钟兴:拓荒商业航天 实现“百星飞天”

2023-12-27 01:45    来源:每日看点快看

本文转自:科技日报

“吉林一号”卫星拍摄的吉林省公主岭市周边农田景色。新华社发(长光卫星技术股份有限公司供图)

受访者供图

人物档案

钟兴,长光卫星技术股份有限公司副总经理、总工程师;曾获吉林省科学技术奖一等奖等荣誉;在公司任职期间,主要从事光学工程、空间光学及微小卫星总体技术方面的研究工作。

【总师对话】

◎本报记者 杨 仑

今年11月,长光卫星技术股份有限公司(以下简称长光卫星)使用自主研制的车载激光通信地面站,与“吉林一号”星座MF02A04星星载激光终端开展了星地激光高速图像传输试验并取得成功。

如今,包括MF02A04星在内的108颗“吉林一号”卫星全部在轨运行。这些光学遥感卫星正一刻不歇地扫描地球,将海量卫星影像实时传送回地面,为气象、海洋、环保、城市建设等领域提供丰富的遥感数据。

流光如箭。2015年10月“吉林一号”卫星首次发射时,中国商业航天刚刚破冰,一切都在摸着石头过河。成立短短9年,长光卫星不仅达成了“百星飞天”的愿景,还在太空建成了目前全球最大的亚米级商业遥感卫星星座。

一个个传回地面的高清静态影像,都凝结了无数科研人员的智慧和汗水。长光卫星副总经理、总工程师钟兴正是其中之一。近日,钟兴接受科技日报记者的专访,讲述他与卫星的故事。

一切从零开始

记者:您最早在科研院所搞研究,为什么之后会来到一家创业公司,从事风险性极高的卫星研发工作?

钟兴:2006年,我在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所攻读光学工程专业博士学位。从那时起,我就开始参与卫星技术攻关,因此对卫星的感情比较深。

当时,在研究卫星技术的过程中,我意识到,我国卫星研制技术与国外存在较大差距,很想尽快实现对国外相关技术的超越。此外,作为一名科研人员,我非常想知道自己的科研成果是否真能满足应用需求。这个答案在“象牙塔”里是很难得到的。我觉得,只有到一线去,面向市场、面向挑剔的用户,才能找到自己想要的答案。

记者:在“吉林一号”第一代卫星项目启动之初,你们面临哪些困难?

钟兴:最大的困难是能否把研制出来的卫星发射上去。卫星发射这件事不是光把卫星做出来就可以了,还涉及运载火箭、频域协调等。而当时,国内还没有民营企业研制、发射过卫星,一切都是新的。很多手续,连审批都不知道该找谁。光是给卫星“上户口”这事,就让我们愁得不行。

记者:这是条完全没人走过的路。

钟兴:是的。最开始我们去汇报时,被问最多的是这个卫星有没有国家立项。因为按照当时的规定,没有国家立项很多审批没法往下进行。

此外,我们对工程总体的协调工作不熟悉。此前我们研发团队只做载荷,给别人做配套。对于该怎么组织多家单位完成卫星的频率协调、发射等工作,我们没有经验。

记者:这些困难是怎么被一一解决的?

钟兴:拿给卫星“上户口”来说吧。

2014年,国务院出台了相关指导意见,鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星,让我们看到了获得发射许可的希望。

各方面领导专家也主动给我们提出了很好的建议,并明确了归口管理方式。此外,一些针对民营企业研制发射卫星的具体管理措施和规定也陆续出台,解决了卫星的“户口”问题。

后续几年,商业航天的管理办法日臻完善。“吉林一号”首批卫星任务的实施,对我国商业航天的发展起到了很好的推动作用。当时,我们多次邀请航天专家对卫星工程任务进行评审把关,为卫星发射起到了保驾护航的作用。

持续给卫星“减重”

记者:“吉林一号”第一代卫星与当时国内同类卫星最大的区别是什么?

