微博chinaspaceflight.Follow @cnspaceflight --论坛BBS

浦江一号卫星(Pujiang-1)

快响相机,两年时间,从方案到正样,实现了整机电子学重量小于5kg、功耗小于25w,并实现创新架构的电子学系统在轨稳定运行,各项试验圆满完成。

2012年初,508所启动了浦江一号相机研制工作,于生全任电子学副主任师。然而,由于整星要求,他面临的一大难题是相机电子学系统要大大“瘦身”,体积、重量都要压缩近60%,功耗要至少降低一半。技术指标这么高,周期又短,到底能不能做出来?接到任务后,于生全感到压力特别大。但短暂的迟疑和思索过后,他决心放手一搏。。

如何才能压缩电子学系统的体积和重量呢?一个周六的晚上,知春路遥感楼内很安静,办公室里都能听到计算机风扇转动的声音。于生全靠着电脑椅,在认真思索着。忽然,他想起自己曾参与的一个火星预研项目。那是一个不太成功的项目,但当时的一些探索似乎对电子学系统的“瘦身”有帮助。想到这,于生全马上从电脑中调出项目的文件,寻找灵感。沿着火星项目的思路,于生全的大脑里冒出一个想法:重新设计电子学架构,把四个电子学单机设备集成为一个。想到这,他情不自禁地打起了一个响指,嘴里发出一声耶!为了验证这个想法可行,他查阅了国内外大量的资料,并找到了事实支撑。他的创新想法得到了专家的一致认可。一种新型的相机电子学架构诞生了,成功实现了将四个电子学单机集成到一个设备中,为浦江一号相机电子学系统体积、重量、功耗的压缩提供了决定性条件。

2012年底,相机通过力学试验、环境试验、真空热试验等十余项试验后,被运至上海参加整星系统联调。于生全负责的电子学系统是其中唯一没有出现问题的单机。目前,相机已在轨稳定运行将近一年。在此次瘦身行动中,于生全攻克的轻小型相机电子学技术,也为我所遥感相机电子学小型化、集成化提供了坚实的技术基础。


中国电子科技集团第36研究所

       再来说说XX课题,该卫星是我国快响卫星体系的第一颗,在整个研制过程中,课题组齐心协力,共排万难。尤其是系统质量师蔡玲芳,航天质保团队中的巾帼英雄,她时而出现在电装洁净房,时而出现在测试现场,时而出现在各类会议上,时而奔赴外场试验。在该课题进入最后的交付阶段,正是大家忙得热火朝天的是后,然而就在这个时候她的孩子病了,而此时他们夫妻二人均奋战在航天线上,面对两难的境况,他们毅然选择了工作,只有忍痛将生病的孩子送回老家交给老人照顾。2015年9月25日,浦江一号卫星发射成功,现在轨测试效果良好,面对如此战果,她日渐消瘦的脸上露出了欣慰的笑容。


我国首次在卫星上应用国产镁锂合金材料并发射成功

        人民网西安9月26日电(记者 姜峰)记者26日从西安航空基地获悉:9月25日,应用了西安航空基地入区企业自主研制生产的新型镁锂合金材料的“浦江一号”卫星成功发射。这是我国卫星首次使用这一当今世界最轻的金属结构材料。

        据了解,新材料是航空产业的重要组成部分,材料的种类和性能对航空发动机、机载设备、机体结构等有着重要的影响,决定着整个产业的发展水平,业内素有“一代材料、一代装备”的说法。镁锂合金材料作为当今世界最轻的金属结构材料,具备低密度、高比刚度、高比强度的优异力学性能和减震、消噪的高阻尼性能,以及抗辐射、抗电磁干扰性能,代表了镁合金发展的技术前沿,被称为未来最为“绿色环保”的革命性材料,在航空航天、兵器军工、石油化工、机械仪表、食品医疗器械、户外器材等军工及民用领域都具有广泛用途。

