创新一号卫星、神舟七号伴随卫星、“悟空号”暗物质粒子探测卫星、“墨子号”量子卫星、“北斗三号”导航卫星……这些年来,微小卫星创新研究院创造了一个又一个航天奇迹,从博士后到领军人物,朱振才见证了我国微小卫星的崛起和“弯道超车”。
加入“创新一号”这个“零基础”团队
上世纪90年代,本科就读于清华大学精密仪器系,博士毕业于浙江大学光电工程专业的朱振才,无疑是学霸中的学霸。
1999年,正在测试光学仪器的朱振才,被领导通知将调入上海微系统所和技物所等单位共同成立的微小卫星工程部。当时,而立之年的他已经在机载成像光谱仪领域声名鹊起,但是,卫星对于他来说,却是陌生的领域。
卫星给朱振才带来的冲击,始于1994年。那一年,苏梅克-列维九号彗星撞击木星,这是人类第一次目睹星际大碰撞。更让朱振才叹为观止的是,美国科学家已经提前一年预测到这次撞击,他们用自己的观测设备,呈现出撞击前后的图像,这就是科技的力量!从此,一个愿景深种在朱振才心中:如果我们能参与到世界科技前沿是不是更具挑战性?!
1995年,朱振才从技物所博士后出站。当时我们国家研制一颗卫星需要5-10年时间,微小卫星还没有好的产品,所有技术只是停留在实验室里尚未应用,而国际上的微小卫星方兴未艾,两三年就可以发射一颗。微小卫星具有功能密集、低成本、灵活发射等优点。“小身材、大智慧”的微小卫星不到50公斤,通过火箭搭载进入国际空间站后再“放飞”。
彼时,中科院积极面向国家重大战略需求,引领技术创新,决定研制一颗低轨微小卫星。经过反复研究、论证,这颗命名为“创新一号”的微小卫星被确定为通信卫星,因为光学的有效载荷、电子控制、通讯技术,正是科学院的优势。
于是,朱振才离开了熟悉的实验室,告别了殷切寄语的师长,加入到“创新一号”这个“零基础”的卫星团队,主动承担了技术难度最大的姿控分系统主任设计师。
4月报到,5月集中,7月培训,八九月科学论证,1997年,一切从零开始的“创新一号”就这么上马了。
成功的道路从来都不是一帆风顺的。1998年,两支科研队伍经过磨合后,于1999年2月正式开始研制,2002年完成第一轮研制出厂时,又遇到了欧美元器件的批次性问题,全部重新做。2003年完成后,还要重新进行优化,当时工程化需要做测评,令其可靠性有时间得以提升。
赴京拜访航天专家获得真传
从研制光学传感器,转到利用传感器探测数据进行姿态控制,绝非一步之遥,而且很容易出现安全性问题。
朱振才从零开始学起,书籍全都读懂了,公式也都推导出来了,但是怎样把期刊上发表的论文变成系统和设备,进行在轨实践,还是毫无头绪,心里没底。 因为运动速度、姿态控制很难测试,没有控制轴来感知,无法在地面做实验,再谨慎再严密都无法确认是不是正确。
或许对于现在来说,这不是什么困难,可那是“摸着石头过河”的中国航天起步阶段。朱振才列了长长的问题单子,冒着SARS的风险,执着地奔赴北京,逐一上门请教航天专家,已经不记得吃了多少次闭门羹。这时,一个影响他一生的科学领路人出现了——此人就是北航教授章仁为。
章仁为是一个非常低调的航天专家,直到现在都很难找到关于他的任何报道,但他却是国内卫星姿态的顶尖专家。他编著的《卫星轨道姿态动力学与控制》一书,至今仍是国内卫星姿态方面“殿堂级”的教科书。
听闻章仁为是一个对自己要求很高,对别人要求也很高的人,朱振才开始还担心他不肯跟外行打交道,没想到章教授却很客气,他认为朱振才的方案有价值,有可能会走出一条新路来。
朱振才希望章教授对自己的方案进行优化。接了本子后,章教授几天没回复,朱振才急了,打电话过去,对方不紧不慢:“方案后面怎么做通,我还没想通,合同不能签,等我想通了再签,否则交不了账。”
章仁为是国内卫星姿态领域唯一的权威,朱振才最怕他说“方案不可行”。又焦急地等待了一个星期,朱振才再次电话章教授,这次他终于答复:“我想得差不多了,有答案了,可以签了。”
