4月9日,哈工大(威海)探海樓。在這個(gè)新一代?仗鞂(duì)海觀測(cè)技術(shù)綜合試驗(yàn)平臺(tái),一場(chǎng)小規(guī)模討論會(huì)正在進(jìn)行,主角是——“威海壹號(hào)”。
這個(gè)被寄予厚望的衛(wèi)星星座,以威海之名,正逐夢(mèng)寰宇。
◎2024年2月3日“捷龍三號(hào)”運(yùn)載火箭在廣東陽(yáng)江附近海域發(fā)射成功
2個(gè)月前的廣東陽(yáng)江,暖意融融。
周志權(quán)穿著一件湛藍(lán)色襯衣套著深藍(lán)色夾克,遙望海面上的衛(wèi)星發(fā)射工程船。這位51歲的“威海壹號(hào)”總指揮、哈工大(威海)信息科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng),在這個(gè)重要且榮耀的時(shí)刻,見(jiàn)證他們9年前的一個(gè)設(shè)想如今一飛沖天。
2024年2月3日11時(shí)06分00秒, “威海壹號(hào)”01/02星搭載“捷龍三號(hào)”運(yùn)載火箭在廣東陽(yáng)江海域點(diǎn)火升空;
11時(shí)18分38秒,“威海壹號(hào)”01/02星在距地面520公里高處相繼入軌;
11時(shí)31分,南美阿根廷衛(wèi)星地面站首次接收到“威海壹號(hào)”02星遙測(cè)信號(hào),遙測(cè)遙控正常,太陽(yáng)能帆板打開(kāi),載荷狀態(tài)正常;
22時(shí)13分,威海地面支撐系統(tǒng)接收到衛(wèi)星傳來(lái)的信號(hào):01/02星遙測(cè)遙控正常、數(shù)傳載荷、相機(jī)載荷、激光通信載荷加電正常,通信正常;
……
這一天,“威海壹號(hào)”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員,以及所有關(guān)注、參與這個(gè)項(xiàng)目的人都心潮澎湃、激動(dòng)不已:
“我們的衛(wèi)星發(fā)射成功了!”
這是威海第一個(gè)通遙一體化衛(wèi)星,也是國(guó)內(nèi)首個(gè)面向海洋目標(biāo)探測(cè)識(shí)別的通遙一體化衛(wèi)星星座。
從此,天空之上,威海雙星閃耀。
1個(gè)設(shè)想
3月19日,“威海壹號(hào)”成功發(fā)射的第45天。
孫曉(化名)還穿著在廣東陽(yáng)江觀摩火箭升空的那件外套,卻已經(jīng)從喜悅中走了出來(lái),新的工作正等著他,他根據(jù)“威海壹號(hào)”的回傳數(shù)據(jù),研究進(jìn)一步調(diào)整的可行性方案,簡(jiǎn)單說(shuō),就是如何讓衛(wèi)星的“眼睛”更亮。
孫曉是哈工大(威海)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師,作為“威海壹號(hào)”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)初創(chuàng)時(shí)期的參與者之一,他一直記得那個(gè)最開(kāi)始的開(kāi)始。
2015年,極其平常的一天,周志權(quán)找來(lái)他問(wèn),“如果要設(shè)計(jì)一顆衛(wèi)星,在天基遙感成像方面,你有沒(méi)有技術(shù)問(wèn)題?”
