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来自太空的校庆祝福!南航师生团队让70周年校庆标识在太空放飞
2022/08/21 20:33  交汇点新闻  

  交汇点讯 8月21日,南京航空航天大学的师生收到了一份来自太空的校庆祝福。该校微小卫星空间操控实验室康国华教授团队,研制的卫星舱内空间环境智能管理单元“锦囊一号”在轨成功开机并顺利传下遥测数据,遥测信息中载有南航校庆70周年电子标识,再次为校庆添上了浓墨重彩的一笔。

  从“植物胶囊”到“锦囊一号”,全方位创新升级

  今年8月9日12时11分,“锦囊一号”跟随“东海一号”卫星搭载于星河动力航天公司谷神星一号(遥三)·星光益彩号运载火箭,顺利进入预定轨道。8月11日,当“东海一号”卫星经过上海测控站上空时,随着地面指令注入,“锦囊一号”成功开机并顺利传下遥测数据。

  记者了解到,“锦囊一号”空间环境智能管理单元运用南航自主研发的卫星智能化新技术,是所搭载“东海一号”卫星平台的重要组成部分,可完成智能管理单元舱内温度、气压等环境数据的采集和智能管理,能够有效提高卫星平台环境管理的精细度和智能度。

  在指导老师康国华教授的带领下,由航天学院、自动化学院等学院本硕博学生组成的团队,参与了创意发起、原理设计、工程实施等环节,攻克多项技术难题,完成了“锦囊一号”载荷的设计定型。

  “你可以把它想象成一个像魔方一样的立方块,虽然它体积不大,但是麻雀虽小,五脏俱全。”“锦囊一号”团队的成员之一、航天学院21级博士研究生许传晓说。据介绍,立方星是一种立方体构型的微小卫星,早在1999年立方星的概念就被提出。

  “锦囊一号”的前身是康国华提出的‘植物胶囊’的创意,2021年4月24日,中国航天大会在南京举办,在立方星分论坛上,第一届世界大学生立方星挑战赛正式启动,“植物胶囊立方星的构想一直存在于我们的想象中,这个比赛给了我们把它变为现实的契机”。

  团队凭借着极具突破性和创新性的作品——“植物胶囊立方星”突出重围,斩获了中国赛区总决赛的特等奖(全国仅三个),同时也拿到了国际总决赛的入场券。

  “将研究成果送入太空”,是康国华和团队成员们早就已经确定的目标,继承了“植物胶囊立方星”关键技术的“锦囊一号”应运而生。

  一路攻克各类挑战,打造独一无二的太空“阳光房”

  “锦囊一号”的研制面临更严苛的要求、更复杂的测试。 “‘锦囊一号’四面墙壁都是玻璃,打个比方,就像太空中的阳光房。”康国华老师说。

  想要保证“阳光房”的外部结构足够稳定可靠,对整个团队来说都是巨大的挑战。“我们是在一个长宽高仅有10厘米的小立方结构上开四面窗,这还是首次在立方星架构上应用这样大面积的透明玻璃构件。”负责外部结构设计的20级博士研究生华寅淼介绍,面对发射时火箭的强震动,以及太空中快速的冷热交变情况,玻璃构件很容易破碎,一旦出现裂缝,阳光房的气密性就会被破坏,不仅内部的实验环境无法维持,也会造成安全隐患。

  航天器上玻璃构件的安装、保护和密封一直都是工程设计的难点。发射阶段的强烈振动、在轨期间频繁的剧烈冷热交变,都对玻璃及其连接结构要求很高。“为了能达到构想,在设计上,我们将玻璃的每条棱边都使用特制形状的橡胶层包裹起来,起到密封与保护的双重作用。”

  在力学振动测试时,团队成员都仿佛忘记了呼吸,一旦玻璃出现裂纹,所做的一切都要打回重来,“当看到三个方向的振动结束后,外观完好无损,电子系统运转正常,大家这才长舒一口气。”华寅淼说。正当成员们准备进入下一个阶段的时候,意外发生了。测试完的载荷进入真空罐进行真空环境历练时,备份载荷出现了微弱漏气现象,大家的心又悬了起来。试验只好暂停,团队又用了几天时间排查故障。

  工程实践本身充满不确定性,电路、程序、外形硬件等各个方面随时都有可能出现难以察觉的问题。在项目测试的过程中,常有突发的项目崩溃的情况,一遍遍测试排查各个环节必不可少,“这个过程太痛苦了,但我们都不希望任何一个环节掉链子。”华寅淼说。在第一版样机成功通电时,团队成员们不由自主地欢呼起来,“我们看到了项目实现的希望,近半年的艰难坎坷都被这一刻的喜悦冲淡了”。

  梦想成功升空,在小卫星中收获“大成长”

  参与“锦囊一号”项目的成员包括了南航本科生、硕士生和博士生,核心成员有五名。“为了完成这个项目,课题组每个成员都倾尽全力地帮助我们。”无论是在比赛中取得的好成绩,还是项目成果最终顺利升空的喜人成果,背后互帮互助、团结友爱的团队功不可没。“我们是一个大团队”也成为了所有团队成员的共识。

  “课题组的师兄师姐们都是主动帮助我们的,如果没有他们,靠我们五个人,这个比赛肯定没办法完成。” 刚加入是还是本科生,现已成为团队技术骨干的博士生许传晓主要负责立方星中载荷电子学系统的设计部分,在团队中发挥着不可替代的作用。

  吸引和鼓励本科生参与科创是康老师团队的特色。康国华经常鼓励本科生积极主动参与科研,即使能力达不到设计层面,康国华也会鼓励学生参与到测试等各个环节中去。“学生在参与科研实践过程中能学会很多东西,是对能力的多元提升。”在康老师的团队中,学历和经验绝不是科研道路上的阻碍,每个成员都能在团队中找到适合自己、需要自己的位置。

  新华日报·交汇点记者 杨频萍

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责编:李爽

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