章教授把毕生精力都投入到科研当中的工作态度也让朱振才深深敬佩。有一次他们偶遇当时风头正劲的国家男足教头米卢,章教授居然不认识也不了解他。对于科研工作,章教授更是实事求是、一丝不苟,当朱振才想继续请他担任实验系统顾问时,他回绝了:“这个我做不了,我做计算仿真可以,做系统化可以请其他专家。”
朱振才感叹道,章教授让他明白了一个科学道理:“很多技术我们不知道,不代表它不行,其实之前就是行的,我们要做的就是认识它。实事求是,发挥它的特性,利用好它固有的价值。”
最终,朱振才采用新设计理念为“创新一号”研发的主动磁控的三轴稳定姿态控制技术,得到了包括章仁为在内的航天老专家们的认同。
2003年10月21日,这颗净重仅80千克、由中科院自主研发的小卫星成功发射。
这一次“转型”成功,让朱振才的人生仿佛“开了挂”,不断参研新卫星,开创新领域,但他始终感谢“创新一号”所带来的技术上、机制上的引领作用。
转战四大领域终成领军人物
2003年12月,中科院小卫星工程部正式“升格”为上海微小卫星工程中心,由此开启了朱振才的漫漫铸星路。
从主任到总师,到后来作为总指挥发射了十几颗卫星,20多年来,朱振才走南闯北转战酒泉、太原、西昌三大发射场,敢想敢试勇闯通信、导航、遥感和空间科学四大领域,并成为团队领军人物。
2008年9月25日发射升空的神舟七号飞船,在轨释放了一颗40千克的伴随飞行小卫星,用CCD立体相机近距离、多角度给飞船“拍照”,拍下了我国首张神舟飞船在浩瀚太空中飞行的画面。
伴星的主要任务是为飞船和未来空间站的在轨故障诊断和安全保障奠定技术基础。为了满足国际航天公约中航天器间20km的安全距离,朱振才领着大家搭建动力学仿真模型,一遍遍比较计算结果,一次次核对物理参数,设计出了伴星与飞船的最优分离速度。
伴星首次在空间应用锂离子电池,为了证明它不会对航天员和飞船带来危险,所以它的实验都是围绕安全性展开,要求几近苛刻
。为此,朱振才团队不断“折磨”锂电池,甚至不惜在实验室里将电池装在卫星中直接充爆……终于让一丝不苟的航天老总们一致同意:伴星可以随飞船上天!
如今,锂离子电池已被各种卫星广泛应用,离不开朱振才这个“开路先锋”。
2011年,首次以重大基础科学发现为主要目标的空间科学卫星计划正式启动,力争在最具优势和最具重大科学发现潜力的科学热点领域,实现科学上的重大创新突破。
正埋头奋战在北斗三号首颗试验星技术攻关一线的朱振才又一次被召唤到空间科学卫星的新战场。
“悟空号”是这些科学卫星中的“大个子”,经验丰富的航天设计团队拿出的方案中,“悟空号”重达3吨。一定要把“悟空号”的体重降下来!朱振才带领团队拿出“创新一号”时的开拓劲头,另辟蹊径,精准定位减重的设计思路。多次大胆假设,小心求证,最终,他们拿出了自己的设计方案:卫星仅重1.9吨,顺利赢得了研制任务。
“悟空号”具有能量分辨率高、测量能量范围大和本底抑制能力强等优势,将中国的暗物质探测提升至新的水平。更为难能可贵的是,以载荷为中心的设计理念,将我国科学卫星承载能力提升至世界先进水平。
所有成功的背后都是年复一年,日复一日的付出与探索。小卫星园区有一个“朱振才专用车位”,因为他总是来得特别早,走得特别晚,他习惯把车停在一个固定位置,久而久之,那里成了他的专属;发射场试验队有一个“朱振才承力筒”,那是因为他总是坚持和团队一起常驻基地,有两次他家中父母病重,却只字不提,坚守岗位,直至任务圆满成功,才匆忙赶回去。
做国家人,担国家事。20多年来,朱振才矢志不渝追逐着自己的航天强国梦,用青春培育出片片航天沃土,培养出多名航天新秀。祖国没有忘记他,全国五一劳动奖章、全国先进工作者、国家科技进步特等奖、曾宪梓载人航天基金突出贡献奖,一系列荣誉加持,他还入选了上海市领军人才计划,更有四夺中科院杰出科技成就奖的奇迹。
收拾好荣誉,朱振才又要出发,太阳风全景成像卫星、爱因斯坦探针卫星、创新系列卫星……一个个新的任务正在等待着他,眼下,已经担纲中科院微小卫星创新研究院党委书记、副院长的朱振才将继续当好万里航行中的舵手,为祖国的航天事业奋斗终身。