钟兴:在我们研制“吉林一号”第一代卫星前,国内所有卫星都是平台型的。“吉林一号”不是这种类型。我们采用的是星载一体化技术路线,当时在国内没有可以借鉴的经验。

记者:怎么不采用更为成熟的技术路线?

钟兴:采用星载一体化技术路线,可以使卫星的重量、体积、功耗大幅下降。

记者:为什么要给卫星“瘦身”?

钟兴:给卫星“减重”,可以使研制和发射成本显著下降。2019年,长光卫星在国内率先实现卫星批量化生产,目前正向年产500颗卫星的目标冲刺。同时,卫星轻量化后,一支火箭可携带的卫星数量相应增加,从而提高发射效率、降低发射成本。

记者:为了让卫星成功“瘦身”,团队做了哪些工作?

钟兴:我们团队从2006年就开始了卫星系统工程和遥感卫星相关技术的研究工作。在此基础上,我们对涉及到的关键技术进行分析,然后用几年时间完成了关键技术的原理验证。

记者:之后,你们又对“吉林一号”进行了迭代?

钟兴:是的。在做第二代产品时,我们进一步加大了卫星“减重”幅度。可以说,迭代工作主要围绕卫星的小型化和轻型化展开。

卫星的体积、重量在很大程度上由有效载荷的体积和重量决定。因此我们首先要解决的就是,如何在保障成像质量的前提下使有效载荷体积更小、重量更轻。而更高的集成度也意味着载荷的成像更易受到干扰,要实现高质量成像的难度也越大。

记者:找到了问题的关键,您和团队采取了哪些有针对性的举措?

钟兴:我们建立了端到端的光学系统评价指标体系,不断优化遥感卫星的光学系统设计,使其更紧凑。

除此之外,我们通过提高光学反射镜加工精度、提升计算机辅助装调水平、优化关键元件的温度控制等,使体积更小的光学系统也能达到较高的成像水平,让光学镜头的成像能力得到充分发挥。

记者:回首这段技术攻关经历,您最大的感受是什么?

钟兴:回顾往昔,很多攻坚克难的日子都历历在目。我最大的感受是,把每个环节都做到极致是确保紧凑型有效载荷达到甚至超越传统大型有效载荷成像质量的关键。如今,我们依旧在不断优化改进这些环节,迭代没有终点。

记者:您和团队后期又进行了第三代卫星的研发工作,要解决哪些问题?

钟兴:“吉林一号”第一代卫星的重量是400公斤级,研制成本约8000万元;第二代卫星的重量是200公斤级,研制成本降到了约5000万元。不过,经过我们团队测算,要建设一个大型星座,卫星研制和发射的总费用仍十分高昂。我们需要进一步降低卫星成本。

所以在2018年,我和团队成员开始研制“吉林一号”第三代卫星的首颗星——高分03A。2019年,首颗第三代卫星的重量约为40公斤,研制成本降到了800万元。它的重量和成本仅是同等分辨率的第一代卫星的1/10。

记者:“吉林一号”第三代卫星发射后,取得了什么效果?

钟兴:第三代卫星发射后,我们很快就公布了在轨图像,在国内外引起了很大的反响。当时,全球有多家公司正在开展40公斤左右亚米级遥感卫星的研制工作,我们是第一个研制成功的。目前,“吉林一号”第三代卫星已经成为“吉林一号”星座中数量最多的卫星。

我作为总设计师研制的高分04星也属于第三代卫星。这颗卫星发射于2022年4月,是全球同等分辨率卫星中最轻的,重量仅92公斤。它在轨取得了非常好的应用效果,回传数据受到了用户的高度评价。

记者:目前,您和团队正在做什么研发工作?

钟兴:我们正在开展“吉林一号”第四代卫星的技术研究工作。第四代卫星的特点是星载深度融合、载荷分辨率进一步提升。我们对卫星总体电子系统进行了精简和优化,取消了所有功能部件的计算单元,将所有计算整合到一个多核处理器中。

目前,第四代卫星的第一颗技术验证星已经成功发射。相关技术已顺利完成了在轨验证。

打造自己的队伍

记者:人才是科技企业保持技术领先、实现创新突破的关键。您能介绍一下公司人才队伍的建设情况吗?

