中国科学院微小卫星创新研究院有一个著名的“三无团队”,那就是无私奉献、无名英雄、无上光荣的“遥感三十号”卫星团队,这个平均年龄不到35岁的年轻团队,有一个儒雅的70后总师,他就是微小卫星创新研究院总工程师刘会杰。
从哈工大到上海见证微小卫星起步
1999-2003年刘会杰在哈尔滨工业大学博士毕业后留校任教,从事卫星通信系统教学和科研工作。那时,中科院冶金所牵头成立的小卫星工程部刚成立,而立之年的刘会杰抱着“想看看学校之外风景”的想法,于2003年来到小卫星工程部,进行博士后研究工作。可以说,当时年轻的刘会杰见证了我国微小卫星从起步到成长的过程。
刚到微小卫星工程部时,第一颗星“创新一号”卫星还没有出厂发射。刘会杰的专业是通信与信息系统,因此在“创新一号02星”负责通信载荷,并作为骨干承担星地通信系统设计、负责关键技术攻关。刘会杰的博士导师是中国工程院院士张乃通教授,张院士一直很关注卫星通信和微小卫星的发展,每次学术会议、大型活动,都会来上海或到北京帮着把关。
刚到上海时,小卫星工程部人少、地方小,在中山公园园区只有一个楼面。小卫星工程部独立成为上海微小卫星工程中心后,于2004年有了两栋独立办公和科研楼,科研和卫星研制条件也改善了很多。在这里,刘会杰作为载荷主任设计师、卫星副总设计师,完成了“创新一号02星”、“创新一号03星”的研制和成功发射。
2012年春节前后,上海微小卫星工程中心从中山公园园区整体搬迁到了张江园区。刘会杰对这个日子记忆犹新:2月4日到7日整体搬迁,那时,“创新一号04星”刚刚启动并就任总设计师。
搬到张江园区后,海科路99号大院的4号楼和5号楼都是微小卫星的科研办公和研制生产大楼,用户参观后连连点赞:“厂房这么好,发展空间一定很大。”刘会杰家住浦西,那时开车走中环只要半小时就可以到单位,可现在因为堵车,需要一小时以上——张江园区、微小卫星、创新系列卫星,都一样的在发展壮大。
勇当总设计师受命“不可能完成的任务”
2014年,对于刘会杰来说,是事业转折的一年。那一年,在“创新一号04星”发射同时,他又接了一个艰巨的任务,担任中国首个低轨星座——“遥感三十号”卫星的总设计师,负责该星座的系统设计、研制、发射、组网等工作。
“遥感三十号”卫星对于中国航天意义重大,因为它是第一个竞标的项目,被称为中国航天的里程碑,要在3年内研制并发射12颗卫星,如此密集的发射,需要边设计,边攻关,边研制,而此前的“创新一号”系列卫星是典型的“三年一颗星”。
从2014年6月竞标拿到项目,到2017年第一次发射,“遥感三十号”每隔一个月就要发射一组3颗星, 4组12颗星,形成组网,这是我国第一个低轨“星座”,12颗星互相有关联有协同。后来又增加了五、六、七组。2021年上半年刚刚密集发射成功第八、九、十组。现在天上一共有10组30颗卫星。
“遥感三十号”卫星难度大(新体制)、状态新(科研批产结合)、成本严(单星成本仅为常规三分之一)、时间紧(3年5批),立项初期就被称为“不可能完成的任务”。
刘会杰却坚信:只要踏踏实实干,没有做不成的事。
“遥感三十号”团队年轻人占70%
接到任务初期,刘会杰便启动了研制队伍的改革,着手推动型号研制换道,从“小团队研究型”向“大规模效能型”转变。在他的大力推动下,单位新成立批产管理部,负责按量议价,降低整星成本;设立产品保障岗,负责深度跟产,确保产品质量;建设测试中心,专人测试,解放设计师精力;建设批产条件,打造“试验岛”、建测试暗室、扩招应届新人/结对培养。
通过多维度、分层次的队伍建设,组建了一支“航天铁军”。研制团队里优秀人才层出不穷,多名成员已成长为新的卫星项目总设计师或副总设计师。“遥感三十号”的队伍组织结构,也成为小卫星新研型号的参考标准。
当时的中科院领导把“遥感三十号”称为“三无团队”,因为这个团队有“三无精神”:无私奉献、无名英雄、无上光荣。
“遥感三十号”团队有70多人,年轻人占70%,他们跟初到微小卫星时的刘会杰一样:喜欢钻,什么都想弄明白。因为,他们的总师始终要求:知其然知其所以然,不能停留在表面,要做得好一点、更好一点。
刘会杰笑言,微小卫星的年轻人都很可爱,而他选拔人才的标准更多是看责任心,因为能力是可以培养的,责任心不可或缺。
“遥感三十号”团队有个年轻设计师,2020年2月疫情一来,他就把刚出生不久的双胞胎儿子送回老家,主动请缨跑北京、送文件、收集问题建议,一丝不苟地完成好所有出厂评审工作。后来,因为工作需要,要从主管设计师里提拔一个总体主任设计师,刘会杰慧眼识人,看中的正是他的责任心。
多线并举坚决按时完成任务
2017年9月,项目研制进入最紧张阶段,01组卫星进场发射,02组进入总装集成测试阶段,03组即将进行单机验收,04组也进入生产阶段。
研制任务多线并举,团队成员压力极大。有人劝刘会杰“稳健一点,任务完成迟一点,也没什么大不了的”。然而他却抱定了决心:坚决按时完成任务!
