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作者： 记者 倪伟波 来源： 发布时间：2018-11-13 15:29:15
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在以重大科学产出为己任的国家空间科学中心，有这样一群仰望星空、锐意进取、无私奉献的工程技术团队，他们来自老挝黄金赌场复杂航天系统电子信息技术重点实验室。
自2013年获批成立至今，老挝黄金赌场复杂航天系统电子信息技术重点实验室（简称复杂航天重点实验室）已走过五个年头。五年来，复杂航天重点实验室始终面向复杂航天系统发展趋势和任务需求，在努力打造国内一流、国际知名科研平台、人才平台和学术交流平台的同时，多项创新技术成果为我国空间科学、国防和民用航天领域多项重大型号任务提供了强有力的智能化航天电子信息关键技术支撑。
六十年辉煌创业路 与中国航天事业共成长
复杂航天重点实验室的前身是中科院空间中心一部，该部门六十年来一直与空间中心共同发展，创造了中国航天发展史上很多辉煌的第一次：
“东方红一号”
研制了我国首颗人造卫星的多普勒测速定轨系统，为我国航天测控系统建设奠定了技术基础，1978年获全国科学大会奖。
“实践五号”
在1999年发射的“实践五号”科学试验卫星上，国内首次在轨应用并验证了1553B总线技术、基于国际空间数据委员会（CCSDS）的数据管理技术，开创了我国有效载荷标准化管理的先河，为载人航天的正式应用奠定了基础；研制了我国首套遥科学实验系统，成功支持了中科院力学所胡文瑞院士主导的空间微重力流体遥科学实验；国内首次开展了太阳同步轨道上的大规模单粒子效应试验研究，为我国航天电子器件防护技术的发展作出了重要贡献。
载人航天工程
在神舟飞船上首次成功在轨实现了当时国内最高码速率（8.448Mbps）和RS信道编码的数传通信系统；突破了基于1553B总线的分布式数据管理系统等多项达到国际先进水平的新技术，首次在国内航天器上采用国际空间数据系统咨询委员会（CCSDS）高级在轨系统（AOS）数据标准，圆满实现了神舟系列飞船的有效载荷公用设备分系统任务。
探测1号、二号卫星
在探测1号、二号卫星中，采用在线监测、多策略控制等技术，实现了星上有效载荷的自主管理；针对多次穿越内外辐射带的恶劣空间环境，采用了主被动相结合的系统防护技术，实现了有效载荷数管系统长期在轨无故障运行；采用测试控制语言（controlfile），在国内首次实现了有效载荷集成测试与在轨运控流程的自动控制，支持自动指令编码、组帧上行、参数判断和异常处理，实现了天地大回路卫星的运控自动管理。
探月工程
在探月工程嫦娥系列卫星中，突破了在体积、重量、功耗严苛条件下的系统可重构、可复用技术，圆满支持了嫦娥系列卫星多种类复杂有效载荷的集成和数据管理。
瞄准航天强国目标 开启创新驱动发展新征程
纵观全世界的空间探索活动，有近1/3是开展空间科学研究的，而我国空间科学才刚刚起步，面临激烈的国际竞争。“空间科学卫星任务只有第一、没有第二，具有重大前沿性，这就对各项原创性的关键技术提出了更高要求。”复杂航天重点实验室副主任、仿真室主任杨震告诉《科学新闻》。
为此，复杂航天重点实验室瞄准国家战略需求，大力加强基础研究，围绕星上信息处理技术、分布式空间系统技术、复杂系统仿真技术等主要研究方向，组织多个创新小分队，持续开展关键技术攻关。
“万户”芯片攻关群体
为实现航天电子信息核心芯片的自主可控，以安军社副主任为首的“万户”芯片攻关群体多年埋头苦干，克服重重难关，成功研发了具有自主知识产权的“万户”系列星上高性能计算机SOC芯片（WH1770、WH2770）和微控制器MCU芯片（WH1771、WH2771），该芯片以“龙芯”为基片，实现了1553B总线、Spacewire总线、CAN总线、ADOC接口、PCM、PPC、PWM等功能的高密度数字单片集成，有效打破了国外封锁，目前在轨飞行应用的万户芯片数量已突破百片，实现了真正的“中国芯”。
“Σ团队”——空间科学任务分析与设计团队
作为总体性的研究机构，空间中心需要负责论证很多具有原始创新性的空间科学任务，遴选出技术成熟度比较高、科学意义重大、经费可控的项目来组织实施，“在这个过程中就需要很多系统工程方面的支持，所以我们打造了‘Σ团队’——空间科学任务分析与设计团队，来支持重大项目论证。”杨震说，“我们的理想是汇聚全国之智、引领科学创意、成就空间梦想。”
其中以郑建华研究员、李明涛研究员为带头人的轨道动力学研究团队，在国内率先开展了星际超级公路、借力飞行、小推力、太阳帆等多项先进的深空节能轨道设计技术研究，研制了具有自主知识产权的拉格朗日点节能轨道设计、借力飞行等软件，在“嫦娥二号”日地拉格朗日点拓展试验任务中得到验证，连续三次获得全国轨道设计竞赛冠军；自主提出的地磁天文组合自主导航算法经卫星实测数据验证定位精度达到百米量级。
空间分布式探测重点培育方向
