”的首批组网卫星以“一箭18星”成功升空入轨，标志着我国向组建全球卫星互联网迈出了重要一步。据了解，“千帆星座”是我国正在建设的低轨卫星互联网星座计划之一，一期将完成648颗卫星的部署，初步构建全球覆盖的卫星互联网系统，为全球用户提供低延时、高速率、高可靠性的卫星互联网服务。

可不容忽视的现实是，“千帆”竞发时，“星链”已累计发射了7000余颗卫星！

“国内现有的分离模式难以匹配低轨互联网卫星的规模化部署需求。”刘瑞严肃地说，“亟需实现多星堆叠压紧与分离技术的突破，提升发射效率，降低单星发射成本。”

平均年龄只有33岁

在中国科学院微小卫星创新研究院位于上海临港的厂房里，记者见到了刘瑞的“小伙伴”们。说是“小伙伴”，一点儿也不为过——这支成立于2023年初的团队，平均年龄只有33岁。

这群年轻人从零开始、从无到有、从有到优，持续攻关，近一年半的时间里陆续完成多项先进空间机构产品的自主设计、攻关与研制并通过了在轨飞行考核。负责人刘瑞更是收获了上海市“科技系统工匠”的荣誉称号。

如何在整流罩内放更多的卫星？如何降低卫星发射成本？刘瑞给记者打了一个形象的比方，过去“一箭一星”“一箭多星”，就像运送了一台或多台传统的台式电脑去太空，到达目的地后每台独立分次“卸货”；如今的“一箭多星”，则像是运送平板电脑，到达目的地后统一“卸货”——“车厢”大小不变，“路上”所用空间利用率显著提升，单次运送数量成倍增长。

这便是多星堆叠压紧与释放关键技术。团队成立之初，相关技术还是国内的“无人区”。大伙儿迎难而上，通过近百轮构型迭代，突破传统箱式、T形构型，实现卫星平板化构型设计与结构设计。

“若要用一句话概括这项技术，那一定是‘聚成千层塔、挥洒满天星’。”刘瑞自豪地说，团队摒弃了传统的蜂窝板拼积木式主结构，创新性地使用“铸造+机加”一体化卫星平板金属结构。他解释，新工艺让卫星结构发生了颠覆性变革，并且18套平板结构可相互交错堆叠，通过团队自主研制的星箭星间分离机构“锁紧”成了一个“千层塔”，能够承受住火箭发射时的力学环境。

做到了前半句“聚成千层塔”，后半句“挥洒满天星”一样重要。卫星入轨后必须实现分离，才能独立展开工作。“过去一颗卫星就要一套分离机构，而我们18颗卫星，共用一套星箭星间分离机构。”刘瑞介绍，“卫星到达既定轨道后，可一次完成所有卫星的释放，结合火箭的旋转可实现18颗卫星的有序抛撒。”

这一技术已经在千帆01组卫星得到了验证——这是国内首次实现多星堆叠发射，也让中国成为国际上第二个掌握该项技术的国家。

“金点子”落地“生产力”

刘瑞说：“聚成千层塔，挥洒满天星。”其实还有下半句：“展翼增星辉，千帆耀苍穹。”

“卫星到了太空，只能说是‘行百里者半九十’。要是没有能源，即使顺利展开也会变成‘铁疙瘩’。”刘瑞解释。

卫星互联网建设，既要快，又要好，还要便宜。可现有太阳电池阵结构与机构供应链难以支撑巨型星座规模化、低成本的制造需求。在工程师们眼中，太阳电池阵结构与机构是“卫星的翅膀”“能源供应的卫士”，也是“降本增效”的关键。

在2023年初，研制团队“一心多用”，开始太阳电池阵结构与机构产品自主设计，通过模式创新、工艺创新，完成了高效率产线的建设。记者采访那天，太阳电池阵产品正在卫星总装大厅进行整翼装配，完成后就将和卫星对接集成。

“得益于微小卫星创新研究院的顶层规划，临港园区如今已形成太阳电池阵上下游产业链、可自闭环；结合团队的设计与工艺创新，太阳电池阵单套装配时间由5天缩短至2天，效率提升2.5倍，单线产能由年产48套提升至120套。”刘瑞兴奋地表示。

研制团队以创新驱动设计与生产，经常会迸发“金点子”。面对有些“大胆”的想法，大伙儿并不会轻易否决，而是进行科学论证，不少好想法“落地”成“生产力”实现了“降本增效”。

“卫星事业的未来充满想象，也面临重重挑战。”刘瑞说，研制团队会紧跟国际前沿，关注用户需求，持续开展空间机构关键核心技术攻关，将更多“不可达成”变成“可以达成”。

本报记者 郜阳