24億年前，茫茫宇宙深處，一顆比太陽重20多倍的“超級太陽”生命走到了盡頭，瞬間坍縮，釋放出一朵巨大的“宇宙煙花”。24億年后，火球與星際物質(zhì)摩擦后生成的大量萬億電子伏特（TeV）高能伽馬光子抵達(dá)地球。

　　“怎么提升在九游娛樂的游戲體驗？”

　　人類看到了這朵“煙花”。2022年10月9日，“創(chuàng)新X”空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星（以下簡稱“創(chuàng)新X”衛(wèi)星）上的載荷“高能爆發(fā)探索者（HEBS）”抓住了這束最亮伽馬光。短短數(shù)百秒內(nèi)，HEBS與“慧眼”衛(wèi)星、高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）聯(lián)合，精確測量了這個編號為GRB 221009A的伽馬射線暴完整爆發(fā)過程，其亮度是地球已知最大伽馬暴的50倍。

　　此時，距離“創(chuàng)新X”衛(wèi)星上天僅僅過了2個多月，這次千年不遇天文事件的科學(xué)觀測，只是這顆衛(wèi)星“觸摸”宇宙時帶來的“驚喜”之一。

　　在這顆重量只有620公斤的衛(wèi)星上，搭載著20余家單位研制的16套載荷，它是國內(nèi)同類衛(wèi)星中“乘客”最多的太空航班。自發(fā)射以來，“創(chuàng)新X”已完成44項空間新技術(shù)驗證。

　　科學(xué)的進(jìn)步，似乎總是孕育于一次次偶然中，但每次不經(jīng)意突破背后的必然，一定是創(chuàng)新。

　　“創(chuàng)新X”衛(wèi)星的成功，在于其創(chuàng)新性地提出并跑通了由科研機(jī)構(gòu)“眾籌”太空科學(xué)試驗的新范式，在此基礎(chǔ)上推出的“創(chuàng)新X科學(xué)航班”計劃，將在今后幾年中，陸續(xù)發(fā)射更多的“眾籌衛(wèi)星”上天，讓全球科學(xué)家以更低成本和更高效率完成“太空試驗”。

　　2022年7月27日12時12分，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，伴隨一聲巨響，由中國科學(xué)院自主研制的、我國當(dāng)前最大固體運(yùn)載火箭“力箭一號”（ZK-1A）發(fā)射，“一箭六星”，成功將六顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道并進(jìn)入500公里高度的太陽同步軌道，“創(chuàng)新X”是其中最重的主星。

　　21世紀(jì)的航天產(chǎn)業(yè)，正處于劇烈變革之中。隨著空間科學(xué)和商業(yè)航天的蓬勃發(fā)展，新技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn)，太空試驗的需求急劇增加。但原有模式就像一個頑固的枷鎖，限制了新技術(shù)的快速驗證。

　　對于許多面向空間科學(xué)、空間應(yīng)用研究的新載荷、新技術(shù)產(chǎn)品而言，火箭發(fā)射任務(wù)有限，上星的機(jī)會“一票難求”，很多科研成果只能停留在地面試驗階段。

　　2021年初，中國科學(xué)院“力箭一號”首飛工程立項，目標(biāo)是在500公里太陽同步軌道實現(xiàn)1500公斤的運(yùn)載能力。同時，經(jīng)中國科學(xué)院審議通過，按照“經(jīng)費(fèi)自籌、風(fēng)險自擔(dān)、科學(xué)先行、過時不候”的原則，“力箭一號”可以免費(fèi)搭載一顆空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星上天，但這顆星和星上載荷需要科學(xué)家們自籌經(jīng)費(fèi)。

　　如果將衛(wèi)星看作一艘太空飛船，那載荷便是船上的“乘客”，每個載荷都是不同的科學(xué)設(shè)備和儀器，承擔(dān)著太空試驗的重任。對“眾籌者”來說，這筆經(jīng)濟(jì)賬很好算，在衛(wèi)星成本相對固定的前提下，載荷越多，各自平攤的成本越低。根據(jù)常規(guī)配置，600公斤左右的衛(wèi)星一般能搭載三套載荷，但最終，“創(chuàng)新X”衛(wèi)星搭載了16套載荷，創(chuàng)下國內(nèi)同規(guī)格衛(wèi)星載荷數(shù)記錄。

　　為了完成這個創(chuàng)舉，總抓“創(chuàng)新X”衛(wèi)星的中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院（以下簡稱衛(wèi)星創(chuàng)新院）走過了一年半的“未知之旅”。

　　初時，眾多載荷如同潮水般涌來，但得知要自籌經(jīng)費(fèi)后，不少機(jī)構(gòu)打起了退堂鼓，但也有不少項目已經(jīng)在地試驗多年，就差上天“臨門一腳”。最終經(jīng)過層層篩選，極紫外太陽成像儀、CPT原子磁場精密測量系統(tǒng)、全鋁自由曲面相機(jī)等載荷脫穎而出，成為此次太空航班的“乘客”。