        “浦江一号”卫星由中国航天八院研制,并首次应用了镁锂合金材料。作为该材料的研制方,西安四方超轻材料有限公司(简称“四方公司”)是一家位于西安航空基地的高新技术企业。该企业与西安交通大学柴东朗教授合作,于2010年9月率先建成了国内第一条镁锂合金生产线,在镁锂合金的冶炼工艺、质量控制、表面处理、机械加工等方面取得了突破性成果,总体技术水平处于国内领先、国际先进水平,目前该公司已实现了规模化生产,可年产100吨镁锂合金超轻材料。2012年与航天八院合作以来,通过不懈的努力,反复试验、充分论证,四方公司研制的镁锂合金材料通过了各项力学性能、真空挥发性能、辐照性能、耐腐蚀性能等各种性能考核,完全满足了航天器用材需求,与铝合金比能够减重40%-50%,与一般镁合金比能够减重20%-30%,在降低卫星结构系统质量,提高卫星承载能力上取得了显著的成效,为此次“浦江一号”卫星成功发射奠定了坚实的基础。


这颗卫星在用材方面的突出特点是首次应用了中国自主研制与生产的镁-锂合金,在中国发射的几十颗卫星中,用镁-锂合金制造零部件的这还是第一次。所用的镁-锂合金是西安航空基地内的西安四方超轻材料有限公司生产的,它的密度比常规镁合金的轻20%~30%,比铝合金的轻40%~50%,因而在降低结构系统质量,提高卫星装载能力方面起了重要的作用,为“浦江一号”的成功升天与遨游太空立下了汗马功劳。

  镁的密度为1740kg/m3,锂的密度只有534kg/m3,是一种稀有轻金属,把它加到镁熔体里,可以制得当今世上最轻的金属结构合金。此外,它还具有如下特点:高的比刚度,高的比强度,高的阻尼性,高的抗辐射性,高的抗电磁干扰性与高的减震性等。

中国的航天镁-锂合金

  关于中国航天镁-锂合金的成分尚未见到公开报道,不过从下面三点我们可以推定它成分为:Li13%~15%,Al0.9%~1.5%。

  它必须是单一的β相合金,才有良好的加工塑性和成形性能,为此其Li含量应大于11%;

  现在国外获得工业应用的Mg-Li合金的锂含量为9%~16%。

  根据新闻报道,中国“浦江一号”卫星用的Mg-Li合金材料“与铝合金比能够减重40%~50%,与一般镁合金比能够减重20%~30%”。如果按密度比一般镁合金轻25%计算,那么它的密度正好与美国LA141A镁-锂合金相当。

  Mg-Li合金的化学活性极高,易与空气中的氧、氢、氮化合生成稳定化合物,遇明火会发生猛烈的燃烧,遇水会发生势不可挡的爆炸,因此应在惰性气体保护下熔炼铸造或在真空炉内熔炼。

  这批Mg-Li合金是西安四方超轻材料有限公司提供的,它于2010年建成中国首条Mg-Li合金生产线,现有生产能力100t/a。他们在研发Mg-Li合金过程中得到航天八院与西安交通大学紫东郎教授的大力支持与帮助。


[聚焦] 浦江一号卫星全方位观测上海只需一周

  解放日报 | 2015-09-26 11:05   ■本报记者 刘锟

  昨日9时41分,我国新型运载火箭长征十一号在酒泉卫星发射中心点火发射,成功将4颗微小卫星送入太空。

  “长征十一号”所载4颗卫星中,有一颗以上海浦江命名的卫星——浦江一号,这也是首颗以上海地域元素命名的卫星。这颗卫星是百分百的“上海造”,由上海航天技术研究院抓总研制。该颗卫星首次采用了全数字化设计技术、通用化即插即用技术、柔性化结构设计等技术,能快速地和各种不同的有效载荷进行整合,并在一个月内完成集成测试、一个星期内完成发射准备、一天内完成在轨交付的目标,是卫星领域一次重大技术变革。

