向“星”而行 筑梦九天

 

合肥“星”璀璨无比

广阔无垠的太空，总是给人以无穷的想象，召唤着人类不断追寻、探索。

从1970年第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射升空，中国人探索宇宙奥秘的步履从未停止。那一颗颗在轨运行的卫星，便是航天筑梦者留下的珍贵“足迹”。

飞天梦，强国梦。仰望“星”空，合肥奋力起跳，满怀豪情迈上“星征途”，坚持创新驱动，矢志叩问苍穹，为国家航天事业发展贡献力量。

穹顶之上，“星”光汇聚，合肥之“星”璀璨无比。

“巢湖一号”

一片湛蓝色中，我国五大淡水湖之一的巢湖斜卧，其北岸，合肥市区建筑和道路星罗棋布，西南岸良田沃野成片，姥山岛和孤山岛则如镶嵌在碧波中的明珠……这是“巢湖一号”卫星拍下的画面。

2022年2月27日，我国自主研制的“天仙星座”首发星——“巢湖一号”SAR卫星顺利升空。作为国内首颗商业组网SAR遥感卫星，“巢湖一号”卫星具备6小时应急成像能力，可以覆盖我国90%以上的领土范围。

“巢湖一号”由中国电科38所、天仪研究院和中电博微天地信息网络研究院（安徽）有限公司联合创新设计。据介绍，卫星上天后，传输回来的数据能延伸出空天信息产业更多的应用场景。在顺利升空一周后，“巢湖一号”成功获取巢湖影像，经解译、验证，图像质量良好。

科研人员介绍，“巢湖一号”就像一个功能强大的微波成像相机，以微波代替传统可见光来拍照。卫星把微波发射到地面，再接收反射回来的微波信号，通过处理得到图像，相当于在太空俯瞰地球，在世界范围内可以“想拍就拍”。

“巢湖一号”还肩负首发重任。2021年9月，在第十三届中国航展上，中国电科38所发布我国“天仙星座”计划。该计划由96颗轻小型、高性能合成孔径雷达（SAR）卫星构成的卫星星座，部署在多个轨道面，构建起一张空天信息网。

“天仙星座”可实现全天时、全天候、高时效、高分辨率对地观测，为用户提供及时、精准的监测服务，实现有“感”而发、随“星”而动的一键式服务体验。“巢湖一号”正是“天仙星座”计划的首发星，其应用需求由天地信息网络研究院（安徽）有限公司提出，中国电科38所为载荷总体。

“海丝一号”

2020年12月22日，长征八号运载火箭在海南岛文昌卫星发射中心点火升空，成功将中国电科38所和天仪研究院联合研制的国内首颗商业SAR卫星“海丝一号”送入预定轨道。

“海丝一号”卫星谐音英文“HI，SEA”，是“你好，海洋”之意，以我国东南沿海和西北太平洋海域为主要观测对象，可全天候、全天时对陆地、海洋、海岸进行成像观测，为我国海洋环境、灾害监测和土地利用等提供服务。

“海丝一号”SAR载荷是中国电科38所瞄准国内商业需求，对标国际先进指标，基于C频段轻量化有源相控阵天线技术和一体化中央电子设备集成技术研制的，整星重量小于185kg，成像分辨率1米的SAR系统。

“海丝一号”拥有一双“火眼金睛”。2022年1月15日，位于南太平洋岛国汤加王国境内洪阿哈阿帕伊岛海底火山发生猛烈喷发，同时伴有7.6级剧烈地震和海啸，引发全球关注。1月16日上午，中国电科38所第一时间利用“海丝一号”SAR（合成孔径雷达）卫星，对火山喷发的重点区域进行应急拍摄，并分别于北京时间1月16日、1月17日，成功获取汤加王国首都努库阿洛法地区与汤加王国洪阿哈阿帕伊火山地区的灾后SAR卫星影像，这也是全球第一个完成火山喷发灾区拍摄的高分辨率雷达卫星数据。

“墨子号”

2016年8月16日，由中国科大主导研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空。

“墨子号”是中科院空间科学先导专项中首批确定立项研制的4颗科学实验卫星之一，它的成功发射和在轨运行，有助于我国广域量子通信网络的构建，服务于国家信息安全，并开展对量子力学基本问题的空间尺度实验检验，加深人类对量子力学自身的理解。

