本刊記者 胡 敬 實習記者 張 靜

為神舟七號配備“貼身護士”
——記朱振才帶領(lǐng)的神七伴隨衛(wèi)星科研團隊

本刊記者 胡 敬 實習記者 張 靜

朱振才 1963年8月出生，漢族，中共黨員。1986年畢業(yè)于清華大學精密儀器系光學儀器專業(yè)，分別在1989、1993年畢業(yè)于浙江大學光學工程系，獲碩士、博士學位，1993年2月1995年在中國科學院上海技術(shù)物理研究所做博士后?，F(xiàn)任上海微小衛(wèi)星工程中心副主任，兼任中國科學院微小衛(wèi)星聯(lián)合重點實驗室副主任，博士生導師。在微小衛(wèi)星技術(shù)和應用研究與衛(wèi)星研制方面取得了具有國際先進水平的創(chuàng)新性科研成果，多次獲得國家、中國科學院和上海市科技獎勵。2008年獲全國五一勞動獎章和曾憲梓載人航天基金突出貢獻獎，入選上海市科技領(lǐng)軍人才計劃，享受國家政府特殊津貼；2010年獲“全國先進工作者”稱號。神七伴星項目分別獲得2009年上海市科技進步一等獎和中國科學院杰出科技成就獎。

北京時間2008年9月25日21時10分，這個時間對于很多人來說并不陌生，這一時刻，全中國人翹足引領(lǐng)的神舟七號載人航天飛船從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。神七成功發(fā)射的重大意義在于中國宇航員首次實現(xiàn)太空行走，中國人千百年來“漫步太空”的夙愿不再是神話。與神七發(fā)射和太空行走試驗一并受到廣泛關(guān)注的還有神七的伴隨小衛(wèi)星。伴隨衛(wèi)星隨神舟七號飛船發(fā)射入軌，并于9月27日19時24分成功在軌釋放。這是我國首次在航天器上開展微小衛(wèi)星伴隨飛行試驗，伴星試驗的成功，標志著我國成為世界上少數(shù)幾個掌握空間釋放和繞飛技術(shù)的國家。

這顆伴隨小衛(wèi)星是一顆獨立運行的微型衛(wèi)星，在航天員完成出艙任務回到返回艙后，伴隨小衛(wèi)星從飛船的前端被釋放。它的主要任務之一就是對飛船進行照相和視頻觀測。配有一臺廣角和長焦兩個鏡頭可實現(xiàn)寬窄雙視場的可見光照相，可以在幾米到幾公里的范圍內(nèi)對飛船進行照相和視頻觀測，最多可以存儲3000多張圖片，并在測控弧段內(nèi)將圖像下傳地面。這個神奇的伴隨小衛(wèi)星被形象地稱為神舟七號的“太空攝影師”。我們現(xiàn)在所能看到的多角度、多方位的飛船外太空在軌運行圖像就是由它現(xiàn)場拍攝的。

科研人員正將SE-7伴星安裝在飛船上

知難而進、負重致遠

伴隨小衛(wèi)星成功發(fā)射的背后有一個年輕且充滿激情的團隊——上海微小衛(wèi)星工程中心（以下簡稱工程中心）神七伴星項目組。工程中心成立于2003年9月，論資歷，這在科研機構(gòu)中算是后起之秀，當時伴星項目組工作人員的平均年齡只在30歲左右。論經(jīng)驗，自然不能跟航天界的前輩相比。但是這支隊伍充滿挑戰(zhàn)困難的勇氣、充滿創(chuàng)造性，他們在總設計師朱振才研究員的帶領(lǐng)下，披荊斬棘、克服重重困難。

“緊密結(jié)合國家需求，開展航天創(chuàng)新技術(shù)研究”是工程中心微小衛(wèi)星研制隊伍自成立以來就確立的宗旨。當時接下研發(fā)神七伴星任務的時刻，總師朱振才首先表態(tài)：“成功了，功勞是大家的，有問題我首先來承擔”。一支年輕的隊伍，就是在這樣的號角里，于晨光熹微之時受命，自此義無反顧。