  浦江一号总设计师陈占胜表示,传统上,研发一款新卫星由于没有操作系统和智能终端概念,每个单机都只适应单独的外围设备,只要用户提新的功能要求,就得重新研制。浦江一号最大的特色就是智能化,卫星换什么样的外围设备,直接通过通配接口就可自动适应,大大缩短卫星研发周期,是目前实现卫星标准化、模块化的首颗卫星。

  由于卫星平台具有十分友好的接口界面,可广泛应用于成像、通信、导航、遥感等商用领域。通过卫星组网,能够全天候全天时对目标开展日常观测。比如,上海城市规划部门感觉城市发展太快,需要搞一次普查,只要在浦江一号通用端口接入一个相机,搭载在上海航天技术研究院刚刚发射的长征六号快速发射火箭上,一周就可准备完毕;卫星上天后,一周内可实现对上海全方位无死角检查。

  智能制造是当下的热门话题,而浦江一号也在国内卫星上首次应用了3D打印技术。陈占胜透露,原来生产一个支架需要4个月的生产周期,采用3D打印仅仅需要3天的时间,1天完成打印成型,2天开展性能检测检验。

  WiFi是目前应用最为普及的一种短程无线传输技术。浦江一号创造性地在航天领域引入这一概念,通过无线技术互联,将航天器上的传感器组成一个“互联网”。

  浦江一号卫星搭载的无线温度传感器,是我国无线传感器网络技术在航天器上的首次应用,陈占胜甚至设想开启卫星无电缆化时代。

  未来,整星只有供电保证使用电缆,其他可全部采用无线传输采集,卫星将成为一个个单机,组装卫星就像搭积木。

  出于在轨高可靠性运行的考虑,传统的卫星研制往往需要经历方案、初样、正样三个阶段。而浦江一号进行了创新性突破,从方案验证阶段直接转入正样阶段,这样就节省了一颗完整的初样星,大大节约了成本。

sdgdfsg

   

         浦江一号卫星非常有特色。它首次采用了全数字化设计技术、通用化即插即用技术、柔性化结构设计等技术,实现了卫星1个月完成集成测试、1个星期完成发射准备、1天完成在轨交付的目标,为卫星的快速研制和应用奠定了坚实的基础。浦江一号可以实现面向用户订制的快速便捷综合信息服务,可以快速按需配置对地观测、大气环境监测、通信等有效载荷,满足突发事件的应急响应需求,为国民经济建设、防灾减灾、救援抢险发挥重要作用。

“浦江一号”小卫星有大智慧 3D打印首次上星应用

2015年09月25日10:29    来源:人民网-科技频道

          人民网北京9月25日电(马丽 赵竹青)伴随着巨大的轰鸣声,我国新一代运载火箭长征十一号固体运载火箭腾空而起,载着4颗卫星飞向太空。从此深邃的星空,多了一颗以上海浦江命名的卫星——浦江一号卫星。

         浦江一号卫星由中国航天科技集团公司八院抓总研制,可实现面向用户订制的快速便捷综合信息服务,按“互联网+”的要求,能广泛应用于电磁环境监测、国土资源普查、应急搜救等领域。

突出创新驱动,注重用户体验

         随着信息技术的不断发展,人们对空间信息综合应用的需求越来越旺盛。“一带一路”空间信息走廊建设的提出,更是为国内方兴未艾的商业卫星市场提供了无限的空间。简化研制技术流程,缩短研制周期,发展低成本、高可靠性、满足多任务需求的小卫星星座,成为今后卫星技术发展的重要方向。

        出于对未来商业卫星发展应用的考虑,自2009年起,八院即自筹经费开展专项研究,按照积木型、易组装的思路,着力打造一款简洁的面向多功能应用的小卫星平台,探索微小卫星领域产品化、标准化、集成化的突破。

       “一方面,这个平台必须具备一般卫星的完整功能,可满足空间环境运行和应用的需求,同时也要具备灵活多变的宽适应能力,能快速按照用户的需求进行快速配置。”型号负责人介绍。立足“面向用户,方便快捷”设计理念,浦江一号卫星首次采用了全数字化设计技术、通用化即插即用技术、柔性化结构设计等技术,能快速地和各种不同的有效载荷进行整合,并在一个月内完成集成测试、一个星期内完成发射准备、一天内完成在轨交付的目标。

