習近平主席在2018年新年賀詞中點贊我國首顆大型X射線天文望遠鏡衛星:“科技創新、重大工程建設捷報頻傳。‘慧眼’衛星遨游太空……我為中國人民迸發出來的創造偉力喝彩!”1月30日,由中國空間技術研究院抓總研制的慧眼衛星圓滿完成在軌測試工作,正式投入使用。
李明副院長(前排左一)簽署慧眼衛星長期運行管理協議
慧眼衛星是我國首顆大型X射線天文望遠鏡衛星,于2017年6月15日成功發射升空。在軌期間,衛星站在宇宙之中看宇宙,運行穩定,各項功能性能符合研制總要求,大部分指標超出預期,更在轟動全球的雙中子星并合產生引力波及電磁對應體事件中作出重要貢獻,為開辟我國空間X射線探測新領域,帶動和繁榮我國空間科學項目發展,加快促進新時代建設創新型國家作出了突出貢獻,在軌飛行和測試堪稱完美。
慧眼衛星的四大絕技:
☆☆指向精度提高近10倍。
☆☆多種探測模式穿插使用,隨時切換。
☆☆具有多種自主管理、自主保護功能。
☆☆衛星平臺服務保障能力高、適應性強。
明眸善睞的“宇宙星探”已取得了多項零的突破,殊不知,研究院衛星研制團隊已癡情守護、專注前行了十年。
面對技術難度,始終選擇“Hard”模式
“慧眼”的全名叫硬X射線調制望遠鏡(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)衛星。“Hard”這個關鍵詞,既彰顯了衛星的技術特點,又象征著衛星團隊的闖關精神——在無數個技術“攔路虎”面前,團隊始終選擇了最難的模式。
顧荃瑩至今仍對一個重大的選擇印象深刻。那是在衛星研制的方案階段,大家遇到了一個在中國航天領域前所未有的難題。由于慧眼要隨時眼觀六路,捕捉宇宙中的蛛絲馬跡,因此,遙感和通信衛星對地球固定指向的設計思路在這里行不通——如何確保衛星在任何姿態、任意天線面向地球時,都能準確而快捷地往“家里”傳遞數據呢?
必須讓慧眼更智能!這是團隊成員的一致觀點。但是具體如何實施有兩種意見:其一是半自主地計算、選擇最佳的天線,技術難度相對小,但需要地面始終有人在操作;其二是全自主智能,用戶更加好用易用,但攻關難度非常大。面對這樣的分歧,衛星總指揮兼總設計師潘騰堅決地選擇了后者。
這個選擇意味著他們要在精確性、機動性等方面開展艱苦的攻關和試驗。最終,他們用交叉布局、自主選擇算法等創新性的方法,圓滿實現了需求。從出色的在軌表現看,當時的選擇雖“苦”了自己,卻為用戶節省了大量的時間和人力成本,也牽引帶動了我國空間科學技術創新的步伐。
慧眼生來就是為了探索宇宙奧秘的,隨后,潘騰又帶領團隊,牽引著相關分系統展開了艱苦的論證,共同開發平臺和載荷的潛能,在不改變硬件狀態的情況下,用巧妙的算法、指令約束等手段,以強大的軟件實現了這一功能。他們和時間賽跑,不到兩個月的時間,創下我國航天領域又一個佳績。
就這樣,慧眼一躍而成為國際上硬X射線和伽馬射線能段最大面積的探測器,也是這一能段天空中最靈敏的探測器。迄今,慧眼就已經探測到數十個伽馬射線暴,其中有幾個是獨家發現。用戶評價道:“目前取得的初步成果已遠遠超過預期”。
面對冷板凳,始終選擇默默堅守
慧眼的研制歷程并非一路高歌猛進。更多的時候,衛星團隊享受的是“冷板凳”,甚至數次被按下“暫停鍵”。每每遇到這樣的時刻,團隊成員有著自己的選擇。