中国科大潘建伟教授说：“墨子不仅是我国历史上著名的哲学家，也是非常重要的科学家，他设计了世界上第一个小孔成像实验，验证了光沿直线传播这一光学基本定理，在一定程度上为后来的光学发展奠定了基础。因此，以‘墨子’来命名，既与量子卫星的使命相符，也体现了我们的文化自信。”

2020年5月，潘建伟及其同事利用“墨子号”量子科学实验卫星，成功实现安全时间传递，这是在国际上首次实现量子安全时间传递的原理性实验验证，为未来构建安全的卫星导航系统奠定了基础，可以极大推动量子精密测量相关领域的研究和应用。

利用“墨子号”，科学家在量子科技领域持续前行。2022年5月，中国科大潘建伟教授及同事彭承志、陈宇翱、印娟等，利用“墨子号”量子科学实验卫星，首次实现了地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输，向构建全球化量子信息处理和量子通信网络迈出重要一步。“墨子号”量子卫星推动合肥成为国际量子科研版图上的重要力量之一。

仰望“星”空，脚踏实地。朝着星辰大海的方向，打造“中国星城”，合肥已然启航！

·记者 葛清政·

东方红一号卫星（11）及长征一号火箭（110）组合。记者 李予 摄

“巢湖一号”SAR卫星模型。　　记者 张大岗 摄

量子科学实验卫星“墨子号”模型。　　记者 郭如琦 摄

安徽创新馆的“合肥造”航天零件。　　记者 张大岗 摄

中国电科38所的预警机模型。骆先洋 摄

“合肥造”飞入太空

星空浩瀚无垠，探索永无止境。

“长征”“神舟”“天舟”组成天地往返运输工具穿梭大气层，“天和”“问天”“梦天”依次就位……

在一个又一个中国航天的“高光时刻”中，中国人的“太空之家”蓝图一步一步走进现实。托起“飞天梦”，自主创新是动力之源、强劲之翼。作为全国第二个综合性国家科学中心，合肥将创新的目光投向星辰大海，助力一代代航天人在浩瀚的宇宙中不断前行。

为“悟空”腾云装上“千里眼”

2015年12月17日，我国空间科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”成功发射升空，并顺利进入预定转移轨道。该卫星唯一有效载荷的关键分系统——BGO量能器即是由中国科大研制，为我国首次实现此类大型空间探测装置作出重要贡献。

暗物质和暗能量被科学家们称为“笼罩在21世纪物理学上的两朵乌云”。人类对宇宙的研究表明：27%的宇宙是由暗物质组成的，暗物质就像胶水一样把所有物质连接在一起。新的研究发现，一部分暗物质正在消失，而导致它们消失的原因可能是暗能量。为探索宇宙的暗物质和暗能量，我国启动暗物质卫星计划。

“悟空”是我国第一颗完全由中国科学院研制、生产的暗物质卫星，也是世界上迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的高能伽马射线、电子宇宙射线空间探测器，其科学探测指标达到国际先进水平。

“悟空”升空后，将工作于约500千米高的晨昏太阳同步轨道，并根据任务需求，采用BGO量能器结合硅阵列探测器、塑闪阵列探测器，完成高能粒子能量、方向、电荷的测量。BGO量能器是实现暗物质卫星核心探测功能的关键分系统。

为嫦娥“奔月”装上“顺风耳”

2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成，位于合肥的中国电科第43研究所、第16研究所均为此次探月工程提供了科技支撑。

中国电科第43研究所为嫦娥五号量身定做了4款高压抗辐照DC/DC电源，这些电源具有小体积、轻量化、高精度的特点，能实现高压直流输出，最高可达900V，应用于激光IMU、成像、测距三个子系统中，使得系统能够更好地控制探测器的飞行姿态与精准着陆，让探测器“瞄得准、看得清、把得稳”。

中国电科第43研究所研究人员介绍，为满足嫦娥五号深空探测需求，项目团队突破了抗辐照设计、高压变压器设计、高压安全可靠性设计以及高密度组装等关键技术，解决了宇宙空间中存在的高压真空放电和辐照环境恶劣等难题，让这些电源更好地满足空间环境应用，为各系统宇宙环境下的作业提供稳定动力。

中国电科第16研究所研制的特种低温接收机，则采用低温制冷的方式，通过物理极限大幅降低电子器件的热噪声，使接收系统获得“超级灵敏度”，精确接收远至上亿公里之外的微弱信号，相当于为地面测控和通讯系统装上了“顺风耳”，可以更好地接收嫦娥五号发出的信号。