          即插即用概念的提出,使得卫星在设计上摆脱了平台与载荷必须互相一一对应的限制,通过标准的机械接口、供电接口、控制接口和通信接口等,各个单机之间采用标准协议来约束,只要符合标准的设备,都可以实现即插即用。“这就好比组装电脑,我们可以根据不同的需求提供高中低的不同配置,形成货架产品来供你选择。而你需要安装的特殊设备,我们也提供了标准转换接口,插上就可以用。”标准化的平台设备,不仅可以大大降低卫星的研制成本,更为卫星的应用降低了门槛,今后城市定制、企业定制、乃至私人定制的卫星,将不再是遥远的期望。

运用互联理念,3D打印首次上星应用

        智能制造是当下的热门话题,而浦江一号也在国内卫星上首次应用了3D打印技术,其天线支架采用了钛合金材料的3D打印成型方案。这不是为了赶时髦,而是出于卫星快速研制、降低成本的需求。原来生产一个支架需要4个月的生产周期,采用3D打印,仅仅需要3天的时间——1天完成打印成型,2天开展性能检测检验。“3D打印支架的各项性能指标与传统机加工制造的支架性能相当,完全满足设计指标要求。”

         WiFi是目前应用最为普及的一种短程无线传输技术,通过WiFi,我们可以方便地进行智能设备之间的互联。浦江一号创造性地在航天领域引入这一概念,通过无线技术互联,将航天器上的传感器组成一个“互联网”。此次浦江一号卫星搭载的无线温度传感器是我国无线传感器网络技术在航天器上的首次应用,不仅可以验证无线传感器网络技术在轨的性能,还能有效地节能减重,降低防护和维护成本,并对后续航天器应用具有很好的示范作用。

        浦江一号所使用的平台也堪称一绝。它采用标准的结构杆件、接头、承载板来组成卫星的结构系统,可根据需要任意调节平台舱和载荷舱的空间。“这就像我们买宜家的家具一样,可以自行根据房间的大小、用途来进行组装,可满足不同载荷的需要,大大提高了卫星结构的适应度。”

          此外,浦江一号还首次采用“热切割”释放技术,搭载了微泵流体回路、记忆合金百叶窗、高性能数字信号处理器、大容量静态存储器、新型星敏感器等一系列国产化器件和部组件,对未来空间新技术的广泛应用具有很好的支撑作用,而且推进了空间关键核心元器件、部组件的自主可控。

创新研制体制,探索微小卫星商业模式

         出于在轨高可靠性运行的考虑,传统的卫星研制往往需要经历方案、初样、正样三个阶段,在方案阶段之后,制造出一颗完整的初样星,用于破坏性环境试验;转入正样后,再生产一颗卫星进行验收级环境试验,研制周期长、成本控制不易。而浦江一号立足商业卫星发展的需要,对研制模式进行了创新性突破,从方案验证阶段直接转入正样阶段,这样就节省了一颗完整的初样星,大大节约了成本。

          同时,在设计制造的过程中,浦江一号采用全数字化技术,一改以前人工操作的做法,通过轻量化模型设计出三维电缆网,利用卫星总装过程管控系统,依据模型编写工艺文件,自动生成辅料、工装配套、标准件、仪器仪表等数量,在总装现场用平板电脑记录单机状态等,采集质量数据,后续还将实施现场文件的电子签署,大大缩短了研制周期。

         因为卫星平台具有十分友好的接口界面,可广泛应用于成像、通信、导航、遥感等商用领域。通过卫星组网,能够全天候全天时对目标开展日常观测,为突发紧急事件的处理提供重要参考判据。比如通过搭载不同的有效载荷,可以对城市道路拥堵情况、热点地区人员疏密情况、区域天气和环境(如雾霾)预报、移动和应急通讯、自然和人为灾害预报及勘察、近海情况等,为城市管理提供帮助,大大提高城市综合治理能力。