思考很短時(shí)間,孫曉說(shuō),“沒(méi)有。”
短暫的對(duì)話,將發(fā)射衛(wèi)星的種子悄悄埋下。
彼時(shí)的威海,涉漁違法違規(guī)活動(dòng)是打擊整治的重點(diǎn)。如果有這樣一顆衛(wèi)星,將極大解決漁船管控問(wèn)題。
◎2018年首屆“太空與海洋”創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇在威海召開(kāi)
2018年,“太空與海洋”創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇在威海舉行,探討將航天優(yōu)勢(shì)延伸到海洋領(lǐng)域,推動(dòng)太空與海洋的融合創(chuàng)新。
讓衛(wèi)星在距地面520公里的高空鎖定一條20米長(zhǎng)的漁船有多難?我們?yōu)槭裁床荒茏约鹤鲆活w這樣的衛(wèi)星呢?這顆種子在周志權(quán)心中開(kāi)始萌芽。
2020年8月,山東省啟動(dòng)駐魯部屬高校“十四五”服務(wù)山東重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目征集,哈工大(威海)申報(bào)“?仗煲惑w化天基海洋信息獲取關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目,由5個(gè)子課題組組成,著手開(kāi)始前期工作。
2020年9月,課題組接到省廳通知,到濟(jì)南匯報(bào)項(xiàng)目?jī)?nèi)容。
博士研究生徐正(化名),參與了項(xiàng)目申報(bào)書(shū)撰寫(xiě)全過(guò)程,他說(shuō),“身在其中方知其味”。
3個(gè)關(guān)鍵技術(shù),15天時(shí)限,全員發(fā)動(dòng),集體討論,分頭撰寫(xiě),幾易其稿。
幾百頁(yè)的申報(bào)材料和其他附件證明材料,凝結(jié)著哈工大人許多日夜的靈感、汗水、思索、苦悶、價(jià)值與夢(mèng)想、責(zé)任和榮譽(yù)。
經(jīng)過(guò)多輪匯報(bào)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(xiàng)目成功獲得資助。
有了資金支持,這顆種子仿佛獲得了陽(yáng)光雨露,開(kāi)始茁壯成長(zhǎng)了起來(lái)。
2顆衛(wèi)星
你知道嗎,“威海壹號(hào)”其實(shí)是2顆衛(wèi)星,01星和02星,它們?cè)诰嚯x地球520公里的軌道上運(yùn)行,通過(guò)星間鏈路互聯(lián)互通。
每天上午10時(shí)左右,夜里10時(shí)左右,“威海壹號(hào)”都會(huì)從威海的城市上空掠過(guò)。
2022年1月,“威海壹號(hào)”進(jìn)入研制階段。
一個(gè)巨大的問(wèn)題隨之而來(lái)。
單顆近地軌道衛(wèi)星覆蓋范圍有限,理想狀態(tài)需要多顆衛(wèi)星覆蓋全球。
另外,要實(shí)現(xiàn)全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)——星間激光鏈路,至少需要2顆衛(wèi)星的支持,組成真正意義上的“星際互聯(lián)網(wǎng)”。而項(xiàng)目預(yù)算中,“威海壹號(hào)”預(yù)算是一顆衛(wèi)星的費(fèi)用。
那么,做還是不做?
那場(chǎng)至關(guān)重要的討論會(huì),平靜且毫無(wú)懸念,人們心中都有同樣的答案。
2顆衛(wèi)星意味著,任務(wù)加倍,時(shí)間不變。
研究團(tuán)隊(duì)分成5個(gè)課題小組,圍繞天基衛(wèi)星遙感、海面目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別、星間激光通信、遙感大數(shù)據(jù)分析和服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù),迅速推進(jìn),各個(gè)擊破。
◎課題組例會(huì)
2022年4月,“威海壹號(hào)”02星設(shè)計(jì)方案通過(guò)審核,也進(jìn)入緊張的研制階段。
人歇設(shè)備不歇。
課題組成員分成幾組,緊鑼密鼓地開(kāi)展載荷的性能測(cè)試、桌面測(cè)試、整星系統(tǒng)集成等試驗(yàn)測(cè)試。
◎集智攻關(guān)
◎技術(shù)研討
從開(kāi)始研制到出廠,“威海壹號(hào)”02星僅用時(shí)260天,創(chuàng)造了衛(wèi)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(hào)”01/02星相繼進(jìn)入海陽(yáng)東方航空港山東長(zhǎng)征火箭有限公司。
“威海壹號(hào)”即將搭載的“捷龍三號(hào)”火箭,一箭九星發(fā)射,分配給“威海壹號(hào)”衛(wèi)星的裝配和測(cè)試時(shí)間只有6天。
課題組12人就駐扎在星箭對(duì)接廠房,用時(shí)5天、歷經(jīng)15道工序,成功完成裝配、測(cè)試和總裝任務(wù)。
◎衛(wèi)星對(duì)接測(cè)試
◎現(xiàn)場(chǎng)研討
終于,“威海壹號(hào)”整裝待發(fā)。
2月3日,伴隨著火箭的轟鳴聲,現(xiàn)場(chǎng)鼓掌聲、歡呼聲、祝賀聲響成一片,此刻,也是所有人的圓夢(mèng)時(shí)刻。
9年逐夢(mèng)
“威海壹號(hào)”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(jiàn)光相機(jī)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(zhuǎn)15圈,衛(wèi)星運(yùn)行速度大約7.6千米/秒,01星和02星最遠(yuǎn)相距4800公里。
“威海壹號(hào)”技術(shù)有多強(qiáng)?