研發(fā)神舟七號伴隨衛(wèi)星技術(shù)瓶頸多、困難大、任務艱巨。首先，由于神舟七號飛船的環(huán)境條件限制，伴星的所有器件必須盡最大限度減重。按照載人航天的總體要求，伴隨小衛(wèi)星的體積為450mm×430mm×450mm，重量不能超過40公斤。其次，伴隨衛(wèi)星要完成三項試驗任務要求：試驗和驗證在軌釋放技術(shù)；釋放后對飛船進行照相和視頻觀測；對軌道艙或虛擬目標進行伴飛技術(shù)試驗。其中的任何一項試驗要求都具有極大的挑戰(zhàn)性和頂級的難度系數(shù)。再次，跟俄羅斯依靠航天員手動拋擲伴隨衛(wèi)星的方式不同，我國這次研制的伴星要求自動控制釋放。所以，面對如此艱巨的任務，“朱老總”的決定也絕對不是逞一時之勇，他對自己的團隊有客觀的估計和評價，也有相當?shù)男判暮托湃?，更重要的是，這是舉國之重任，是為國家航天事業(yè)貢獻力量的時刻。

從2005年4月開始，工程中心正式啟動了神舟七號伴隨衛(wèi)星的研制工作?？蒲袌F隊的每一位成員都為這一共同的目標殫精竭慮。從這之后到神七順利升空的三年多時間里，工程中心儼然成為創(chuàng)造者的部落。

將威士誠、桴鼓相應

2010年1月27日，2009年中國科學院杰出科技成就獎在北京揭曉，全國人大常委會副委員長、中國科學院院長路甬祥為獲獎個人和集體頒發(fā)了獎章和獎杯。上海微小衛(wèi)星工程中心神舟七號伴隨衛(wèi)星研究集體就是獲此殊榮的團隊之一。

伴星研究集體的主要科技貢獻在于成功研制了我國第一顆伴隨衛(wèi)星，在神舟七號任務中圓滿完成在軌試驗，取得了一系列重大科技創(chuàng)新。第一，突破對非合作目標接近與繞飛技術(shù)，成功實現(xiàn)對軌道艙伴隨飛行，為我國未來空間交會對接、衛(wèi)星編隊和空間協(xié)同等奠定了重要技術(shù)基礎；第二，突破對空間目標跟蹤觀測技術(shù)，首次獲取飛船在軌多角度全景圖片和清晰視頻，為在軌航天器故障診斷、天基目標監(jiān)測等提供重要技術(shù)支持；第三，成功應用的GaAs高效太陽能電池和鋰離子蓄電池實現(xiàn)了我國國產(chǎn)高效空間電源應用零的突破，高功能密度衛(wèi)星、液氨推進等技術(shù)填補了國內(nèi)空白。主要研究成果達到同領(lǐng)域國際先進水平，具有里程碑意義，已推廣應用到多個在研航天型號，“是我國空間科學與應用技術(shù)研究取得的新跨越”。

每一位工程中心科研人員都不會忘記“創(chuàng)新一號”01星發(fā)射時路甬祥院長的殷切期望：“以嚴謹高效的科研作風和敢于拼搏的創(chuàng)新意識，發(fā)揚‘兩彈一星’精神，跨地區(qū)、跨部門、跨領(lǐng)域協(xié)同作戰(zhàn)，艱苦奮斗，用自己的聰明、智慧和忠誠，為中科院知識創(chuàng)新工程和我國航天事業(yè)的發(fā)展添上濃重的一筆。”獲獎這一刻，距離工程中心2003年10月成功發(fā)射低軌通信衛(wèi)星“創(chuàng)新一號”01星已經(jīng)五年有余。在這五年多的時間里，神舟七號伴隨衛(wèi)星在軌釋放以及“創(chuàng)新一號”02星的研制成功真正踐行了路院長“為航天事業(yè)發(fā)展添上濃重一筆”的期望。