        2014年11月,八院成立了微纳卫星系统工程中心和纳米航天器技术科创中心,面向市场主动转型,提供业务咨询、产品开发、在轨维护服务等一整套系统方案解决服务。目前,八院正在通过校企合作、研产合作乃至国际合作,建立有效载荷产业联盟,让微小卫星更加贴近客户、贴近市场。


浦江一号”气场强大 一研究所自带干粮慕名而来

2015年09月25日10:31    来源:人民网-科技频道

         人民网北京9月25日电(马丽 赵竹青)在距离浦江一号卫星发射还有四十分钟的时候,来自中国航天科技集团公司八院的90后总装工人赵正恩站在专门配备的小凳子上准备拔掉脱插,一旁监督、记录并进行最后确认的检验师芦畅也是90后。他俩是浦江一号研制团队中年纪最小的两个,也是整个年轻队伍的缩影。总指挥赖京在酒泉卫星发射中心指挥大厅,总设计师陈占胜在西安测控大厅,看着这一幕,回想起浦江一号的研制历程,三年间发生的故事像倒带一样在脑海里回放。

我要找到你,无论南北东西

           浦江一号卫星自2012年初中国航天科技集团公司内部立项以后,研制团队就开始积极寻找卫星的应用方向。包括副总设计师成飞在内的研制团队跑遍了几乎所有可能使用这颗卫星的用户,做了不下十次的产品推介会,不厌其烦地上门汇报、推介、答疑。

         每一个产品推介的现场,用户都会对浦江一号卫星的方案赞不绝口,提出各种修改方案的要求。于是团队每一次都怀抱着无限的希望,完善方案,等待着回音。但,慢慢地,就没有了下文。

         两总分析,可能是因为方案的创新理念和综合型应用卫星涉及到跨领域的问题,影响了用户的选择;在迷茫的日子里,两总鼓励年轻的队伍“只要是好东西,一定有人识货”,抱着一定要找到用户的信念坚持。

        终于在2014年下半年的大总体会上,明确了用户。副总设计师成飞在研制团队的微信群“开心组”里发布“我们有主了!”,一时间点赞的加油的络绎不绝。

天上掉下个载荷单位

       浦江一号团队的气场之强大,吸引来了不少志同道合的伙伴,其中包括中科院自动化所、36所等航天系统外的载荷单位也纷纷慕名而来。2012年下半年,用户尚未明确的浦江一号迎来了第一个载荷单位——中科院自动化所。一个周末,该所副所长带队来八院调研,看看能否将他们的产品搭载上天。这一天,他们与八院分管院领导一拍即合,签下了战略合作协议。

        在得知八院自筹经费研制浦江一号卫星时,自动化所马上表示也要“自带干粮”,加入团队。作为兄弟单位的中国航天科技集团公司五院508所也不甘落后,先后两次自掏腰包研制两台光学相机,其中一台相机被选中上天。

合练前,考验速度与实力

          在明确成为长征十一号固体运载火箭的首飞载荷之前,浦江一号与同为八院产品的长征六号运载火箭也曾配合默契。2013年10月18日,研制团队接到与长征六号的星箭合练任务时,只剩下不到一个月的时间。为缩短研制流程和周期,研制团队成立了项目组,全面负责合练星的结构、热控设计和工艺等工作,5天形成合练星方案,顺利转入生产阶段。

         整颗合练星包含本体结构、星箭连接环、推进舱、15个单机、20余根电缆等,本体结构又由本体框架和若干块板组成。按惯例,合练星的本体结构生产都要两个月,根本不可能按时交付。恰逢卫星总装研制任务已达高饱和状态,团队采取双线并行,一方面主抓技术、进程和总装,另一方面将工艺较简单的部件和工装进行外协制作,仅用15天就完成了主结构的加工生产、产品的布局及产品的配套。又是五天五夜的鏖战,完成单机安装和电缆装星。2013年11月15日,合练星顺利完成装箱,踏上了与长征六号火箭合练的征程。

