“锦囊一号”卫星智能管理单元传送的舱内照片
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。 扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子
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,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3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’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,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,大家这才长舒一口气。”负责外部结构设计的20级博士研究生华寅淼说。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5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。