3月26日,“复旦一号(澜湄未来星)”(以下简称“复旦一号”)科研成果发布会举行。
“复旦一号”卫星由复旦大学与上海航天空间技术有限公司联合研制,主要围绕太阳大气数据和澜湄区域大气数据开展跨国科学研究,为澜湄六国开展太空观测与技术应用交流合作提供重要平台。
“复旦一号”重约50公斤,收起太阳能电池板后,为长宽高各50厘米的立方体,搭载了一套芯片和两个载荷,运行在500千米太阳同步轨道。2024年9月24日,“复旦一号”在山东海阳发射升空。
在轨运行一年半期间,在复旦大学牵头下,相关科研协作顺利开展,一系列重要成果先后问世。
芯片方面,“复旦一号”搭载着“青鸟”二维通信与存储芯片测试装置,旨在测试二维半导体芯片在空间中的特性。该装置由复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室、集成电路与微纳电子创新学院教授周鹏、副教授马顺利团队设计研发。
今年1月,团队成功验证了“青鸟”通信系统太空在轨的抗辐射性和长期稳定性,成果登上《自然》。这项成果也是国际上首次实现基于二维电子器件与系统的在轨验证,开辟了原子层半导体太空电子学领域,标志着人类向构建高可靠、轻量化的太空电子系统迈出关键一步。
“在航天领域,可靠性和功耗往往比极致的小型化更重要。”周鹏指出,“青鸟”系统在长寿命与低功耗方面的天然优势,使其在规模化应用后,全生命周期成本将显著低于传统抗辐射方案,是一个价值可达数十亿甚至百亿美元级别的潜在市场。
在“复旦一号”卫星搭载的两个载荷中,主载荷为“核科一号”对日探测光谱仪。该设备由中国科学院院士马余刚指导,复旦大学现代物理研究所(核科学与技术系)副教授杨洋团队设计研发,旨在获取紫外波段太阳大气的精细光谱,验证和发展理论模型,从而更好地模拟和预测太阳爆发活动。
“复旦一号”升空后,“核科一号”对日探测光谱仪顺利开展工作,在280纳米波段首次获得来自中国卫星的优于0.1纳米精度的耀斑精细光谱,填补了国内该波段的观测空白。
此外,杨洋团队成功实现了太阳表面活动中高分辨率的镁离子特征光谱线的观测。目前,他们正在解谱获取其等离子体的运动规律,为相关太阳活动理论的验证、空间天气预测模型的建立,贡献来自中国团队的实验观测数据。
卫星搭载的第二个载荷是毫米波大气湿度廓线探测仪,能穿透云雨观测风暴内部结构,准确显示三维大气温湿度廓线分布场。目前,该载荷仍在进行数据采集,未来将服务我国黄河、长江、珠江等水系与“一带一路”地区的水资源管理、环境保护、灾害监测、海洋管理等,为水资源监测和预警提供数据支撑。
值得一提的是,大气湿度廓线探测仪在澜湄国家的水资源、农业、灾害监测等领域有较大应用潜力,有望为澜湄国家发展提供技术支撑。如果未来超低轨卫星星座网建成,可以实现区域天气预报、资源遥感等应用。
以“复旦一号”为起点,复旦大学正在积极布局超低轨卫星赛道。研究团队自主研发了吸气式等离子体推进技术,无需携带额外燃料,可直接从轨道稀薄大气中捕获氮、氧作为推进工质,达到推阻平衡,可实现卫星无限期轨道维持,设计寿命目标2年以上。
“下一步,我们将启动澜湄民用超低轨卫星应用联合科研计划,借鉴‘复旦一号’成功经验,创造条件推进试验卫星研制。”杨洋透露,未来,项目或将逐步部署5颗卫星,形成6颗星座,实现地面1小时重访。
卫星在研制、发射、运行的全过程中,得到多个国家的关注与参与。2025年,复旦大学成立澜湄青年天体科研中心,并成功组织六国青年科学家举办首届澜湄青年天体科研训练营。本周是六国领导人确定的“澜湄周”,复旦大学将组织“澜湄周”系列活动,促进六国之间的交流合作。
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