任何一個優(yōu)秀的隊伍都離不開領(lǐng)軍人物，在領(lǐng)軍人物的帶領(lǐng)下，團隊成員互相配合、和衷共濟，把每個人的力量都發(fā)揮到極致。

總師朱振才是SE-7任務伴隨衛(wèi)星分系統(tǒng)主任設計師，負責提出神七伴星設計、研制和試驗的總體方案，突破微小衛(wèi)星在軌釋放、對飛船照相觀測和對空間目標接近與伴飛等關(guān)鍵技術(shù)。為了確保任務成功和試驗任務的安全性，他針對在載人航天飛行時實施微小衛(wèi)星釋放、照相觀測和伴隨飛行技術(shù)試驗的任務特點，帶領(lǐng)團隊抓住伴星任務的安全性和新技術(shù)應用驗證試驗等關(guān)鍵工程問題，進行了反復仿真分析和多次試驗。如針對伴星的釋放軌道，設計師利用“被動安全軌道”的特點和規(guī)律，經(jīng)過前后三次仿真設計和審核、復查，釋放機構(gòu)和鋰離子蓄電池的試驗驗證方案也經(jīng)過反復調(diào)整，并通過多次試驗，保證了伴星不會對“神七”飛行任務構(gòu)成安全隱患，為了最大限度給伴星減重，他親自與研制單位一克一克地控制每一臺星上單機重量。最終把伴星的重量嚴格控制在要求的40千克范圍內(nèi)。每天朱振才總是早上七點上班，晚上七點以后才離開單位。整個伴星研制期間每個春節(jié)都是大年初二或初三就開始工作，工程中心的人都看在眼里，感動在心里。

副總設計師周依林主要負責伴星總體技術(shù)方案和研制技術(shù)流程。設計測控通信方案、提出數(shù)傳測控功能融合一體化設計。2007年春節(jié)前，按照原計劃，科研組要到設在山上的試驗場對神舟七號伴星進行天地對接試驗。這項試驗是載人航天飛行任務前的重要環(huán)節(jié)，試驗的目的是檢驗天地接口設計的正確性，驗證天地測控通信系統(tǒng)工作的協(xié)調(diào)性。它通常是任務前接近實戰(zhàn)的一次大演練。但是進試驗場那天，天氣預報有大雪，可能會封山，如改期進行對接試驗將會影響大總體的進度和計劃。當時，擔任試驗隊隊長的測控主任設計師周依林毅然決定：出發(fā)！當他們趕到目的地時，大雪如期而至。試驗場的標校塔建在山頂上，周依林率領(lǐng)大家冒著風雪爬上高高的標校塔，進行設備的調(diào)試和校準。日未出已作，日已落仍未息，他們每天早上6點多頂著零下十幾度的刺骨寒風出發(fā)參加對接試驗，直到晚上10點才回來。為了保證設備正常工作，大家將棉大衣脫下來蓋在設備上，像對待自己孩子一樣百般呵護，最終順利完成了試驗任務。艱苦的戶外工作環(huán)境下，執(zhí)著的科研工作者不會畏葸不前，他們只會逆風而上、傲雪凌霜。

在一個團隊中，領(lǐng)導者身先士卒、躬親示范才會形成強大的團隊凝聚力和向心力。而領(lǐng)導者的運籌帷幄，則會催生科學、高效的工作模式，達到超出預期設想的效果。

所謂強將手下無弱兵。伴星科研團隊在實力超群的強將的領(lǐng)導下，結(jié)集了二十多位優(yōu)秀的科研人員，他們同甘共苦，為本次科研工作做出了巨大的貢獻。他們是：余金培、陳宏宇、曹彩霞、李東、李華旺、諸成、孫寧、張銳、付碧紅、何濤、白雪柏、余勇、袁明、蔣桂忠、許美娟、李志勇和陳蕞。他們中，有在本次研發(fā)中經(jīng)風歷雨，迅速成長起來的業(yè)務骨干；也有剛走出校門不久的年輕人，帶著激情和夢想走進這個創(chuàng)新者的理想部落，一邊與棘手難題交鋒，一邊行遠自邇、攻堅克難。

