让航天新技术化为发展新动能 哈工大 拉近龙江与“星空”的距离

2020-05-29 10:34 来源: 黑龙江日报客户端      梁英爽 记者 衣春翔

这几天,一封中国运载火箭技术研究院的感谢信发到了龙江,感谢哈尔滨工业大学为长征五号B运载火箭首飞任务圆满成功做出的巨大贡献,并寄语哈工大,“探索浩瀚宇宙永无止境,攀登科技高峰任重道远”。

长征五号B运载火箭将“新一代载人飞船”试验船等载荷的组合体送入预定轨道,实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。而这,距离中国进入太空的“起点”恰好过去了50年。

资料片

1970年4月,中国第一颗人造卫星“东方红一号”成功发射,它的总设计师和发射手孙家栋、胡世祥都出自龙江同一所高校——哈工大。50年过去,中国航天事业有了翻天覆地的发展,这背后,一直活跃着一批龙江科技工作者——哈工大航天人。正是他们一项又一项航天科技的突破,让中国卫星环绕地球,让中国航天员漫步太空,也让中国的“天眼”探索着宇宙的奥秘。

这些新中国航天成就,见证了哈工大执著不息的探索历程。在这个历程中,龙江星闪耀宇宙,龙江人进入太空,龙江大地也在不断转化着“星空”技术……

哈工大主楼(冯健摄)

有人曾说,人类的文明起源于第一个仰望星空的人。黑龙江孕育了哈工大这所百年航天名校,而哈工大,也正让航天新技术化为我省发展的新动能,不断拉近着龙江与“星空”的距离。


让“龙江星”闪耀太空 让航天“后浪”不断涌现

2020年2月,当哈工大自主研制的“新技术试验卫星E星”成功发射时,中国工程院院士、哈工大教授曹喜滨想起了另一个时间点——2004年4月18日23时59分。当时,“长征二号丙”运载火箭携带“试验一号”卫星在空中转了一个弯儿,然后向北方越飞越高、渐入浩瀚太空。

哈工大牵头自主研制的“试验卫星一号”成功发射(王若维摄)

“试验一号” 是哈工大自主研发的第一颗卫星,也是当时第一颗新技术演示验证小卫星。它还开创了很多个第一,我国第一颗由高校牵头自主研制的具有明确应用目标的小卫星、我国第一颗传输型立体测绘小卫星。

当然,它也是环绕着地球,闪耀在太空的第一颗人造“龙江星”。

2004年4月19日,这颗“龙江星”与龙江大地有了第一次“对话”——“试验一号”首次进入哈尔滨上空的卫星轨道,与哈工大卫星地面站的数据传送持续了12分钟。

“我第一次觉得,黑龙江原来距离‘星空’那么‘近’,甚至在哈尔滨,我们就可以与宇宙‘对话’。”在哈工大庆祝试验一号成功发射时,一位学生这样感慨。


中小学生在航天馆参观(孙小滨摄)

从新到更新,两颗“新技术试验”卫星见证了中国小卫星不断进步的过程,而像曹喜滨这样的哈工大卫星人,则是推动这一进步的重要力量之一。

小卫星质上的飞跃,离不开量的积累。16年来,哈工大卫星人不仅参与国家重大卫星工程,还先后自主研发了20颗卫星,其中很多卫星开创了新中国多个第一,让中国的卫星技术尤其是小卫星、微纳卫星,星箭一体化等技术方面达到国际领先行列。

这些卫星为国家提供着遥感、测绘、卫星大数据等服务,在我国环境监测、防灾救灾、智慧城市建设、现代金融发展等方面发挥了巨大作用。

更加难能可贵的是,在哈工大研制小卫星、微纳卫星的过程中,创建了跟踪前沿、自主设计、联合研制、优势互补、科技创新与人才培养并重的卫星研制新模式。

这个模式结出的另一个硕果,就是哈工大学生紫丁香微纳卫星团队。截至目前,这个全部由学生组成的卫星团队已经自主研制了“紫丁香一号”“紫丁香二号”,参与研制了“龙江一号”“龙江二号”“珠海一号”星座和新技术试验卫星E星。而正是“龙江二号”拍出了最美地月合影,让更多人直观的感受到太空探索中的“龙江力量”。