衛(wèi)星突破了智能星上處理、高速星地/星間激光通信、雙星協(xié)同遙感等關(guān)鍵技術(shù),星地激光通信速率提升至40Gbps,達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,可開(kāi)展在軌星間激光通信、星間遙測(cè)遙控等試驗(yàn),為衛(wèi)星空間互聯(lián)提供支撐。
◎衛(wèi)星模型
這是一場(chǎng)科技與夢(mèng)想的交融,是一次現(xiàn)實(shí)與未來(lái)的對(duì)話。
是這一群工科人,不斷縮小著理想和現(xiàn)實(shí)的差距,帶來(lái)宇宙級(jí)別的中國(guó)式浪漫。
“威海壹號(hào)”衛(wèi)星研發(fā)團(tuán)隊(duì)融合了哈工大(威海)信通、控制、儀器、電科、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科和專業(yè)的“精兵強(qiáng)將”,先后有20余名老師和近20名本、碩、博學(xué)生參與。
◎?qū)W生參與項(xiàng)目研究
要把每一個(gè)環(huán)節(jié)做到極致。
激光通訊是“威海壹號(hào)”的核心載荷。
從距地520公里的衛(wèi)星上發(fā)射出的激光光束指向目標(biāo)地點(diǎn),這對(duì)精度要求非常高,否則無(wú)法被地面支撐系統(tǒng)捕獲。
大量激光測(cè)試在超凈間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,星地通信信號(hào)激光的發(fā)散必須控制在50微弧度之內(nèi),而他們要實(shí)現(xiàn)的結(jié)果,必須比設(shè)計(jì)要求精度更高。
“這就相當(dāng)于針尖對(duì)麥芒。”“威海壹號(hào)”副總指揮、項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人王晨旭說(shuō)。
海上目標(biāo)的遙感探測(cè)是“威海壹號(hào)”的主要任務(wù)。
課題組突破了衛(wèi)星光學(xué)與機(jī)載雷達(dá)/紅外遙感數(shù)據(jù)時(shí)空配準(zhǔn)、基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架的“雷達(dá)-紅外-光學(xué)”多源遙感成像對(duì)海小目標(biāo)探測(cè)等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)海面漁船目標(biāo)超過(guò)90%的探測(cè)概率。
圖像則是“威海壹號(hào)”給人們的最終呈現(xiàn)。
◎推進(jìn)討論
博士研究生徐建(化名)的研究領(lǐng)域是衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理中的圖像處理,要解讀數(shù)據(jù)的多重維度,算法至關(guān)重要。
為獲得建模的數(shù)據(jù)支撐,徐建翻閱了很多國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)資料,以5~8個(gè)算法為框架,選擇參數(shù)最優(yōu)的那個(gè),找出最適合“威海壹號(hào)”的運(yùn)算法則。
最令徐建有成就感的是,中國(guó)衛(wèi)星事業(yè)的發(fā)展,已經(jīng)無(wú)法阻擋。
他說(shuō),“所以,要帶著使命感去做事情。”
……
從2015年的一個(gè)想法,到2018年8月開(kāi)始謀劃,到2021年10月成功立項(xiàng),到2023年12月衛(wèi)星出廠,再到2024年2月3日順利升空,“威海壹號(hào)”用了9年時(shí)間,從理想走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
萬(wàn)戶飛天
中國(guó)古代,有一個(gè)“萬(wàn)戶飛天”的故事。
