高校正成长为我国微纳卫星研制的生力军



高校正成长为我国微纳卫星研制的生力军

Colleges and Universities Become Main Force of China’s Micro/Nano Satellites

2015年9月20日，长征－6运载火箭成功将20颗微小卫星送入预定轨道，开创了我国“一箭多星”发射的新纪录。在这20颗卫星中，有12颗是由国内4所高校研制的。

1　12颗微纳卫星来自高校

在长征－6运载火箭发射的20颗卫星中，有8颗卫星由中国航天科技集团公司下属的航天东方红卫星有限公司和深圳航天东方红海特卫星有限公司研制，其余的12颗卫星由国防科学技术大学、清华大学、哈尔滨工业大学和浙江大学等高校研制，国家队∶高校=8∶12。

国防科学技术大学：天拓－3卫星，6颗卫星集群飞行

天拓－3卫星由国防科学技术大学自主设计与研制，由6颗卫星组成，包括1颗20千克级的主星（吕梁-1）、1颗1千克级的手机卫星（“智能”）和4颗0.1千克级的飞卫星（星尘-1、2、3、4）。卫星入轨后，手机卫星和飞卫星与主星分离，以“母鸡带小鸡”的方式通过太空组网，实现6颗卫星集群飞行。

吕梁-1采用通用化多层板式微纳卫星体系结构，主要开展新型星载船舶自动识别系统（AIS）信号接收、星载航空目标信号广播式自动相关监视系统（ADS-B）信号接收、火灾监测、20千克级通用化卫星平台技术等系列科学试验和新技术验证。AIS系统能对全球范围船舶快速完成位置、航向、航速等信息的接收，并实现对我国现有岸基AIS系统的有效补充。星载ADS-B系统则可对全球范围航空目标实行准实时目标监测、空中流量测量，为航线优化和提高航空飞行效率提供信息服务，这是我国首次开展此项卫星载荷在轨试验。

“智能”手机卫星是我国首颗以商用智能手机主板和安卓操作系统为核心设计完成的卫星。星尘－1、2、3、4是国内首批飞卫星，也是世界上最小的卫星之一。

主星与手机卫星、飞卫星之间将开展子母式卫星在轨释放、空间自组织网络、多星协同测控等空间技术试验在轨技术验证。

国防科学技术大学研制的天拓－3卫星

清华大学：“集成微系统”技术试验卫星，验证微型化高性能星上功能器件

“集成微系统”技术试验卫星由清华大学研制，由3颗卫星组成，包括1颗主卫星—纳星－2和2颗子卫星—紫荆－1、2。

纳星－2是1颗20千克级纳卫星。其主要采用“商用货架产品”（COTS）器件，星上综合电子系统具有软件上载和重构能力，既提高了电子系统的可靠性，又扩展了纳卫星平台的实际应用功能，可为我国开展空间新器件、新技术试验提供一种低成本、快速有效的平台。纳星－2卫星的有效载荷包括纳型星敏感器、微型低功耗太阳敏感器、硅基微机电系统（MEMS）陀螺、微型石英音叉陀螺、微机电系统磁强计、“北斗”/GPS接收机等，性能指标均达到国际先进、国内领先水平。

本次飞行试验的主要目的就是验证和支持这些具有完全自主知识产权的基于新原理、新方法的微型化高性能星上功能器件/组件的研究和在轨应用，从而推进国内航天应用的微型化功能器件/组件技术和微系统技术的进步。

紫荆－1、2是纳星－2的子卫星，采用在轨二次分离的方式从纳星－2载荷舱中弹射释放。

紫荆－1皮卫星质量0.234kg，采用单板集成的综合电子系统，主要开展微型CMOS相机、MEMS磁强计等商用器件的在轨试验，以及与紫荆－2皮卫星联合进行绳系飞行、星间通信技术试验。