龙江二号卫星(吉星摄)

“这个团队的成功不在于他们研制了多少颗卫星,而在于我们找到了一种可以更好的培养航天人才的方式”中国工程院院士、哈工大校长周玉表示,“紫丁香”始终坚持围绕国家重大战略需求,开展多专业团队攻关;始终坚持理论与实践并重,让学生在“真刀实枪”中练就过硬本领、找准成才方向。相信这样的培养方式,能够让更多的年轻团队涌现在龙江,为国家航天事业发展提供坚实的人才支撑。

让龙江人漫步太空 让自主技术助力载人航天

当哈工大第一颗小卫星以“第一宇宙”速度冲破地球引力,最终绕地飞行,传递着天地之间的信息4年之后的2008年,中国航天事业就又树立了一座新的里程碑——实现了航天员的太空漫步。

神舟号飞船正准备进入地面空间环境模拟器做实验(王若维摄)

2008年9月27日,景海鹏留守返回舱,翟志刚、刘伯明身着航天服进入神舟七号载人飞船轨道舱。翟志刚出舱作业,刘伯明在轨道舱内协助,他的头部手部部分出舱,实现了中国历史上航天员第一次的太空漫步。

这一天,太空中传来了中国的声音,具体而言,是龙江的“乡音”——翟志刚和刘伯明都是黑龙江人,当他们在太空中交流时,有的龙江人会心一笑,有的则感动的流泪。

在翟志刚进行太空行走时,他手腕上的“反光镜”吸引了很多人的注意。这是航天员出舱用反光镜体,可令航天员看到观察面窗视野之外的物体,对于航天员顺利完成出舱活动有着重要的辅助作用。而这技术难度极大的项目,就出自哈工大。

哈工大项目组当时进行了百日奋战,试验数百次,逐次攻破了关键技术难题,在规定时间内完成了研制生产任务。当时,这类镜体材料为世界首次采用,反光率及镜体的尺寸稳定性超过了美、俄的同类产品,达到了世界先进水平。 

 

航天员地面失重训练用模拟失重训练水槽(王若维摄)

航天员出舱用反光镜体是哈工大助力中国载人航天的一个缩影,实际上,翟志刚、刘伯明等中国航天员进入太空的过程背后,是一代又一代哈工大人的刻苦攻关。为神舟签发“通行证”,解决神舟飞船返回舱的焊接难题,为神舟安装“大脑”,打造神舟飞船诊断系统、宇航服系统、海上应急浮囊系统、载人飞船座椅支撑系统,开展太阳帆板堵转研究、空间生命科学与航天医学研究,研发地面失重训练用模拟失重训练水槽……

截至目前,哈工大近百项研究成果应用到载人航天的各个领域。哈工大及其科研团队、科研工作者分别荣获了“中国载人航天工程协作贡献奖”“中国载人航天工程突出贡献集体奖”“中国载人航天工程突出贡献者奖”。 2012年,还荣获“天宫一号与神舟九号载人交会对接任务成功”纪念奖牌。

资料片(哈工大提供)

近十几年来,哈工大还瞄准月球探测二期、三期工程,配合总体单位承担了月尘环境效应模拟器月尘补给系统、试验台系统研制、巡视器结构与机构研制、低重力模拟试验系统研制等项目,支撑了探月工程的顺利实施。


让中国拥有凝视宇宙“天眼” 让“星空”技术在龙江大地转化

哈工大贡献中国航天事业、拉近龙江与“星空”距离的雄心不只在地球轨道、也不仅在月球,哈工大的目光已经在太阳系外,甚至在宇宙的尽头。同时,哈工大不仅想要助力国家探索宇宙空间,也想让“星空”的技术在龙江、在中国更好更快地转化。

