哈工大學(xué)生團(tuán)隊(duì)手搓5厘米超薄衛(wèi)星"紫丁香三號(hào)"成功發(fā)射：平均年齡僅22歲，3個(gè)月完成第二代研制

7月22日10時(shí)54分，上海附近海域，引力一號(hào)遙四運(yùn)載火箭騰空而起。47分鐘后，11時(shí)41分，地面成功接收到衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)。這顆名為"紫丁香三號(hào)"的衛(wèi)星，來自哈爾濱工業(yè)大學(xué)紫丁香學(xué)生微納衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)——一支被譽(yù)為"中國(guó)最年輕的航天力量"的隊(duì)伍。

引力一號(hào)遙四運(yùn)載火箭發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)。（圖自：新華社，下同）

這支團(tuán)隊(duì)有多年輕？項(xiàng)目剛啟動(dòng)時(shí)，團(tuán)隊(duì)約70%的成員還是本科生，平均年齡僅22歲。

"紫丁香三號(hào)"總師、航天學(xué)院2024級(jí)博士生孫茂金介紹，團(tuán)隊(duì)中絕大多數(shù)成員是第一次接觸完整的衛(wèi)星工程項(xiàng)目，有些課本外的專業(yè)知識(shí)需要從零學(xué)起。"課本里只會(huì)告訴我們衛(wèi)星有哪些分系統(tǒng)、每個(gè)分系統(tǒng)有什么功能，背下來就行了。而真正設(shè)計(jì)一顆新衛(wèi)星，我們就要不斷追問每一個(gè)元件對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能到底有什么作用。"負(fù)責(zé)能源分系統(tǒng)的航天學(xué)院2024級(jí)碩士生尹智說。

5厘米超薄衛(wèi)星，工程中的現(xiàn)實(shí)博弈

這群年輕人完成了一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的任務(wù)：把一顆完整衛(wèi)星的功能，壓縮進(jìn)一個(gè)主體厚度不超過5厘米的"磁盤"里。5厘米，意味著比一部手機(jī)的寬度還窄。

"紫丁香三號(hào)"是一顆新型超扁平盤式衛(wèi)星，主體直徑約1米、厚度不超過5厘米、重量約30公斤，整體外形酷似"飛碟"。

孫茂金解釋，扁平構(gòu)型能讓衛(wèi)星像光盤一樣堆疊起來，極大提高發(fā)射效率，是未來低軌大規(guī)模星座部署的關(guān)鍵。"但這也意味著，所有傳統(tǒng)衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)都必須進(jìn)行重構(gòu)。"在此之前，國(guó)內(nèi)沒有成熟先例。

“紫丁香三號(hào)”衛(wèi)星實(shí)物

相比傳統(tǒng)衛(wèi)星，該構(gòu)型更加適合堆疊發(fā)射與多星組網(wǎng)，同時(shí)具有較高的功率密度。衛(wèi)星還可通過調(diào)整姿態(tài)，借助超低軌道中的稀薄大氣，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)與軌道一體化控制。

就在"紫丁香三號(hào)"初步方案即將設(shè)計(jì)完成時(shí)，一個(gè)消息傳來：要在衛(wèi)星上增加科學(xué)探測(cè)載荷。"這意味著其他分系統(tǒng)還要再'縮水'，給科學(xué)探測(cè)載荷'騰空間'。"孫茂金說。

負(fù)責(zé)不同分系統(tǒng)的同學(xué)反復(fù)協(xié)商，在直徑不到一米的圓盤里來回規(guī)劃，經(jīng)歷了一個(gè)多月的討論和測(cè)試，才拿出了新版方案。"課本里追求的是理論最優(yōu)，但工程會(huì)把所有現(xiàn)實(shí)的細(xì)節(jié)問題都扔到我們面前。"尹智感嘆。

24小時(shí)輪班搶時(shí)間，發(fā)射失利后重頭再來

按照發(fā)射時(shí)間要求，去年夏天團(tuán)隊(duì)必須盡快交付衛(wèi)星。但那時(shí)，整星分系統(tǒng)還沒全部"跑通"。團(tuán)隊(duì)一頭扎進(jìn)位于哈爾濱市松北區(qū)的衛(wèi)星車間，在指導(dǎo)教師和企業(yè)工程師的指導(dǎo)下，一點(diǎn)點(diǎn)理清目標(biāo)。

