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從神舟七號伴星到“悟空號”衛星,背後有壹位“造星大師”

朱振才(左三)工作照 本文圖片均為 受訪者 供圖

2008年9月27日晚,“神舟”七號飛船運行到第31圈時,飛船搭載的伴隨衛星被成功釋放,該伴隨衛星為“神七”飛船拍攝了壹張彩照,這也是中國首張神舟飛船在太空中的飛行畫面。

創新壹號衛星、神七伴隨衛星、“悟空號”暗物質粒子探測衛星、“墨子號”量子衛星、試驗六號衛星、北鬥三號衛星……壹個個熟悉的衛星項目被篆刻在中國航天的史冊上。成立不到18年、平均年齡不到34歲的微小衛星創新研究院,壹次次刷新了公眾眼中航天人的形象。

這些閃亮的星星背後,那些年輕的航天人身後,有壹位走南闖北轉戰酒泉、太原、西昌三大發射場,敢想敢試勇闖通信、遙感和空間科學這些領域的團隊領軍人物,他就是中國科學院微小衛星創新研究院黨委書記、副院長、研究員朱振才。

為了神七伴星安全飛行“百般折磨”電池

1997年,正在測試光學儀器的朱振才,接到通知參加科學院小衛星項目。本科就讀於清華大學精密儀器系,博士畢業於浙江大學光電工程專業,34歲的朱振才已經在光電信息技術與器件領域嶄露頭角。

功能密集、低成本、靈活發射的微小衛星彼時方興未艾,中科院積極面向國家重大戰略需求,引領技術創新,決定研制壹顆低軌微小通信衛星。

國有召喚,必有回應,朱振才離開了熟悉的實驗室,加入到“創新壹號”這支幾乎是零基礎的衛星團隊,主動承擔技術難度最大的姿控分系統主任設計師。

從研制光學傳感器,轉到利用傳感器探測數據進行姿態控制,絕非壹步之遙,他從零開始學。

盡管書籍全都讀懂,公式都能推導出來,工程到底應該怎麽幹,朱振才還是毫無頭緒。他列了長長的問題單子,逐壹上門請教航天專家。

2003年非典肆虐,同事們聽說他還要去北京,進行磁強計標定,紛紛勸他趕緊退票。他堅定地說:“臨門壹腳,我們不能射偏。大家安心在家測試,我壹個人去,不弄明白不回來。”靠著這股子鍥而不舍的精神,他采用新設計理念研發了主動磁控的三軸穩定姿態控制技術,得到了航天老專家們的認同。2003年10月21日,這顆凈重僅88千克、由中科院自主研發的中國第壹顆低軌通信衛星成功發射。

朱振才自己都不曾想到,這壹次“轉型”成功,改變了他的人生軌跡。從此,朱振才不斷參研新衛星,開創新領域。

2005年4月,中科院上海微小衛星工程中心開始了神舟七號伴隨衛星的研制工作,這是神舟七號飛船四大任務之壹。

承擔載人航天工程這項光榮又神聖的任務,對壹個從事航天事業時間不長的年輕團隊來講,既是壹次難得的機會又是壹場嚴峻的考驗。

由於神舟七號飛船的環境條件限制,伴星的體積不能大於40立方厘米,重量不能超過40千克,要在這樣的體積和重量限制下,研制壹顆具有對目標成像、繞飛等壹系列高技術功能的微小衛星,將是壹項非常艱巨的任務。

作為伴星的總設計師,朱振才介紹,伴星的主要任務是為飛船和未來空間站的在軌故障診斷和安全保障奠定技術基礎。為了滿足國際航天公認中航天器間20km的安全距離,朱振才領著大家搭建軌道動力學仿真模型,壹遍遍比較計算結果,壹次次核對物理參數,設計出了伴星與飛船的最優分離速度。

伴星的放飛任務中,航天員和飛船的安全高於壹切。伴星是國內首次在空間應用鋰離子電池,其安全性評估成了最大的攔路虎。為了證明它不會對航天員和飛船帶來危險,朱振才帶領團隊“百般折磨”電池,甚至不惜在實驗室裏將電池裝在衛星中直接充爆,這段默默無聲的“黑”視頻,終於讓伴星可以隨飛船上天。

如今,鋰離子電池早已被國內衛星廣泛應用,神七任務獲得的五壹勞動獎章被朱振才藏在最底層的抽屜裏,鮮與人提起。

朱振才工作照

為暗物質粒子探測衛星“悟空”減肥

漫漫鑄星之路上,朱振才走過了壹個又壹個裏程碑,CX-3號(創新三號)衛星、悟空號衛星、量子衛星、SMILE衛星(太陽風 -磁層相互作用全景成像衛星)、EP衛星(愛因斯坦探針衛星)、太極壹號衛星、試驗六號衛星、遙感三十號衛星……中科院微小衛星創新研究院已發射的72顆衛星,幾乎都傾註了他的心血。

2015年12月17日,由中科院微小衛星創新研究院總體研制的中國首顆暗物質粒子探測衛星“悟空”,在酒泉衛星發射中心成功發射,實現了中國空間高能探測衛星“零”的突破。

暗物質粒子探測衛星是中科院第壹批啟動的戰略性先導專項 科技 項目的首發星,用於進行空間高能粒子、高能伽馬射線的探測,以及宇宙核素的測定,其中裝載的暗物質粒子探測器能段達到了5GeV~10TeV,高於國際上現有的任何高能粒子探測器。

正埋頭奮戰在北鬥三號首顆試驗星技術攻關壹線的朱振才,因為擅於開創新領域、開拓新方向,又壹次被召喚到空間科學衛星的新戰場。

“悟空號”是這些科學衛星裏的“大塊頭”。久富經驗的航天設計團隊拿出的方案中,衛星重達3噸。“科學衛星目標太高,幾噸的平臺咱們壓根兒沒幹過,估計接不了這活兒”,猶豫不決的氣氛在團隊中迅速蔓延。

朱振才壹錘定音:“當初我們創新壹號,可以從無到有,這壹次也沒有什麽理由退縮。我帶頭,壹切從零開始,幹!”他帶領團隊另辟蹊徑,精準定位減重的設計思路。

通過創新性地提出了“以有效載荷為中心、以實現科學任務為目標的整星壹體化設計”理念,朱振才帶領團隊將衛星質量控制在1.9噸以內,僅運載就為國家節省了幾千萬元的成本。

悟空“探”天至今,記錄到來自超大質量黑洞CTA 102的伽馬射線爆發,首次利用空間實驗精確繪出高能質子宇宙射線能譜,並繪出迄今最精確的高能氦原子核宇宙射線能譜。

盡管最初,“悟空”暗物質粒子觀測衛星的設計壽命只有三年,但在2018年和2020年兩度宣布延期服役,如今依舊在為全世界在暗物質空間探測、宇宙線物理、伽馬射線天文等相關方向貢獻中國智慧,提供中國力量,進壹步提升中國在世界空間科學領域的地位。

碩果累累背後,除了天資還有勤奮。他總是來得特別早,走得特別晚。來時停車場空空如野,走時停車場寂寞無聲,他習慣把車停在壹個固定位置,久而久之,那裏成了他的專屬。

2021年7月,朱振才獲評上海最美 科技 工作者,而此時的他又在輾轉奔赴太原發射場的途中,繼續著自己的“造星之路”。

校對:劉威