陳宏宇，2005年成為研制伴飛小衛(wèi)星的一名普通總體設計師。他不僅完成好自己的技術(shù)任務，還主動加班加點為研制出謀劃策，并主動承擔了相關(guān)技術(shù)報告的編寫及研制總結(jié)等繁重工作。中心領(lǐng)導看在眼中，不斷向他肩上加擔子，給他更大的舞臺，讓他釋放更大的能量。他從基層的主管設計師，成長為團隊的技術(shù)骨干，并被任命為總師助理、總體主任設計師。

年輕設計師袁明在酒泉基地和同事們一起完成對伴星的最后一次測試，走下發(fā)射塔架后，依依不舍，小伙子說出一句話：“和伴星一起三年多，眼看她從無到有，從初樣到正樣，真有點舍不得把她送走！”著實有些慈父嫁女的感覺。

朱振才研究員向工程總體領(lǐng)導匯報研制進展

再以科研團隊中的骨干力量孫寧為例，她身兼神舟七號飛船伴星和“創(chuàng)新一號”02星兩個型號的總體電路主任設計師。2003年發(fā)射“創(chuàng)新一號”01星時，她帶著幾個月的身孕進駐基地，成為基地的焦點人物。如何平衡母親和科研工作者這兩個角色，應該是所有投身科技事業(yè)的女性面臨的共同問題，孫寧也不例外。神七伴星發(fā)射的2008年，孫寧的兒子已經(jīng)五歲，多年來致力于科研工作的她一直沒有多少時間陪孩子，面對這項艱巨的任務，孫寧只能把對孩子的愧疚藏在心里。

每一項巨大的成功背后都有一種默默奉獻、克盡職守的中堅力量。這個年輕的科研團隊經(jīng)歷了無數(shù)次攻堅戰(zhàn)、遇到了無數(shù)次技術(shù)難題，也疾行于狂風暴雪、荊天棘地中。三年多、千百個日夜，他們堅持著最初的夢想，為祖國航天事業(yè)添上濃墨重彩的一筆，日旰忘餐，櫛風沐雨。他們中，有父親、有丈夫、有兒子；她們中，有母親、有妻子、有女兒，無論角色有多重，重任面前，他們都會把神七伴星科研人員這個角色定義為主角，并竭盡全力扮演好這個角色。

研精覃思、卷甲倍道

在研發(fā)神七伴星的重重難題中，首先被傾注大力量重點攻克的就是伴星的重量問題?？値熤煺癫判蜗蟮胤Q之為：幫小衛(wèi)星“減肥”。在嚴格限定的重量和體積的前提下，伴星作為一個小衛(wèi)星，推進、姿控、高速數(shù)傳、USB測控、GPS自主定軌、有效載荷、大容量存儲等都必須一應俱全。為了小衛(wèi)星的成功“減肥”，各種新技術(shù)、新材料、新工藝都引用到“減肥訓練”中，總師朱振才更是親自參與，每天跟小衛(wèi)星的體重較勁，克克必究。

首先，為伴星繞飛提供能量支持的能源系統(tǒng)，率先使用星載鋰離子電池，一組電池僅3公斤，而傳統(tǒng)電池至少是9公斤。

其次，“太空攝影師”所必備的設備——照相機，設計之初有4千克，研發(fā)團隊通過消減備份結(jié)構(gòu)、優(yōu)化原有的剛度高且較厚的結(jié)構(gòu)、整合部分電路，相機足足“減肥”減去了2千克多。最后，裝載到伴星上的彩色雙鏡頭視頻相機只有不到1.8千克，推進模塊經(jīng)過反復優(yōu)化干重只有1.6千克。

再次，伴星上起到姿態(tài)定向功能的太陽敏感器原重200克，研究人員巧妙地將太陽敏感器分成三片，直接鑲嵌在衛(wèi)星的三個結(jié)構(gòu)面上，放棄了原設計所需的支架。這樣一來，三個面的太陽敏感器就只有幾十克了，功率也只有150毫瓦。