團(tuán)隊(duì)成員開展“紫丁香三號(hào)”測(cè)試

"集中力量攻克工程落地的關(guān)鍵問題，其余細(xì)節(jié)則在動(dòng)態(tài)中協(xié)調(diào)平衡，在有限的時(shí)間做到極致的可靠。"負(fù)責(zé)綜合電子分系統(tǒng)的航天學(xué)院2025級(jí)博士生陳天星說，團(tuán)隊(duì)成員分工協(xié)作，24小時(shí)輪班"搶時(shí)間"。最終，趕在交付前，所有關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)通過了測(cè)試。

此次成功入軌的"紫丁香三號(hào)"，實(shí)際上是團(tuán)隊(duì)的第二代產(chǎn)品。今年年初，原"紫丁香三號(hào)"因運(yùn)載火箭故障發(fā)射失利，未能成功進(jìn)入預(yù)定軌道。

“紫丁香三號(hào)”衛(wèi)星出征儀式

"航天是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)的事業(yè)。作為學(xué)生團(tuán)隊(duì)，我們提前感受到了這句話的意義，雖然這一度讓我們備受打擊，但大家心里都憋著一股勁兒——發(fā)射失利就重頭再來。"孫茂金說。

團(tuán)隊(duì)根據(jù)此前積累的研制和測(cè)試經(jīng)驗(yàn)迅速重啟項(xiàng)目，僅用3個(gè)月便完成新一顆"紫丁香三號(hào)"的研制，同時(shí)對(duì)衛(wèi)星性能進(jìn)行優(yōu)化，并增加多項(xiàng)新的在軌試驗(yàn)任務(wù)。

"入軌只是開始，更多挑戰(zhàn)等待征服"

按照計(jì)劃，"紫丁香三號(hào)"將在軌驗(yàn)證超扁平衛(wèi)星構(gòu)型、超低軌氣動(dòng)力輔助姿態(tài)控制等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

衛(wèi)星主載荷為低頻電磁波探測(cè)科學(xué)載荷，主要用于研究電離層等離子體波動(dòng)特征，以及人工VLF（甚低頻）信號(hào)在天地之間的傳播規(guī)律。

此外，衛(wèi)星還搭載由學(xué)生團(tuán)隊(duì)研制的科普風(fēng)車創(chuàng)意載荷。衛(wèi)星進(jìn)入超低軌道后，風(fēng)車可在稀薄大氣作用下旋轉(zhuǎn)，團(tuán)隊(duì)將通過拍攝相關(guān)視頻，開展航天知識(shí)科普宣傳。7月22日12時(shí)31分，"紫丁香三號(hào)"成功傳回首段視頻，可清晰看到騰格里沙漠、青海湖和四川盆地。

火箭成功發(fā)射的那一刻，不少團(tuán)隊(duì)成員沒能親眼見證。"衛(wèi)星順利入軌，意味著真正的考驗(yàn)才剛剛開始，還有更多挑戰(zhàn)等待我們征服。"航天學(xué)院2024級(jí)博士生李安康說，接下來還要繼續(xù)開展飛控工作，接收衛(wèi)星實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

中國(guó)第一支大學(xué)生衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)

紫丁香學(xué)生微納衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)成立于2012年，是中國(guó)第一支獨(dú)立完成衛(wèi)星設(shè)計(jì)、研制和管控的大學(xué)生衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)。截至目前，該團(tuán)隊(duì)已累計(jì)研制并成功發(fā)射4顆衛(wèi)星，哈工大累計(jì)研制并成功發(fā)射46顆衛(wèi)星。

“紫丁香三號(hào)”衛(wèi)星出廠前團(tuán)隊(duì)成員合影

團(tuán)隊(duì)此前已成功研制和發(fā)射"紫丁香二號(hào)"、"紫丁香一號(hào)"、"阿斯圖友誼號(hào)"衛(wèi)星。由團(tuán)隊(duì)拍攝的被譽(yù)為"最美地月合影"的照片曾登上《Science》雜志。