紫荆－2皮卫星质量0.173g，由清华大学与西安电子科技大学协同创新合作研制，主要开展超低功率的星地通信试验、氮化镓（GaN）器件空间效应试验等。紫丁香－2卫星由哈尔滨工业大学研制。该卫星是我国首颗由高校学生自主设计、研制、管控的纳卫星。该卫星质量12kg，旨在构建飞行软件在轨试验平台，在空间环境中，对FPGA软件的可靠性等进行验证；同时，基于星上电子设备，可以进行全球航班、船舶等状态信息的收集和大型野生动物踪迹跟踪等任务；卫星还携带了一个工业红外相机，可实现对森林火灾、极端天气等造成的地温变化进行成像与监测。另外，作为试验平台，卫星搭载了两组新型超轻高精度敏感器，先期开展在轨测试，确保该产品在后续其他型号的成功实施。

清华大学纳星－2卫星团队协同攻关

哈尔滨工业大学：紫丁香－2卫星，首颗学生自主研发管控的纳卫星

哈尔滨工业大学卫星研制团队在试验中

浙江大学：皮星－2卫星，探索我国皮纳卫星在轨应用技术

皮星－2（包括皮星2A、2B）由浙江大学微小卫星研究中心研制，它们用于在轨验证微机电系统、微型轻质展开机构、皮纳卫星组网等技术，探索发展我国未来皮纳卫星的在轨应用技术。

2　高校微纳卫星研制不断发展

清华大学、哈尔滨工业大学是我国最早参与卫星研制的高校，拥有丰富经验

清华大学早在20世纪末就与英国萨瑞大学合作研制了清华－1卫星，该卫星于2000年6月26日成功发射。清华大学于2001年开始自主研发卫星，其研制的PS-1、2卫星分别于2002年9月和2003年9月发射。2004年4月18日，其研制的首颗20千克级卫星—纳星－1成功发射。加上此次发射的3颗卫星，其独立或合作研制并发射了7颗卫星。这标志着清华大学微机电系统技术、纳卫星平台技术等取得了新的进展。卫星研制过程对于激发青年学子对航天科技的兴趣、促进清华大学航天技术人才培养具有重要意义。

哈尔滨工业大学是我国最早研制卫星的高校之一。其研制的首颗卫星—试验－1与清华大学的纳星－1一起由长征－2C运载火箭以“一箭双星”方式成功发射。此后，其研制的试验－3、快舟-1和2卫星分别于2008年、2013年9月和2014年11月成功发射。此次紫丁香－2卫星是其第5颗卫星，与以往不同的是，该卫星是我国首颗由高校学子自主设计、研制、管控的纳卫星，凝聚了哈尔滨工业大学航空宇航与科学技术、力学、计算机科学与技术、控制工程、机械工程、通信工程、电气工程、热能工程等8个学科的本科、硕士和博士研究生，累计吸纳了40多名学生参与设计与研制，平均年龄不到24周岁。

浙江大学、国防科学技术大学紧随其后，更加注重任务创新

浙江大学将目光瞄准皮卫星，2005年就将皮卫星项目列为学校重点项目。浙江大学研制的皮星－1（质量2.5kg）于2007年5月25日发射，皮星－1A的01星和02星（质量均为3.5kg）于2010年9月22日成功发射。皮星－1是我国首批千克级微小卫星，也是国际上功能最为齐全的皮卫星之一。此次发射的皮星－2是浙江大学研制的第三批，亦是第4、5颗卫星。

国防科学技术大学研制卫星起步较晚，但其更加注重任务创新。其研制的天拓－1卫星（2012年5 月10日发射，质量9.3kg）是我国首颗单板纳星，即将星务管理、电源控制、姿态确定与控制、测控数据传输等基本功能部件，集成在单块电路板上的微小卫星。其研制的天拓－2卫星（2014年9月8日发射，质量67kg）是我国首颗采用视频成像体制的微卫星。此次天拓－3包含的4颗0.1千克级“星尘”卫星也是我国首批飞卫星，包含的“智能”手机卫星也是国内首颗以商用智能手机主板和安卓操作系统为核心设计完成的卫星。

“一箭二十星”发射的卫星一览表

齐真/文