西北工業大學“翱翔一號”在美國升空

　　火箭升空圖（西北工業大學 供圖）

　　國際在線陜西頻道消息：北京時間2017年4月18日23點11分，美國當地時間4月18日11點11分，西北工業大學自主研製的“翱翔一號”立方星作為歐盟QB50計劃首批發射入軌的28顆衛星之一，搭載宇宙神5運載火箭(Atlas5)/天鵝座貨運飛船(Cygnus)在美國佛羅裏達州的卡納維拉爾角空軍基地成功發射升空。

　　火箭升空圖（西北工業大學 供圖）

　　這28顆衛星將在今後數天內隨天鵝座貨運飛船完成與國際空間站的交會對接，並將在4月底通過國際空間站在軌釋放部署。西工大自主研製的2U立方星“翱翔一號”衛星，也將成為首顆通過國際空間站釋放的中國衛星！

　　“翱翔一號”立方星實物圖（西北工業大學 供圖）

　　西北工業大學隨QB50計劃發射的“翱翔一號”衛星，是在該校“研究生創新計劃”的支持下、由航天學院周軍教授帶領青年教師和研究生研製的。該衛星重約2.2kg，為標準2U（10cm×10cm×22.7cm）結構。西工大研製的“翱翔一號”上搭載的是離子與中性粒子質譜儀，用於開展低熱層大氣成分探測。

　　QB50？這可不是企鵝幣

　　2011年1月，由西北工業大學與比利時馮·卡門流體力學研究所、歐洲航天局、德國宇航中心、美國斯坦福大學、英國薩瑞大學、英國穆拉德空間實驗室、荷蘭代爾夫特理工大學等一起共同發起的全世界五大洲23個國家與地區參與的QB50計劃正式啟動，歷時6年多，終於與世人見面了。

　　QB50計劃是歐盟第七框架協議的旗艦項目，受到了歐盟乃至全世界的廣泛關注和高度重視，它通過國際大學科計劃吸引了全世界各大高校和科研機構參與，共同發射36顆2U和3U的立方星，組成國際衛星星座開展對低熱層大氣的科學探測。

　　星座中的28顆立方星今天已隨天鵝座貨運飛船成功發射前往國際空間站，其餘8顆立方星預計將稍後通過運載火箭直接發射入軌。QB50計劃已成為迄今為止世界上參與國家最多的航天項目。

　　低熱層大氣是指距地面90-360公里的大氣層。QB50計劃目前採用36顆立方星組成星座，由國際空間站釋放部署在距離地面400公里高的軌道上。這些衛星用1-2年時間在大氣阻力作用下，從400km逐漸衰減至90km，最終進入大氣層燒燬，在此過程中共同對目前人類尚未深入涉足的低熱層大氣的中性粒子、帶電離子組成與分佈、阻力參數、大氣溫度、磁場等的進行長時間多點在軌測量，並開展衛星再入大氣層過程的相關研究。這是人類首次開展對低熱層大氣的全面探測，具有重要的科學意義。

　　什麼是立方星

　　世界首顆12U立方形星“翱翔之星”實物圖（西北工業大學 供圖）

　　從功能上講，衛星可以分為兩部分，一部分是直觀看到的衛星，稱為“衛星平臺”或“衛星總體”，另一部分是裝在衛星平臺上實現不同功能的載荷。普通的衛星在設計過程中要遵循“總體服從載荷”的原則，衛星的大小、內部構造等完全取決於載荷，在這種情況下，不同功能的衛星在大小、形狀、構造是完全不同的。

　　立方星是目前國際上廣泛用於大學開展航天科學研究與教育的一種微納衛星，其設計的理念為“載荷服從總體”。設計和製造都實行標準化，包括外形設計、內部構造以及配件介面、卡槽等均採用國際通用標準。標準的立方星採用1U架構，即體積為10cm×10cm×10cm。在此基礎上，立方星可根據需求進行升級、擴增為“2U” “3U”甚至更大

　　立方星最大的優勢在於設計製造標準的統一，更有利於衛星在國際上的流通與合作使用。由於立方星的發射與製作成本一般在數百萬元人民幣以內，和動輒數億乃至數十億元的大衛星相比成本低得多。同時，立方星具有功能密度大、研製週期短、入軌快的特點，通過組網形成星座，可實現對海洋、大氣環境、船舶、航天、航空飛行器等的監測；也可應用於空間成像，通信，大氣研究，生物學研究，新技術試驗平臺等方面。

　　六年磨一劍：讓西工大標準變成國際標準

　　西北工業大學衛星測控站（西北工業大學 供圖）

　　QB50計劃引領了我國立方星技術的發展，可以説是我國立方星研究的起點。

　　團隊負責人周軍教授詳細介紹了立方星的“舶來史”：世界上第一批立方星發射于2003年，而我國正式啟動立方星研究項目正是源於QB50計劃。西工大發射的世界首顆12U立方星“翱翔之星”正是在QB50計劃的基礎上衍生的靈感。2016年6月，“翱翔之星”成功發射；同年，“翱翔”系列微小衛星獲得第十八屆中國科協年會全國科技工作者創新創業大賽金獎；緊隨其後，”翱翔系列微小衛星”團隊獲得中國”互聯網+"大學生創新創業大賽全國總冠軍。

　　在QB50的研究過程中，包括西工大在內的多所高校都獨立發射了自主研製的立方星。“翱翔一號”內部使用的計算機，磁力矩器，飛輪，電源系統等關鍵部組件均為自主研製。

　　一路走來，西工大也在大力推進QB50計劃實施的過程中，在微小衛星領域取得了長足的發展：

　　2016年4月24日，陜西省首個高校衛星測控地面站在西工大建成投入使用；2016年6月25日，西工大自主研製世界首顆12U立方星“翱翔之星”于海南文昌成功發射；2017年1月9日：西工大與航天科工集團聯合研製的2U立方星“行雲試驗一號” 衛星于酒泉衛星發射中心成功發射；2017年4月18日：西工大自主研製的2U立方星“翱翔一號”衛星于美國卡納維拉爾角空軍基地成功發射.

　　一年三星，西工大翱翔系列微小衛星團隊已具備了較完善的立方星總體設計、部組件研製生産、整星集成測試、環境試驗，以及在軌測控等條件，已經研製成功了2U，3U，6U，12U等系列化立方星，以及立方星部組件、立方星電磁彈射部署器等系列産品，並形成了立方星總體、組裝集成和測試試驗等的標準和規範，具備了年産10-20顆立方星的能力，主要面向遙感、通訊、空間探測和新技術驗證等衛星應用領域。

　　自西工大研製成功世界首顆12U立方星之後，國際上也開始了12U立方星的研製，採用的標準正是西工大標準。對於團隊的未來，團隊負責人周軍教授表示，西工大會加強立方星技術創新發展，加快産業化步伐，不斷提升在國際立方星領域的影響力。（供稿單位 西北工業大學 劉建平 鄭真 編輯 王菲 ）