顧荃瑩是2006年進入研究院工作的,北京理工大學控制專業畢業的她,職業生涯幾乎和慧眼同時起步。在經歷了兩年的預研之后,本應順利立項的慧眼卻因為種種原因被暫時擱置。
2009和2010年,是衛星團隊暗淡的年份。立項遙遙無期,前景模糊不清。顧荃瑩也被安排開展了探月三期的論證工作。
此時,團隊中的“老航天人”發揮了“定海神針”的作用。據張龍回憶,曾任多顆返回式衛星總設計師的唐伯昶,帶領大家緊鑼密鼓地繼續開展慧眼的論證。“在他身上,絲毫看不出懈怠,帶領大家以周例會的方式滾動推進工作,抓得很嚴也很細”,張龍坦言:“開始的時候我們還有些不解,但是2011年真的立項之后,我們已經把方案論得很深入了,并沒有因‘暫停’而荒廢,很慶幸一直堅持下來了”。回想那段時光,“還是對這個衛星感情深”,慧眼衛星于她而言,早已成為工作和生活的一部分,須臾不離。
同樣的感情流淌在團隊成員之間。2011年畢業于北京郵電大學的梁中堅,剛入職就趕上了慧眼衛星立項。“這是我們的第一顆‘星’,大家都像對待孩子一樣去呵護她,一心盼著她成功”,梁中堅說。由于團隊里充分授權和信任的作風,他在6年間接受了系統而全面的歷練,測控數傳總體、數據記錄分系統、應用系統……很多時候他都獨當一面,成為團隊上下一致豎大拇指的“多面手”。
為了心中的這份情懷,測試指揮王清泉曾滿懷歉意地推遲婚約和蜜月,趕赴“慧眼之約”。還有很多團隊成員,默默地在人生的“選擇題”中青睞心中的慧眼。
好事多磨,在多年的堅守后,成功的時刻對于他們來說真是太美好的體驗。“發射后,我緊張地看著指控大廳屏幕上的曲線,一開始還以為沒有信號呢,后來才發現,那是因為數據完全按照預設的步驟,沿著曲線在走,太完美了!”,那一刻已永久定格在梁中堅腦海中。
面對空間科學絢爛的明天,始終選擇靜水深流
和慧眼衛星團隊接觸過的人,都會有感于他們的謙遜與勤勉。面對各類科學目標,以及伽馬暴探測模式等后續增加的需求,他們向科學家虛心求教,掰開揉碎地吃透科學目標的深層內涵和任務要求,幾年下來深入用戶部門溝通協調數百次。每當科學載荷研制中遇到技術難點和困惑的時候,衛星團隊都是主動靠上去,一起分析技術細節,優化技術和管理,毫無保留地傳授工程研制經驗和項目管理規范。
研究院王希季院士曾對衛星團隊成員說:“要站在國家和使命的高度幫助有效載荷上天”,他們做到了!
如今,慧眼衛星團隊成員正式將“孩子”交給了科學家們,“那感覺真像把閨女的手交給愛她的人,非常不舍,卻又滿懷喜悅”,張龍說道。
按照我國空間X射線探測“探索、詳測、深巡”三步走戰略,后續,研究院還將在空間X射線探測等空間科學領域發揮更大的作用,走得更深、更遠。
“只要科學領域有需要,科學家有需求,研究院就能提供讓用戶滿意的衛星平臺解決方案和各種相關服務”。
2018年,研究院將在硬X射線調制望遠鏡衛星(HXMT)成功的堅實技術基礎上,在科學家的帶領下,積極推動增強型X射線時變與偏振空間天文臺(eXTP)立項。eXTP將是繼HXMT衛星之后具有世界領先水平的空間X射線探測項目,也是未來10—15年內我國空間科學領域的旗艦項目,有望在研究極端條件下的基本物理規律方面取得重大突破。
2018年,研究院還將與中外科學家一起持續推動中國空間引力波探測計劃的實施,并在不遠的將來發射我國第一顆引力波空間探測技術試驗衛星。