　　“唯一的不變就是變化，甚至直到發(fā)射前，才安裝了最后一個載荷?！被貞浧稹皠?chuàng)新X”研制的整個過程，衛(wèi)星創(chuàng)新院副院長張永合頗為感慨。

　　火箭不等人。彼時距離“力箭一號”發(fā)射只剩一年半，要想“上箭”，必須改變傳統(tǒng)的衛(wèi)星研發(fā)和制造范式。

　　以往發(fā)射的空間科學(xué)衛(wèi)星多為某個領(lǐng)域的專業(yè)衛(wèi)星，但因為是“眾籌”項目，“眾籌者”來自中國科學(xué)院散落在全國的不同科研機(jī)構(gòu)，涉及科研領(lǐng)域五花八門，最終入選的載荷涵蓋了天文、量子、遙感、在軌制造等不同方向。

　　如此多的載荷集中在一顆衛(wèi)星上，通訊是首要挑戰(zhàn)。微小衛(wèi)星創(chuàng)新院對載荷的 CAN、422、LVDS 等接口做了統(tǒng)一規(guī)范，如同在復(fù)雜的信息傳輸叢林中開辟出了一條標(biāo)準(zhǔn)的“高速公路”，大大降低了測試驗證的時間成本。

　　在軌試驗有著非常嚴(yán)苛的科學(xué)要求，許多在地面可正常使用的硬件載荷，很可能在太空中因遭受空間高能粒子輻射而無法啟動，而合作單位中有一半沒有航天產(chǎn)品研制的經(jīng)驗。

　　“載荷要創(chuàng)新，衛(wèi)星要成功?！崩铒w是“創(chuàng)新X”衛(wèi)星的總體主任設(shè)計師，他深知每次太空試驗的風(fēng)險，一旦“宕機(jī)”便不可彌補(bǔ)，創(chuàng)新也成無源之水。因此，衛(wèi)星創(chuàng)新院為每一個載荷的研制單位提供“保姆式服務(wù)”，精心制定各項工作的明確規(guī)范，確保這些載荷在設(shè)計時便符合在軌運(yùn)行的要求。

　　經(jīng)過一年多的反復(fù)試驗，衛(wèi)星創(chuàng)新院打造了一套可通用、可擴(kuò)展、快速響應(yīng)的空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星平臺，打破了資源瓶頸，可以讓“乘客”隨時上下車。

　　最終，“創(chuàng)新X”衛(wèi)星成功地將20多家機(jī)構(gòu)的16套載荷送入太空，“我國首幅太陽過渡區(qū)圖像”“國際迄今最亮伽馬暴”“國產(chǎn)量子磁力儀首次全球磁場勘測”“國際首次獲得并公開發(fā)布的大視場X射線聚焦成像觀測結(jié)果”等一系列突破性成果隨之而來。

　　13位“85后”，2位“95后”，8位主任設(shè)計師中有6位是首次擔(dān)任相關(guān)工作。年輕的熱血為團(tuán)隊注入活力和新意，但以往他們大多以基礎(chǔ)研究為主，工程經(jīng)驗相對不足，就像初出茅廬的冒險者，懷揣著對航天的熱情卻缺乏足夠的實踐經(jīng)驗。

　　為了彌補(bǔ)這一不足，團(tuán)隊啟用“以老帶新”的雙責(zé)任制，既放手讓年輕人擔(dān)任設(shè)計師，主導(dǎo)項目推進(jìn)，同時由經(jīng)驗豐富的主任設(shè)計師和室主任負(fù)責(zé)關(guān)鍵節(jié)點的把控。

　　“說是師徒，其實年齡相差也不大。”“創(chuàng)新X”衛(wèi)星的總師張曉峰笑言，出生于1987年的“師父”劉瑞帶著出生于1994年的“徒弟”李天童，撐起了衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

　　新的管理模式讓這個開放式項目的迭代變得更加靈活。在CPT原子磁場精密測量系統(tǒng)載荷的研制過程中，一家合作單位專注于伸桿的研究，另一家合作單位則迫切希望降低衛(wèi)星本身的磁場干擾。于是，年輕的成員們大膽提出可以通過伸桿將CPT原子磁場精密測量載荷伸出衛(wèi)星本體以外來解決問題。

　　一開始，這個想法并沒有得到一致認(rèn)同。顯然，它增加了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。但經(jīng)過深入的研究和討論，年輕團(tuán)隊做出的試驗結(jié)果超出所有人預(yù)期，磁場干擾問題不僅得以解決，還為系統(tǒng)帶來了更優(yōu)性能。

　　張曉峰介紹，“我們衛(wèi)星創(chuàng)新院有一個傳統(tǒng)，是成立臨時黨支部。其中一個活動叫黨員‘亮身份，踐承諾’。我們所有的黨員到了發(fā)射場，都會寫下自己的承諾書，去盡自己最大努力，確保發(fā)射成功。因為是系統(tǒng)工程，每個人把自己做好了，系統(tǒng)工程才能做好?！?

