2021年3月19日，美國NOAA-17號氣象衛(wèi)星突然“解體”。盡管NOAA-17已退役，其原因不明的解體仍引人擔憂，且解體后的大小碎片也威脅到其他航天器。
(資料圖片僅供參考)
今年年初，一顆編號為49863的空間碎片與我國清華科學衛(wèi)星“擦肩而過”，最近距離僅為14.5米，十分驚險。
不久前，SpaceX提交給美國聯(lián)邦通信委員會的文件披露，去年俄羅斯進行反衛(wèi)星試驗，產(chǎn)生超過1500塊碎片云。為躲避碎片，星鏈衛(wèi)星進行了多達1700次避讓。
隨著人們太空活動逐漸頻繁，航天器不斷增加，各種空間碎片、太空垃圾也呈指數(shù)級增長。為預防太空“交通事故”發(fā)生，確保航天器安全在軌工作，人們通常會避讓、拖拽或摧毀太空垃圾。但所有這些操作的前提是，能夠進行精準空間環(huán)境探測——要看到太空目標靠近，并精準計算其軌道。
提到空間環(huán)境探測，不能不說我國首個天基空間環(huán)境探測系統(tǒng)——試驗六號衛(wèi)星系統(tǒng)和它的型號總設(shè)計師——中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長胡海鷹。
比“大海撈針”更難
在距我們3.6萬千米外的地球同步軌道上，一塊1米見方的衛(wèi)星碎片一閃而過。雖是電光石火的一瞬間，但試驗六號衛(wèi)星系統(tǒng)已將其精準“拿捏”。
“試驗六號衛(wèi)星系統(tǒng)主要用于空間環(huán)境探測，從而保護航天器安全?！焙ｚ椄嬖V《中國科學報》，“這些目標碎片就像海洋中的魚，我們首先要確?？吹玫剑軈^(qū)分出它們是什么，追蹤其行跡，然后計算、預測其軌道，才能將它們‘管’起來?！?/p>
伴隨著人類日益頻繁的太空探索活動，發(fā)射升空的各類航天器越來越多，在太空中留下了大量空間碎片。這些太空碎片飄移速度很快，十分危險。比如，AK47步槍子彈出膛速度為710米/秒，彈頭重約8克，其動能足以在100米內(nèi)穿透1厘米厚的鋼板。而太空碎片的速度是7.5千米/秒，即使彈頭大小的太空金屬碎片也能輕松打穿衛(wèi)星。
一旦太空碎片撞上正在工作的衛(wèi)星、空間站，就是一場慘烈的太空“交通事故”。
“這些太空碎片不但速度很快，而且很小，只有一兩平方米，光線暗淡?！焙ｚ椊榻B，人類肉眼能看見最暗淡的星是6等星（恒星亮度類別，星等越大亮度越?。诘厍蛲綆?，這些碎片暗淡到只有14至15等星。當星等降到15等，亮度約是肉眼可見星的1/1000。
試驗六號衛(wèi)星從低軌看地球同步帶的目標，距離有3.6萬千米，其難度比“大海撈針”更大。
2008年，我國正式立項啟動“創(chuàng)新三號”衛(wèi)星研制，胡海鷹擔任衛(wèi)星總體副主任設(shè)計師。2013年，衛(wèi)星順利發(fā)射升空，多項技術(shù)指標達到國內(nèi)領(lǐng)先，得到用戶廣泛好評。
一年后，年僅36歲的胡海鷹面向國家重大需求，出任試驗六號衛(wèi)星總設(shè)計師，提出由3顆星組成星座系統(tǒng)（試驗六號衛(wèi)星系統(tǒng)），以實現(xiàn)對空間環(huán)境的更佳探測。2021年4月，試驗六號03星發(fā)射升空并順利進入預定軌道。我國不僅建成了首個具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的天基空間環(huán)境探測系統(tǒng)，更有了太空邊疆的“安全衛(wèi)士”。
“太空中，中國的航天器不斷增多，它們的安全需要有人來戍衛(wèi)?！焙ｚ椪f，“戍衛(wèi)航天器的，不是普通戰(zhàn)士，而是擁有高技術(shù)的衛(wèi)星。戍守好天上邊疆，是航天人的職責所在?！?/p>
認準目標干到底
將衛(wèi)星準確送入預定軌道是一項名副其實的“大系統(tǒng)工程”。各協(xié)作單位和團隊之間的“協(xié)同”自然成為最大挑戰(zhàn)。