萬(wàn)戶,一位明朝時(shí)期的官員。作為世界第一位試圖借助火箭實(shí)現(xiàn)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(fēng)箏,點(diǎn)火發(fā)射,飛向天空。
不幸的是,萬(wàn)戶為此獻(xiàn)出了生命,1970年,國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)將月球表面的一座環(huán)形山命名為“Wan Hoo”,以紀(jì)念萬(wàn)戶,他也被稱為“世界航天第一人”。
“北斗”指路、“神舟”問(wèn)天、“嫦娥”攬?jiān)隆?ldquo;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(guó)人一直有個(gè)飛天的夢(mèng)想,并為之不懈奮斗。
如今,商業(yè)航天作為新質(zhì)生產(chǎn)力的代表,2024年首次寫(xiě)入政府工作報(bào)告。
這堅(jiān)實(shí)的一步已經(jīng)邁下。
威海金海灘旁的遠(yuǎn)遙墩山,似守護(hù)著海灣,又似遙望著遠(yuǎn)方。
◎建設(shè)中的衛(wèi)星地面支撐系統(tǒng)
遠(yuǎn)遙墩山頂?shù)男l(wèi)星地面支撐系統(tǒng)是為服務(wù)“威海壹號(hào)”而建造的,“威海壹號(hào)”通過(guò)星間激光通信把圖片和視頻等信息傳輸?shù)降孛嬷蜗到y(tǒng),實(shí)現(xiàn)天地互連,這也是國(guó)內(nèi)首個(gè)具有綜合功能的衛(wèi)星地面支撐系統(tǒng)。
未來(lái),這里還將服務(wù)于其他商業(yè)衛(wèi)星,提供高質(zhì)量的遙測(cè)、遙控和高速數(shù)據(jù)下載服務(wù),成為威海商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)板塊的重要拼圖。
此時(shí)的山東,正“逐鹿”萬(wàn)億空天市場(chǎng)。
2024年2月,山東省政府發(fā)布《山東省航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,規(guī)劃提出以推動(dòng)商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)、空天信息產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展為核心,聚焦航空航天產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)領(lǐng)域,包括運(yùn)載火箭、衛(wèi)星制造與應(yīng)用、通用航空和無(wú)人機(jī)等。
當(dāng)下,濟(jì)南、青島、煙臺(tái)、威海等市都已開(kāi)展航空航天產(chǎn)業(yè)布局,濟(jì)南空天信息、青島通用航空及衛(wèi)星通信、煙臺(tái)東方航天港產(chǎn)業(yè)集群、“威海壹號(hào)”星座……組成山東商業(yè)航天領(lǐng)域“城市俱樂(lè)部”。
“威海壹號(hào)”成功發(fā)射入軌并不是結(jié)束,而是一個(gè)新的開(kāi)始。
周志權(quán)停不下來(lái),他正致力于牽頭成立山東衛(wèi)星海洋產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟,組建衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),把國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè),聚集到山東,聚集到威海,占據(jù)全國(guó)商業(yè)航天競(jìng)爭(zhēng)版圖中極具分量的一席。
夢(mèng)想似乎又站在了新的起點(diǎn)。
星辰大海的征途,一直都是從腳踏實(shí)地開(kāi)始。
(文中部分受訪對(duì)象為化名,向在科研一線默默付出的無(wú)名英雄致敬)
(Hi威?蛻舳擞浾 王璐瑤/文 劉彬/圖 部分圖片由哈工大(威海)提供)