我國首顆使用3D打印技術(shù)低成本衛(wèi)星浦江一號進入太空

寂靜天花板

2015年9月25日9時41分，伴隨著巨大轟鳴，我國首枚固體運載火箭長征十一號從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心騰空而起，載著4顆衛(wèi)星飛向太空。從此，深邃的星空，多了一顆以上海黃浦江命名的衛(wèi)星——浦江一號。9月26日19時48分，浦江一號將首次飛過黃浦江上空。

小衛(wèi)星助力“智慧城市”建設(shè)

   浦江一號衛(wèi)星由中國航天科技集團公司所屬上海航天技術(shù)研究院抓總研制，可實現(xiàn)面向用戶訂制的快速便捷綜合信息服務(wù)，能廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、國土資源普查、應(yīng)急搜救等領(lǐng)域。

問及衛(wèi)星的命名緣由，上海航天技術(shù)研究院院長助理張春明表示，上海作為改革開放的前沿城市，正在加快推進科創(chuàng)中心的建設(shè)，無論是“一帶一路”戰(zhàn)略還是“互聯(lián)網(wǎng)+”概念都給上海帶來了無限機遇�！霸偌由衔以河质巧虾５谝患覐氖滦l(wèi)星研制的單位，浦江一號的命名既有地域特色，又蘊含著一種開拓創(chuàng)新的精神�！�
據(jù)張春明介紹，浦江一號秉承打造“智慧城市”的理念，通過衛(wèi)星組網(wǎng)，未來能夠全天候全天時對目標(biāo)開展日常觀測，比如城市道路擁堵情況、熱點地區(qū)人員疏密情況、區(qū)域天氣和環(huán)境（如霧霾）預(yù)報、自然和人為災(zāi)害預(yù)報及勘察、近海情況等，“為城市管理提供幫助，大大提高城市綜合治理能力。”

“假如黃浦江面上出現(xiàn)浮油，只要將浦江一號定位到‘東方明珠’，衛(wèi)星就能馬上測算出與‘東方明珠’多少角度和多少距離的江面上有污染，”張春明說。

“快捷+低成本”讓定制衛(wèi)星不再是夢

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對空間信息綜合應(yīng)用的需求越來越旺盛�！耙粠б宦贰笨臻g信息走廊建設(shè)的提出，更是為國內(nèi)方興未艾的商業(yè)衛(wèi)星市場提供了無限的空間。簡化研制流程，縮短研制周期，發(fā)展低成本、高可靠性、滿足多任務(wù)需求的小衛(wèi)星星座，成為今后衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的重要方向。

出于對未來商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展應(yīng)用的考慮，自2009年起，上海航天技術(shù)研究院就自籌經(jīng)費開展專項研究�！鞍凑站W(wǎng)絡(luò)流行語，我們在干一件‘眾籌’的事兒，”張春明介紹說，眾籌團隊包括下屬單位和協(xié)作單位，他們都需要搭載浦江一號進行新技術(shù)的驗證，“由于大家都在花自己的錢，所以就要嚴(yán)格控制成本�！�

傳統(tǒng)的衛(wèi)星研制往往需要經(jīng)歷方案、初樣、正樣三個階段，在方案階段之后，制造出一顆完整的初樣星，用于破壞性環(huán)境試驗；轉(zhuǎn)入正樣后，再生產(chǎn)一顆衛(wèi)星進行驗收級環(huán)境試驗，研制周期長，經(jīng)濟成本高�！岸�浦江一號立足商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展的需要，對研制模式進行了創(chuàng)新性的突破，從方案驗證階段直接轉(zhuǎn)入正樣階段，這樣就節(jié)省了一顆完整的初樣星，大大節(jié)約了成本，”浦江一號衛(wèi)星總指揮賴京說。

立足“面向用戶、方便快捷”的設(shè)計思路，浦江一號衛(wèi)星采用了即插即用等技術(shù)，能快速地和各種不同的有效載荷進行整合，并在一個月內(nèi)完成集成測試、一個星期內(nèi)完成發(fā)射準(zhǔn)備、一天內(nèi)完成在軌交付的目標(biāo)。

即插即用概念的提出，使得衛(wèi)星在設(shè)計上擺脫了平臺與載荷必須互相一一對應(yīng)的限制，只要符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，都可以實現(xiàn)即插即用�！斑@就好比組裝電腦，我們可以根據(jù)不同的需求提供高中低的不同配置，形成貨架產(chǎn)品來供你選擇。而你需要安裝的特殊設(shè)備，我們也提供了標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換接口，插上就可以用，”浦江一號衛(wèi)星總設(shè)計師陳占勝表示。

標(biāo)準(zhǔn)化的平臺設(shè)備，不僅可以大大降低衛(wèi)星的研制成本，更為衛(wèi)星的應(yīng)用降低了門檻，今后城市定制、企業(yè)定制乃至私人定制的衛(wèi)星，將不再是遙遠(yuǎn)的夢。
浦江一號搭載了什么創(chuàng)新技術(shù)呢？

據(jù)陳占勝介紹，浦江一號在國內(nèi)衛(wèi)星上首次應(yīng)用了3D打印技術(shù)，其天線支架采用了鈦合金材料的3D打印成型方案。

“這不是為了趕時髦，而是出于衛(wèi)星快速研制、降低成本的需求�！标愓紕僬f，原來生產(chǎn)一個支架需要4個月的生產(chǎn)周期，采用3D打印，僅僅用了3天時間——1天完成打印成型，2天開展性能檢測檢驗。3D打印支架的各項性能指標(biāo)與傳統(tǒng)機加工制造的支架性能相當(dāng)，完全滿足設(shè)備指標(biāo)要求。

WIFI是目前應(yīng)用最為普及的一種短程無線傳輸技術(shù)，通過WIFI，我們可以方便地進行智能設(shè)備之間的互聯(lián)。浦江一號創(chuàng)造性地在航天領(lǐng)域引入這一概念，通過無線技術(shù)互聯(lián)，將航天器上的傳感器組成一個“互聯(lián)網(wǎng)”。

此次浦江一號衛(wèi)星搭載的無線溫度傳感器是我國無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在航天器上的首次應(yīng)用，不僅可以驗證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在軌的性能，還能有效地節(jié)能減重，降低防護和維護成本，并對后續(xù)航天器應(yīng)用具有很好的示范作用。

此外，浦江一號還首次采用“熱切割”釋放技術(shù)，搭載了微泵流體回路、記憶合金百葉窗、高性能數(shù)字信號處理器、大容量靜態(tài)存儲器、新型星敏感器等一系列國產(chǎn)化器件和部組件，對未來空間新技術(shù)的廣泛應(yīng)用具有很好的支撐作用，而且推進了空間關(guān)鍵核心元器件、部組件的自主可控。

目前，上海航天技術(shù)研究院正在通過校企合作、研產(chǎn)合作乃至國際合作，建立有效載荷產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，讓微小衛(wèi)星更加貼近客戶、貼近市場。展望未來，張春明充滿了信心，上海航天技術(shù)研究院有著多年積累的航天科研基礎(chǔ)，按照積木型、易組裝的思路，將會繼續(xù)探索微小衛(wèi)星領(lǐng)域產(chǎn)品化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化的突破。

“我們期待著每隔兩三年，會有浦江二號、浦江三號試驗衛(wèi)星陸續(xù)成功發(fā)射，”同時，張春明也呼喚能有更多的資本和團隊參與到衛(wèi)星項目的“眾籌”當(dāng)中，“這將是一項互利共贏的工程。”

hc2003

3D打印的新應(yīng)用環(huán)節(jié)，呵呵