为“天和”核心舱配置实验柜

2021年4月29日，中国空间站发射入轨的首个舱段——天和核心舱成功发射，顺利升空。舱内配置了2个科学实验柜：无容器实验柜和高微重力实验柜，其中，无容器实验柜中的核心装置“无容器材料实验腔体子系统”，是由中科院合肥物质科学研究院智能所和上海硅酸盐研究所科研人员共同研制的。

智能所先进制造中心智能制造研究室和上海硅酸盐研究所科研人员历时五年共同奋战，攻克了复杂高真空腔体结构设计及制造、实验样品释放回收、样品悬浮位置控制等关键技术，完成了无容器实验柜中“无容器材料实验腔体子系统”的研制工作。

“无容器材料实验腔体子系统”具备静电悬浮实验功能，可实现样品释放回收、静电场对悬浮样品位置控制、高功率高温激光加热、多功能热物性测量、高真空与加压环境等多种高技术功能，设计指标达到世界先进水平，该装置可大幅度缩短宇航员操作时间，提高科学实验效率和人机工效。在轨后，有望实现对金属和非金属的“深过冷凝固过程与机理”研究、新型功能材料制备研究、高温熔体的热物性精确测量研究等。

梦想无垠，步履不停。

火星磁强计、高吸能材料，保障“天问一号”完成科研任务；高压抗辐照DC/DC变换器、特种低温接收机助力“嫦娥五号”升空……

近年来，依托科技创新，合肥多次助力我国的“飞天之路”，越来越多“合肥造”闪耀在浩瀚太空。

为天问探火软着陆助力

2021年5月，我国自主研制的火星探测器“天问一号”成功着陆于火星北半球乌托邦平原。由中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研制的新一代“嫦娥钢”，成功保障“天问一号”顺利度过“恐怖九分钟”。

“天问一号”着陆火星需从约时速2万公里减速至零，相继经历气动减速、伞系减速，在距离火星表面约100米时，进入悬停阶段，然后着陆巡视器需在着陆缓冲机构保护下，抵达火星表面。整个过程持续时间仅约为9分钟，而通信信号由火星传到地球至少要十几分钟，无法实时监控，巡视器需在陨石、沙尘暴等恶劣环境下自主完成一系列复杂降落动作，因该着陆过程异常复杂、危险，所以被称为“恐怖九分钟”。

在前期探月工程任务基础上，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研发出新一代“嫦娥钢”，通过精细的组织调控和独特的工艺创新，实现了材料成分不变、吸能性显著提高的目标，并开发出着陆缓冲机构用拉杆、限力杆两种缓冲元件，利用该产品突出的强韧性、轻质性和吸能性吸收着陆时的冲击能，为“天问一号”着陆缓冲机构优化设计及其软着陆提供了重要支持。

据介绍，“嫦娥钢”具有极高的强韧性和吸能性，其延伸率、强塑积等指标国际领先，还相继保障了“嫦娥三号”“嫦娥四号”任务顺利实施。在火星探测任务中，除沿用缓冲拉杆以外，还首次使用限力杆产品，真正实现了我国深空探测器着陆缓冲系统的完全自主化。

为梦天舱飞天建信息“高速路”

2022年10月31日15时37分，梦天实验舱由长征五号B运载火箭在我国文昌航天发射场成功发射。梦天实验舱是组成中国空间站基本构型的3个舱段之一，也是继问天实验舱之后的第二个科学实验舱。

位于合肥的中国电科8所为梦天舱配备了一项关键设备——穿舱光纤连接器，成功突破了航天长寿命抗辐照光纤关键技术，解决了空间环境下气密封及空间站舱外抗辐照光互联难题，可以实现空间环境下各舱间海量数据的传输，保证航天员及空间站平台安全履行空间站海量数据传输和交互的重任。

中国电科8所还为梦天舱配套了千兆/万兆光模块、光缆、光缆组件，依托这些产品，各种图像、语音、指令、数据等信息得以在空间站各舱间以及天地之间实现高质量的双向高速传输。

“这一整套信息传输设备稳定性高、传输速率高，极大地提升了信息传输质量和速度。”中国电科8所航天组件工程中心负责人高泽仁介绍，“比如，我们可以在回传的视频里，清晰地看到航天员的动作等细节，地面工作人员与航天员的通话也将更稳定、更清晰。”

据介绍，千兆/万兆光模块是我国空间站信息系统上水平跨越式发展的核心元器件，依托于此，海量的实验数据、高清图像得以在空间站与地面实现高速数据信息传输，以及天地通话、视频互连、太空授课和航天员出舱活动。

·记者 葛清政·