钟兴:公司成立之初,长光卫星的研发团队仅有46人。随着公司社会认可度逐步提升,求贤纳新后的长光卫星汇聚了大批来自国内优秀院校的硕博毕业生。

年轻化是我们科研团队的主要特征。目前,长光卫星员工年龄小于30岁的占66.25%,31岁到40岁之间的员工占比为31.61%,大于40岁的员工占2.14%。公司员工的平均年龄只有29岁。

记者:在培养年轻人方面,公司做了哪些工作?

钟兴:首先,我们容错度高、包容性强,绝不会打击年轻人创新的积极性。我们建立了灵活的科研机制,极大地激发了科研人员的研发热情。短时间内迅速组建新部门并推动项目顺利进行、取得成绩的事情,对长光卫星的员工来说早已稀松平常。

其次,对于想要继续读研、读博的青年人,公司会尽力为他们寻求符合资质的导师进行学业指导。若年轻人想申请专利或评定职称等,会有专人帮助他们完成相关流程。

记者:在人才队伍建设上,不少初创公司都愿意用高薪挖人,您怎么看?

钟兴:与其挖人,我们更愿意自己培养。有时,在一些学术会议上,我常遇到一些航天相关部门的专家。不只一位专家曾经半开玩笑对我说:“挺佩服长光卫星的,因为你们没有挖过我们任何一个人。”

我们也确实是在长春土生土长的一支团队。对于初创型科技公司来说,到处挖人或许会带来短期收益,但从长远看,持续积累更重要。此外,对于想在技术上创新、在运行模式上探索的公司来说,靠自己积累可能是更正确的选择。

记者:公司研究人员整体非常年轻,人才流动风险会不会比较大?

钟兴:我们科研团队成员年流失率不足2%,人员比较稳定。在我看来,想留住人,要靠待遇、环境,更要靠文化。

我们打造了一支既能坐住冷板凳、又有战斗力的核心科研队伍。这支队伍中有近20位成员是从十七八年前就在一起合作的。他们朝夕相处,早期经历过一个漫长的、没有任何成果产出的研究阶段。不过,即便在“至暗时刻”,大家也没有急于求成,而是深耕核心技术。他们身上所具备的“团结、创新、拼搏、务实”精神,形成了长光卫星的企业文化。

总体来说,长光卫星的目标是做一个“百年老店”,所以无论是队伍建设还是运营模式都不急于求成。我们的企业风格也是多做少说,很多事情都是做成功才宣传。这样大家就少了浮躁、多了踏实。我想,“硬核”科技企业都需要这份踏实。

记者手记

仰望星空,或许无数人都会思索其中的奥秘,但真正付诸实践的并不多。钟兴就是这样一名科学家。短短9年间,“吉林一号”星座从无到有,星座上的卫星如同星星一样遨游在深邃的太空。它们闪耀着的,是科研工作者坚守、探索的辉煌之光。

给卫星“减重”这一过程,可以借助家庭电脑的“进化史”来理解——好比是把起初笨重的“大块头”变成如今携带方便的笔记本电脑甚至智能手机。

为了“瘦身”,卫星所有器件的体积都要缩小。但个头小了,“本领”还得增加。这一路的艰辛,钟兴在采访中很少提及,只是寥寥几句带过。

科研之路究竟有没有捷径?钟兴用行动给出答案:唯有脚踏实地,才能让卫星在太空中绽放出灿烂的光芒。

从2006年开始,钟兴带领团队成员积累卫星系统工程和遥感卫星相关技术,进而一步步完成设计、仿真与实验。如今,“吉林一号”卫星已经在众多领域发挥重要作用。这既是钟兴和团队长期坚守和不懈探索的结果,也是对科学家精神的最好诠释。



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