“我们三年磨砺,身心俱付,不就是为了能够完成任务嘛,准时也是任务的一部分。”于是,接下来的半年时间里,他一方面进行技术决策,一方面鼓舞团队士气。同时,他又强化团队“特事特办、谁遇谁办、急事急办”的“三办”工作法,放权给团队骨干。通过管放结合的手段,成功盘活研制流水线,保障任务按时完成。
空间高速长寿命滑环是任务研制过程中的一项关键技术,当时国内还没有成功经历可借鉴,产品批量又大,单机承研方压力也非常大。为了打消各方的畏难心理,刘会杰大力推行“一管到底”的协作方式,安排副总师下沉,与单机方“同设计、同试验、同责任”,并结合总体资源优势,为单机方争取国内各方面专家大力帮助。
经过半年攻坚,成功研制出合格产品,填补了国内空间高速长寿命滑环领域的空白。单机方形成产品生产规范,总体对应形成监制规范,型号任务得以顺利完成,达到了多赢的局面,保证了任务按时完成。
“遥感三十号”卫星科研与批产相结合,研制流程十分复杂,牵一发而动全身。卫星研制,主线是发射件的生产和试验,辅线是全方面的验证和支持。为了适应主线和辅线嵌套并有序衔接,刘会杰紧抓研制流程并未雨绸缪,将原本不受重视的辅线支撑平台建设,提高到重点推进项目中,大力打造 “概念卫星”平台“数字卫星”平台。
概念卫星由鉴定件单机搭建,用于验证硬件性能和状态,解决批产单机入网检查。数字卫星为虚拟平台,用于验证软件功能和时序,保证独立软件开发。再通过虚实结合的支撑,使故障排查不影响主线,解决了主线和辅线之间的相互掣肘,保障了型号研制顺利推进。
那一年,在国内航天发射接连失利的背景下,“遥感三十号”顶住压力,以“上海生产、西昌发射,西安飞控、北京在轨”的四地联动模式,成功向十八大、国庆献礼,并连续作战,连续成功,扫清了航天领域失败的阴霾。
鲜为人知的失败和“归零”
2017年9月,遥感三十号01组成功发射;
2017年11月,遥感三十号02组成功发射;
2017年12月,遥感三十号03组成功发射;
2018年01月,遥感三十号04组成功发射;
2019年07月,遥感三十号05组成功发射;
2020年03月,遥感三十号06组成功发射;
2020年10月,遥感三十号07组成功发射……
“遥感三十号”星座系列卫星颗颗圆满,发发成功。然而,在一系列成功的背后,却有着鲜为人知的失败和“归零”。
2020年3月,06组卫星刚发射入轨,正在西昌的刘会杰得到一个坏消息:由于一个经过多次验证的功能执行不正确,导致在轨的第六组一颗卫星进入“聋哑”状态,怎么发指令,都不回复。“遥感三十号”是一组星座,有一颗卫星“失联”会影响整个组网!当时此事引起了各级领导的高度关注,压力可想而知。
卫星是3月24日发射的,26日出现问题,刘会杰立刻从西昌长途驱车赶到西安,组织会诊,并且毅然决定:一定“归零”!