“我們搞總體工作，知道任務(wù)的需求在哪兒，然后提出一些方案，但工程實施中涉及時間上、技術(shù)上、接口上的協(xié)同，還有大家意識方面的協(xié)同。”胡海鷹說，“比如試驗六號衛(wèi)星系統(tǒng)在研制過程中，配合單位有五六十家，各單位按方案進行工作，但不同單位有不同的認識和理解，所以要統(tǒng)一認識、協(xié)同攻關(guān)，把所有工作集成起來進行驗證，然后送上天?！?/p>
各協(xié)作單位統(tǒng)一認識后，將“想法變現(xiàn)”的過程依然困難重重。胡海鷹舉例說，在“天對天自動閉環(huán)跟蹤”方面，從原理設(shè)計到電腦仿真都非常順暢，包括大視場引導、小視場快速跟蹤在內(nèi)的理念“紙上得來”都很容易，但要把它送上天，實際工作中卻要克服很多具體困難。
2010年，胡海鷹等人終于完成單機協(xié)同，將方案變成樣機，又將工程樣機做成“正樣”。團隊信心滿滿，開始外場實驗。當時7天內(nèi)目標有10次從天上劃過的機會，但“那個設(shè)備一動不動，軟件也沒反應(yīng)，10次自動跟蹤機會一次也沒跟上。整個實驗完全失敗了”。
事后胡海鷹分析，跟蹤是個聯(lián)動過程，有不同設(shè)備之間的協(xié)作，也有軟硬件方面的匹配。一開始大家對困難預料不足，因為系統(tǒng)是多家單位做的，存在系統(tǒng)間的不匹配問題。
此后兩年，胡海鷹等人在系統(tǒng)匹配方面狠下功夫，改變跟蹤策略，優(yōu)化圖像處理，完善軟件算法，又在此基礎(chǔ)上做了10多次外場實驗。2012年，團隊終于在吉林白城場外實驗中取得圓滿成功。
“我記得很清楚，同樣是7天10次機會，全部在軌實現(xiàn)了自動跟蹤?！被貞浧?0年前的成功實驗，胡海鷹仍難掩興奮。
“最拼的那個人”
國家在召喚，唯有迎難而上。
胡海鷹作為型號總設(shè)計師簽下工程任務(wù)責任狀，帶領(lǐng)團隊成員經(jīng)過7年的摸爬滾打，對空間環(huán)境探測方法進行了體系化的創(chuàng)新理論設(shè)計和試驗驗證，設(shè)計了高、低軌道衛(wèi)星構(gòu)成的多星組網(wǎng)方式，首次提出利用多手段聯(lián)合探測識別空間環(huán)境等8項核心技術(shù)，攻克了平臺與轉(zhuǎn)臺復合控制等6項“卡脖子”難題，終于建成我國首個天基空間環(huán)境探測系統(tǒng)——試驗六號衛(wèi)星系統(tǒng)。
而胡海鷹本人，也被大家稱為團隊中“最拼的那個人”。
扎根航天事業(yè)16年，胡海鷹先后完成了多個極具挑戰(zhàn)性的衛(wèi)星型號研制任務(wù)。為此，他一直奔波在路上，每年出差僅飛機就要坐130多趟。如果連續(xù)兩天出現(xiàn)在家里，女兒就會覺得奇怪：“爸爸，你怎么還不出差？”
不是出差，就是加班或開會，因為單位離家較遠，胡海鷹經(jīng)常早出晚歸，很少陪伴孩子。所幸家人給予了足夠的理解和支持，甚至有點兒讓他覺得這種狀態(tài)“理所當然”。
“這樣對孩子也有一定好處?！焙ｚ椪f，“孩子知道我在做什么，也明白大家資質(zhì)都差不多，如果自己不付出努力，憑什么會比別人做得好的道理?！?/p>
胡海鷹很“拼”。他帶領(lǐng)的團隊里，每一個人都很“拼”。
“這實際上是一種傳承。這個領(lǐng)域競爭激烈，我們一直在衛(wèi)星研制前沿。在一個分得很細的領(lǐng)域深耕靠的就是積累和傳承，前輩航天人的言傳身教和科學家精神發(fā)揮了很強的引領(lǐng)作用。”胡海鷹說，“航天人尤其需要‘一旦認準方向、堅持不懈地做，就一定能把它做出來’的信念。同時，團隊協(xié)作精神也必不可少?！?/p>
胡海鷹常常把“我們一起學習，把這個難關(guān)攻下來”等話掛在嘴邊。他搶時間、帶頭拼，向年輕人傳授經(jīng)驗，更傳遞信念，在言傳身教中體現(xiàn)了新時代航天人的鮮明品格和時代擔當。胡海鷹堅信，航天精神會在同頻共振中一代接一代傳遞下去。
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