我國首顆使用3D打印技術低成本衛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星發射中心騰空而起，載著4顆衛星飛向太空。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。

小衛星助力“智慧城市”建設

   浦江一號衛星由中國航天科技集團公司所屬上海航天技術研究院抓總研制，可實現面向用戶訂制的快速便捷綜合信息服務，能廣泛應用于環境監測、國土資源普查、應急搜救等領域。

問及衛星的命名緣由，上海航天技術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，正在加快推進科創中心的建設，無論是“一帶一路”戰略還是“互聯網+”概念都給上海帶來了無限機遇。“再加上我院又是上海第一家從事衛星研制的單位，浦江一號的命名既有地域特色，又蘊含著一種開拓創新的精神。”
; c9 n( u0 s6 V2 |據張春明介紹，浦江一號秉承打造“智慧城市”的理念，通過衛星組網，未來能夠全天候全天時對目標開展日常觀測，比如城市道路擁堵情況、熱點地區人員疏密情況、區域天氣和環境（如霧霾）預報、自然和人為災害預報及勘察、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浮油，只要將浦江一號定位到‘東方明珠’，衛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”讓定制衛星不再是夢

隨著信息技術的不斷發展，人們對空間信息綜合應用的需求越來越旺盛。“一帶一路”空間信息走廊建設的提出，更是為國內方興未艾的商業衛星市場提供了無限的空間。簡化研制流程，縮短研制周期，發展低成本、高可靠性、滿足多任務需求的小衛星星座，成為今后衛星技術發展的重要方向。

出于對未來商業衛星發展應用的考慮，自2009年起，上海航天技術研究院就自籌經費開展專項研究。“按照網絡流行語，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作單位，他們都需要搭載浦江一號進行新技術的驗證，“由于大家都在花自己的錢，所以就要嚴格控制成本。”

傳統的衛星研制往往需要經歷方案、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，用于破壞性環境試驗；轉入正樣后，再生產一顆衛星進行驗收級環境試驗，研制周期長，經濟成本高。“而浦江一號立足商業衛星發展的需要，對研制模式進行了創新性的突破，從方案驗證階段直接轉入正樣階段，這樣就節省了一顆完整的初樣星，大大節約了成本，”浦江一號衛星總指揮賴京說。

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

即插即用概念的提出，使得衛星在設計上擺脫了平臺與載荷必須互相一一對應的限制，只要符合標準的設備，都可以實現即插即用。“這就好比組裝電腦，我們可以根據不同的需求提供高中低的不同配置，形成貨架產品來供你選擇。而你需要安裝的特殊設備，我們也提供了標準轉換接口，插上就可以用，”浦江一號衛星總設計師陳占勝表示。

標準化的平臺設備，不僅可以大大降低衛星的研制成本，更為衛星的應用降低了門檻，今后城市定制、企業定制乃至私人定制的衛星，將不再是遙遠的夢。
: M, V1 u# E( z: u1 ]$ _浦江一號搭載了什么創新技術呢？

據陳占勝介紹，浦江一號在國內衛星上首次應用了3D打印技術，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，而是出于衛星快速研制、降低成本的需求。”陳占勝說，原來生產一個支架需要4個月的生產周期，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與傳統機加工制造的支架性能相當，完全滿足設備指標要求。

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

此次浦江一號衛星搭載的無線溫度傳感器是我國無線傳感器網絡技術在航天器上的首次應用，不僅可以驗證無線傳感器網絡技術在軌的性能，還能有效地節能減重，降低防護和維護成本，并對后續航天器應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，搭載了微泵流體回路、記憶合金百葉窗、高性能數字信號處理器、大容量靜態存儲器、新型星敏感器等一系列國產化器件和部組件，對未來空間新技術的廣泛應用具有很好的支撐作用，而且推進了空間關鍵核心元器件、部組件的自主可控。

目前，上海航天技術研究院正在通過校企合作、研產合作乃至國際合作，建立有效載荷產業聯盟，讓微小衛星更加貼近客戶、貼近市場。展望未來，張春明充滿了信心，上海航天技術研究院有著多年積累的航天科研基礎，按照積木型、易組裝的思路，將會繼續探索微小衛星領域產品化、標準化、集成化的突破。

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

hc2003

3D打印的新應用環節，呵呵