　　“創(chuàng)新X”衛(wèi)星團(tuán)隊還創(chuàng)造了一個“最簡發(fā)射隊”的紀(jì)錄。正常情況下，一個衛(wèi)星發(fā)射隊需要30~40人，而“創(chuàng)新X”衛(wèi)星的發(fā)射隊最少時只有7個人，一直堅守在發(fā)射前端等候火箭發(fā)射指令的，是一位年僅27歲的年輕女隊員。

　　如今，這些經(jīng)過“創(chuàng)新X”錘煉的年輕人們，已成長為衛(wèi)星創(chuàng)新院的骨干力量，幾位參加工作僅有三四年的“90后”，被選拔至重量級國家任務(wù)中的關(guān)鍵崗位上。

　　“一切都不是預(yù)先設(shè)計好的，在所有人的全力以赴下，整個項目像一個生命體，在不斷進(jìn)化中前行。”張永合表示。

　　全球航天產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入高速發(fā)展期，尤其在500公里~1000公里的近地軌道空間，各國的“太空暗戰(zhàn)”已經(jīng)打響。

　　經(jīng)過一年多在軌運(yùn)行，創(chuàng)新X微小衛(wèi)星成功驗證44項新技術(shù)。這些新技術(shù)涵蓋衛(wèi)星多個領(lǐng)域，包括控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、能源管理及載荷運(yùn)行機(jī)制等。其中三類新型遙感圖像、10余種新材料和新器件得到驗證，還有9項新技術(shù)產(chǎn)品在其他項目中推廣，體現(xiàn)出對新技術(shù)、新器件的強(qiáng)大牽引，有力支持了國家基礎(chǔ)研究和重大項目。

　　在成像領(lǐng)域，衛(wèi)星實現(xiàn)了國際首次大視場X射線聚焦成像，清晰度和覆蓋范圍在航天領(lǐng)域均開創(chuàng)先河；在極紫外探測方面，46.5nm極紫外太陽成像儀，實現(xiàn)我國首次太陽過渡區(qū)探測，是近半個世紀(jì)以來國際首次拍攝到的46.5nm全日面圖像；國產(chǎn)量子測力儀的應(yīng)用則打破了國外的長期壟斷，實現(xiàn)宇航級標(biāo)量磁力儀自主可控，不再依賴于國外載荷。

　　2023年8月，發(fā)射“力箭一號”的中科宇航有限公司與衛(wèi)星創(chuàng)新院共同發(fā)布“創(chuàng)新X”科學(xué)航班計劃，面向全球征集有在軌驗證需求的新載荷、新產(chǎn)品，利用“力箭”的發(fā)射機(jī)會，每年搭載4顆50公斤級科學(xué)微納星，2顆100公斤級科學(xué)微小衛(wèi)星，1顆600公斤級科學(xué)試驗衛(wèi)星，為全球科學(xué)家、科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)、空間公司提供全鏈條搭載服務(wù)。

　　如今，新的太空航班計劃已經(jīng)啟動，光學(xué)探測、引力波探測、推進(jìn)載荷等科研方向已在不斷研究和迭代中，預(yù)計最快明年6月，“創(chuàng)新X”號太空航班將再次啟航。

　　通過第一代“創(chuàng)新X”衛(wèi)星打造出的寬適應(yīng)、可持續(xù)推進(jìn)的衛(wèi)星平臺，可以快速適應(yīng)不同載荷需求，無論是復(fù)雜科學(xué)探測還是新型通信載荷，都可方便安裝。

　　張永合希望，“創(chuàng)新X”航班計劃未來可以“科學(xué)研究”和“產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”兩條腿走路，一個50公斤的微小衛(wèi)星，衛(wèi)星成本和火箭發(fā)射成本加起來約在600萬元左右，如果搭載8個載荷，對每個科研機(jī)構(gòu)的成本壓力便會大幅下降，張永合認(rèn)為更理想的狀態(tài)是，引入一些商業(yè)載荷，算好一顆星上的科學(xué)試驗和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用“經(jīng)濟(jì)賬”，讓整個航班計劃進(jìn)入正向商業(yè)循環(huán)，“這是一條比較長的路，但隨著發(fā)射成本和衛(wèi)星成本的逐漸降低，將來一定能夠?qū)崿F(xiàn)?！?

　　“未來，我們團(tuán)隊將繼續(xù)聚焦世界科技前沿，瞄準(zhǔn)科學(xué)無人區(qū)，用創(chuàng)新顛覆以往，將智慧混入科技強(qiáng)國的波浪，成為國家航天領(lǐng)域不可替代的戰(zhàn)略科技力量?！睆垥苑灞硎?。