围绕宇宙黑暗时代等重大科学目标和国家战略需求，由邓丽、武林、周莉、王竹刚等一群年轻人组成的“分布式空间系统重点培育方向”创新小组提出了非共面基线大视场成像算法、空间物理场立体探测、分布式被动微波高分辨对地观测等多项创新性的空间分布式探测机理与处理方法，突破了线性编队三维观测基线设计优化、小尺度立体探测编队分离部署与构型控制、星间测距、时间同步、通信一体化、星间相对姿态测量与协同控制等多项关键技术，成功应用于嫦娥四号中继星搭载月球轨道编队超长波天文观测微卫星任务中，其中基于月球圆轨道线性呼吸编队的超长波天文干涉成像探测方案由于其创新性和重大科学意义已入选空间科学先导专项背景型号项目。
瞄准定量辐射的虚拟现实技术创新小组
瞄准虚拟现实从视觉仿真向定量辐射延伸发展的技术趋势，孟新研究员为首的创新小组提出了“数字靶场”概念，突破了一系列基于高精度三维建模和全链路定量辐射计算的光学成像仿真关键技术，经星地同步比对试验验证技术指标达到了国内领先水平，构建起了连接虚拟世界与真实世界的“桥梁”，和定量化标定虚拟世界的“尺子”。
星上高可靠高性能并行处理科研团队
卞春江研究员带领一群80后的年轻人敢啃硬骨头，数年如一日不懈攻关，攻克了面向复杂目标检测算法的星上实时并行处理芯片设计和面向多路海量图像数据处理的高性能实时处理系统设计难题，处理算法软件具备在轨完全重构功能，圆满完成了高可靠长寿命信息处理载荷研制，在国家重大型号任务中得到在轨应用验证。
先进空间测量技术创新群体
围绕先进空间测量技术方向，涌现出翟光杰、李保权、刘雪峰等为首的一批锐意进取的创新群体，突破了时间分辨单光子多维光谱成像方法、微像素质心定位、X射线嵌套聚焦、柔性碳纤维伸杆等一系列核心技术，基于这些创新技术研制的光谱仪、纳型高精度星敏感器、11层抛物面嵌套聚焦镜等部件技术指标达到国际先进水平。
仰望星空无私奉献 我们的征途是星辰大海
“虽然我们不是科学家，但希望通过系统工程的工作和关键技术支持，能支撑科学家实现他们的梦想，这是我们最大的心愿。”杨震朴实的话语，令人动容。
正是凭借着这种无私的服务与奉献精神，一批卓越的科研工作人员数年如一日，为空间科学发展无怨无悔地贡献着力量。
2018年5月21日，我国嫦娥四号中继通信卫星“鹊桥号”和搭载的两颗微卫星（龙江一号、龙江二号）在西昌卫星发射中心成功发射升空。
龙江一号、龙江二号携带超长波干涉仪有效载荷，其目标是在轨验证超长波干涉测量关键技术。肩负重任的超长波干涉仪设计是由空间中心所承担，而其背后则是来之不易的机遇和一群有理想、肯奉献的年轻队伍。
超长波射电观测是目前已知的唯一直接观测宇宙黑暗时代的手段，该波段也是电磁频谱中最后一个空白，这一研究具有极其重要的价值。由于地球电离层的影响和地球的射频干扰，30MHz以下的超长波探测在地面和地球轨道都很难开展，历史研究表明月球轨道是最佳观测位置，但月球轨道一直是一项稀缺资源。国际主要研究机构虽提出多个任务概念，但均未实现。
正是由于任务的重要性、前沿性和挑战性，当得知嫦娥四号中继通信卫星有搭载机会时，空间中心载荷团队和哈尔滨工业大学卫星团队积极果断地抓住了这次难得的机会，力争在超长波射电研究领域跨出具有划时代意义的第一步。
没有经费，风险自负，是载荷团队首先需要面临的挑战。还不止如此，研制周期短、技术约束多更是让很多人望而却步。
从初样到正样，常规的卫星任务周期需要3年，而该任务不到1年半。搭载的微卫星分配的重量不超过50kg，载荷重量仅3.4kg。这小小的3.4kg包含了载荷的探测天线、数据处理单元、双星通信测距和时间同步单元等等。
面对巨大的挑战，非但没有让载荷团队畏惧退缩，反而更激发了成员们勇往直前的斗志。随即，复杂航天重点实验室、微波遥感技术重点实验室共同成立了一支“超能队伍”：在时任空间中心主任吴季、复杂航天重点实验室副主任安军社等组成“跨室协作指挥组”的引领下，团队成员迅速组成“冲锋小分队”“突击小分队”“保障小分队”投入紧张的战斗中。
从载荷设计、投产到开展户外试验，再到配合卫星总体联试……载荷团队硬是靠着自己的摸索，攻克了一个又一个的技术难题。
2018年5月21日清晨，龙江一号、龙江二号随着中继星顺利升空。遗憾的是龙江一号在奔往月球的转移轨道中失去联系，幸运的是龙江二号顺利进入预定目标轨道，运行正常。
5月26日，龙江二号有效载荷首次加电开机，各项遥测参数均正常。5月29日，第一阶段天线展开成功，有效载荷开始进行在轨测试，初步获取了月球轨道不同位置的频谱数据。数据分析表明，月球有效遮挡了来自于地球的射频干扰，为1-30MHz宇宙射电信号探测提供了理想的电磁环境。
谈及这支团队，杨震的话语中难掩骄傲：团队里年轻的“80后”耐得住寂寞、不计较个人得失的奉献精神以及参与国际竞争、抢占国际前沿的担当让他倍感自豪。
“等待是为了厚积薄发”这句话用在载荷团队身上可谓再合适不过。如今，这群具有使命感和大局意识的最可爱的空间科学人已开始投入新的战斗中：有效载荷将执行第二阶段天线展开任务，并开展各类掩月探测实验，进一步验证有效载荷关键技术，为未来探索宇宙黑暗时期奠定坚实的基础。■
《科学新闻》 (科学新闻2018年9月刊 匠心)
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