精简全能的合练队伍

           2014年7月1日,浦江一号卫星试验队伍出发前往酒泉卫星发射基地,参加长征十一号固体运载火箭发射场合练试验,整支队伍只有15人,设计师全部身兼数职,最多的设计师兼岗达到8个之多。

        试验队员人数精简,但工作内容一项都不能少,工作质量一点也不能低。合练的40天里,试验队完成了7次转场,每次转场都要由设计师自己搬运包括3个集装箱、500公斤设备工装等在内的试验设备。

        一次遥测试验中,屋顶架设好的天线被大风吹歪了,正在接收中的遥测数据没了。晚上10:00,大风沙,谁去把被吹歪的天线扶正?钉在房子外墙上的直形铁梯实在太陡,选来选去,最后是身强力壮的年轻小伙吴杰爬上6米高的斜坡屋顶,扶正了天线,保证试验的顺利进行。

         在合练过程中,某项遥测数据异常,在与运载团队开会讨论之后,浦江一号卫星试验队当天晚上19:00初步确定异常应该是受到卫星影响。卫星试验队于是紧急排查,22:00初步确定是接口问题。24:00最终将问题定位到地面电缆供电电流对遥测信号产生了干扰,于是,当即决定改卫星电缆。第二天下午3:00拿出处理方案,解决了问题。

年轻的团队苦在一起,乐在一起

         浦江一号研制团队是一支80后组成的团队,除了两总以外,大多数人都是生平第一次从事现在的岗位。成飞、尹海宁第一次担任副总设计师。尹海宁是负责姿轨控的副总设计师,虽然是女将,却有“拼命三郎”的美誉,经常是回家做好饭再来单位判读数据。她相信“眼见为实”,看起数据来一丝不苟,只要有一点疑虑就打破砂锅问到底。两总都说,姿轨控有尹海宁在就放心了。

         主任设计师、副主任设计师、主管设计师大多也是新手。年轻不怕付出,团队有一种“初生牛犊不怕虎”的气魄,也干出了不同寻常的事儿。

        还记得研制初期,为了满足严苛的力学条件和火箭整流罩包络,团队想要在卫星的构型设计上有所突破,就发动大家一起做构型。总体主任设计师范凯和结构主任设计师顾志悦分别拿出一个方案,请两总和相关专家评审,进行内部PK。最后的方案综合了两个方案的优势。

         在做卫星的自主任务规划时,团队要将相机和图像处理等多种载荷和姿轨控、通信等分系统的功能性能整合,直接在卫星上进行处理传递到用户终端,这种模式在国内是首开先河。孔祥龙、陈锋、崔本杰等人先后策划算法,为了验证算法和测试算法,邓武东、仲惟超等陆续加入团队,历时一年多,实现了6个系统之间的数据调用。崔本杰回忆道,最困难的时候天天都被卡住,由于是个全新的东西,没有任何可供借鉴的先例,只好自己慢慢摸索形成算法,再想出测试方法来测试算法。整个过程虽然非常辛苦,但却有无比的成就感。

         浦江一号团队秉承“快速测试”理念,优化测试流程,大型试验时间缩短数倍,整星测试从以前的一周时间降为1天。每个测试阶段,吴扬、王懿文等测试人员都根据总体游月辉设计的测试大纲撰写测试细则,在确保测试覆盖性的前提下,改变以前装一台单机测一个分系统的串行做法,采用装上所有单机以后在整星环境下开展各分系统的并行测试,大大缩短了测试时间。设计制造出小型一体化综合测试机柜,将原有的供配电控制发控台的设备数由十几台(套)降至3台,将射频链路箱集成化,体积缩小了一半。

           2015年9月,正式承担发射任务的浦江一号试验队人数控制在39人左右,兵分两路,一部分人在酒泉卫星发射中心,一部分人在西安飞行控制中心。火箭点火升空后,他们盯着屏幕,屏住呼吸。当成功的消息传来,整个团队欢呼起来,有的队员还热泪盈眶,作为一支年轻的队伍,大家觉得将人生中最宝贵的时间献给了浦江一号卫星研制,献给了对梦想的追逐。


标签: none