从侧面拍摄的FAST宛如一个巨大的银碗(资料片)

脉冲星,是中子星的一种,是宇宙中最合适的定位系统,人类要想遨游太空,就要靠脉冲星导航。

截至2020年3月23日,中国发现了114颗新脉冲星,令世界瞩目。而有这样的成就,是因为我国有了世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(FAST),被称为“中国天眼”。

“天眼”由中国科学院国家天文台主持建设,建成耗时22年。“天眼”由选址、结构、测绘、接收机等6大系统组成,哈工大研究团队负责结构系统技术研发工作,该系统成本占项目总成本的近一半,重要性可见一斑。

可以这样说,“天眼”的骨骼就来自哈工大。

 

范峰教授(右)、钱宏亮教授(左)参加FAST项目国家验收会(图片由哈工大提供)

哈工大空间结构研究中心以沈世钊院士、范峰教授、钱宏亮教授为首的研究团队,自2003年起全程参与了“天眼”项目结构系统的预研、可行性研究和初步设计,提出的主动反射面结构方案和多项关键技术成功应用于项目,为超级“天眼”的国家立项和落成启用提供了强有力的技术支撑和保障。中科院国家天文台台长严俊在接受采访时,将“洼坑内铺设数千块单元组成冠状主动反射面”称为中国“天眼”的三大自主创新之一,足见这一技术的重要性。

作为项目结构系统总工程师,范峰介绍,未来,除天文观测外,FAST还将作为地面的主要测控装置,为中国的探月、登月,乃至以后登陆火星提供定位、导航、接收信号等支持。

 

哈工大星(冯健摄)

实际上,在黑龙江我们就能看到与“天眼”相关的事物。由于在“天眼”中的卓越贡献,2010年,中国科学院国家天文台将1996年6月7日发现的小行星命名为“哈工大星”。而“哈工大星”的雕塑,就在哈工大的校园中。

黑龙江与“星空”越来越近的距离,还体现在哈工大有诸多航天技术正在龙江转化。

近年来,哈工大在微小、微纳卫星产业化方面越走越快。通过技术、市场双拳出击,哈工大积极释放卫星技术研究所20年来雄厚的技术积累,依托核心技术团队成立了卫星技术公司,打造具有天地一体化设计、研制、集成和运营服务能力的航天高新技术企业,根据遥感、通讯、GPS定位等不同用户的需求进行小卫星的研发,并主动融入我省北斗导航及卫星应用产业。

“珠海一号”遥感微纳卫星星座03组卫星研发现场(图片由哈工大提供)

为了让微小、微纳卫星产业化进一步发展有保障,哈工大还在哈尔滨松北区科技创新城内统一规划建设了微小型航天器研发中心,该研发中心是我国重要的航天器研发基地之一。哈工大相关学科承担的航天领域重大项目均可在此完成系统集成、仿真、测试与地面环境试验。

“为推动科技成果转化,服务区域经济发展,哈工大与省政府于2013年共同组建了黑龙江省工业技术研究院。”黑龙江省工业技术研究院院长、哈工大科学与工业技术研究院院长付强介绍,近5年来转化了大批科技成果,孵化了140余家科技型企业,其中30余家企业围绕航天开展业务。

 

哈工大航天馆一角(资料片)

哈工大焊接集团、卫星激光通信集团等企业,已经把哈工大高精尖的航天技术转化成为高端科技产品,成长为国际知名的科技型企业。

哈尔滨工大海卓智能成形科技有限公司技术成果曾应用于神舟七号飞船、长征五号运载火箭等的内高压成型技术。随着科技成果转化脚步加快,该公司面向汽车副车架、仪表盘架等零部件生产进行产业化应用,已成功应用于我国8个自主品牌轿车20个车型的零部件批量生产,并拓展到国际品牌轿车。

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