經(jīng)過反復試驗、調(diào)整，伴星身上最重的部件、具有大容量數(shù)據(jù)存儲的計算機，也只有4公斤多。就這樣通過群策群力，多方減重，小伴星最終成功減肥，把體重控制在規(guī)定的40公斤范圍內(nèi)，為安全飛行提供了保證。

為伴星“減肥”做出了重大貢獻的星載鋰離子電池一直是科研人員格外重視的問題。為了獲得高效能源，神七伴星采用了光電轉(zhuǎn)換效率高于26.5%的國產(chǎn)三結(jié)GaInP2/GaAs/Ge太陽能電池陣，這是第一次使用國產(chǎn)的鋰離子太陽能電池作為航天器電源，其安全性測試貫穿了整個伴星的研制過程。設計和研制人員為保證鋰離子電池的安全性，進行了“雙保險”驗證。一重保險：在原理上、設計上、使用中確保電池在充電時不會發(fā)生爆炸；二重保險：在實驗上驗證即使鋰離子電池在真空環(huán)境下發(fā)生爆炸也不會對伴星以外的飛船和航天員的安全產(chǎn)生影響。就這樣，經(jīng)過對鋰離子電池非?？量痰?0多次仿真與試驗，最終用事實證明了其安全性。

天道酬勤，兩年來他們先后獲評十余項獎勵。此外，伴星采用微型化設計的姿態(tài)控制模塊具有GPS自主定軌能力和三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制能力，除了常規(guī)對地姿態(tài)定向外，還具備對飛船定向、變軌姿態(tài)機動和指向、對伴飛目標定向等多種指向功能。伴星的微型液化氣推進系統(tǒng)具有體積小、重量輕、功耗低等特點，通過天地大回路控制，實現(xiàn)軌道機動、空間目標接近、軌道繞飛形成和保持，對我國未來的空間交會對接和軌道安全性技術(shù)均具有重要應用價值。

九轉(zhuǎn)功成、放眼未來

2008年9月27日19時24分，在航天員完成出艙活動，返回到艙內(nèi)后，地面遙控發(fā)出釋放神七伴隨小衛(wèi)星的指令，包帶解鎖，伴星隨彈簧機構(gòu)準確送入既定相對軌道，開始第一階段定向觀測任務。2分鐘后，伴星自主切換到成像模式，40度寬視場相機每3秒獲得一幅靜態(tài)圖像。在地面緊張等待的科研人員收到由伴星傳回的神舟七號飛船遨游太空的圖片資料時，激動不已。他們像看到自己的孩子一樣，無比自豪。

2009年10月30日11時，神舟七號伴隨衛(wèi)星在軌正常工作400天，繞地球飛行6350圈后進入大氣層，自然隕落。至此，伴隨衛(wèi)星飛行試驗任務圓滿結(jié)束。

經(jīng)歷三年之多的持久戰(zhàn)九轉(zhuǎn)功成，工程中心科研人員為航天科學貢獻力量的理想終于得到實現(xiàn)，這是伴星科研團隊集體智慧和力量的結(jié)晶。

總師朱振才小時候的夢想是成為一名地質(zhì)學家，走遍祖國的大江南北。后來，他夢想著成為一名天文學家，探詢浩瀚宇宙的奧秘。1994年，美國人預測并觀察到了蘇梅克列維9號彗星與木星相互撞擊，讓他很受觸動。而十幾年后的2008年，他和他的團隊歷時三年多攻堅克難，終于研制出了我國第一顆空間觀測伴隨衛(wèi)星，被記載到中國航天事業(yè)發(fā)展史中。

神舟七號伴隨衛(wèi)星成功在軌釋放時，中央電視臺新聞頻道的主持人白巖松在節(jié)目中說，有沒有可能未來能夠研發(fā)出一種伴隨衛(wèi)星，可以在航天員出艙之前就被釋放出來，這樣就可以拍攝到航天員太空行走活動的照片。隨著小衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展，當年的這個期望將不再遙遠?？茖W的進步和發(fā)展永無止境，放眼未來，前方還有很多值得探尋的奧秘。