没有遥测数据,就从同批卫星上获取数据进行推演;没有状态一致的试验件,就从现有产品上调用器件搭建;常规试验条件下无法复现,就不断拓展试验边界。
然而,尽管多方不断努力,连续熬夜进行了一个多月的试验,却依旧无法复现故障。在归零的重压和疫情带来的影响里,不少人开始退缩,认为产品可能在轨受到了空间环境损伤,在地面无法归零,批产就应该接受故障率。
然而,刘会杰没有放弃,他果断站出来,否定各种“五花八门”的定位,向团队传达明确的口号:“排除所有的不可能,剩下的只有肯定。”他扛着“归零”的重压,一边积极向上汇报进展,争取业内外的广泛援助,一边辗转各相关方,坚定布置推进归零工作,安排专人“蹲守”归零现场。
终于,经过两个多月的不懈努力,6月上旬,故障复现及故障退出机理均在地面充分验证,开辟了国内对PROM芯片存在“特殊电压区”的全新认识,归零工作得以圆满落幕。
国内专家对此的评价是:这是中国航天迄今为止,最彻底的一次在轨“归零”!
然而,虽然问题找到了、弄清楚了,但天上故障卫星还没好,如何把它救过来?
之后,刘会杰又制定了空间救援、紧急替补、被动恢复三线并举的处置措施,功夫不负有心人,最终卫星经各方不懈努力、恢复了正常运行,恢复机理与归零分析完全一致,卫星重新入网服役!
从3月26日“失联”到11月28日“回归”,这颗卫星抢救成功,轰动中国航天。
此后,刘会杰一直用这件事激励团队里的年轻人:”只要坚持,梦想都可以实现的,运气不会白白从天而降。”
单颗卫星研制周期由3年缩短至72天
2021年4月举行的中国航天大会上,遥感三十号卫星系统研制应用创新团队获得了“航天创新团队奖”,另一个获此殊荣的团队是嫦娥五号工程核心技术团队。
刘会杰很看重这个奖,因为这两年我国航天事业发展势头迅猛,评选严格,能够获奖是得到了整个航天界的高度认可。
然而,就在获奖后不久,“遥感三十号”团队再度遇到一个“坎”。
那是“遥感三十号”的第9组发射。
6月17日,当时火箭已临近点火,刘会杰从塔架上刚下来,就接到了电话,说出现了一点意外,可能要推迟发射。随后,这个任务当天终止了。然而,基地决定还是要尽快发射,时间就定在次日6月18日!
这时,同行都劝他延期,因为航天界喜“七”不喜“八”,有个约定俗成的文化“七上八下”。
“只要工作做充分了,人定胜天,没什么不能做的。”刘会杰的自信源自“有准备的方案”。因为延期发射虽说是小概率事件,但经过一次次发射也总会遇到。刘会杰一直要求团队提前做好预案,确保一旦遇到延期发射时,有条不紊地完成。最终,刘会杰用实际行动证明,遇“八”也一样能发射成功。
“遥感三十号”卫星星座作为“批产化”研制任务,涉及外协配套单位60余家,星上单机648台,部组件工序43440道。各组成部分接口复杂,研制过程环节环环相扣,“牵一发而动全身”,系统整体呈现“点多、面广、线长”的特点,研制时间短、集成度高。
作为卫星总体设计方,为了当好卫星系统“指挥棒”,完成“短平快”造星任务,“遥感三十号”团队打破传统串行生产模式,从项目立项开始,历经方案、初样、正样、批产4个阶段,通过“并行配套投产、并行卫星总装、并行环境试验、并行整星测试”高度交叉、高度并行的创新生产模式完成高速率造星目标,仅用3年时间完成15颗卫星研制,单颗卫星研制周期由3年缩短至72天。
依靠自身深厚的专业功底和丰富的工作经验,刘会杰带领团队攻坚克难、自主创新,掌握了一大批核心技术、关键技术,探索出一条具有中国特色的卫星批产研制道路。在他的努力下,该项目连续成功发射,开创了我国航天组批卫星快研、发射之先河,刷新了我国航天历史记录。
刘会杰常说:“运气可以光顾一次、两次,但一定不会持久光顾。10次发射,30颗星,每颗都很好,我不相信是运气,靠的是踏踏实实走好每一步。”
在刘会杰的带领下,“遥感三十号”研制铁军将再接再厉,全力奋战,不断向科学技术广度和深度进军,持续为科技强国、航天强国贡献力量。