我国首颗使用3D打印技术低成本卫星浦江一号进入太空

寂静天花板

2015年9月25日9时41分，伴随着巨大轰鸣，我国首枚固体运载火箭长征十一号从酒泉卫星发射中心腾空而起，载着4颗卫星飞向太空。从此，深邃的星空，多了一颗以上海黄浦江命名的卫星——浦江一号。9月26日19时48分，浦江一号将首次飞过黄浦江上空。

小卫星助力“智慧城市”建设

   浦江一号卫星由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院抓总研制，可实现面向用户订制的快速便捷综合信息服务，能广泛应用于环境监测、国土资源普查、应急搜救等领域。

问及卫星的命名缘由，上海航天技术研究院院长助理张春明表示，上海作为改革开放的前沿城市，正在加快推进科创中心的建设，无论是“一带一路”战略还是“互联网+”概念都给上海带来了无限机遇。“再加上我院又是上海第一家从事卫星研制的单位，浦江一号的命名既有地域特色，又蕴含着一种开拓创新的精神。”
+ f$ D5 k: \- e+ K& p1 t据张春明介绍，浦江一号秉承打造“智慧城市”的理念，通过卫星组网，未来能够全天候全天时对目标开展日常观测，比如城市道路拥堵情况、热点地区人员疏密情况、区域天气和环境（如雾霾）预报、自然和人为灾害预报及勘察、近海情况等，“为城市管理提供帮助，大大提高城市综合治理能力。”

“假如黄浦江面上出现浮油，只要将浦江一号定位到‘东方明珠’，卫星就能马上测算出与‘东方明珠’多少角度和多少距离的江面上有污染，”张春明说。

“快捷+低成本”让定制卫星不再是梦

随着信息技术的不断发展，人们对空间信息综合应用的需求越来越旺盛。“一带一路”空间信息走廊建设的提出，更是为国内方兴未艾的商业卫星市场提供了无限的空间。简化研制流程，缩短研制周期，发展低成本、高可靠性、满足多任务需求的小卫星星座，成为今后卫星技术发展的重要方向。

出于对未来商业卫星发展应用的考虑，自2009年起，上海航天技术研究院就自筹经费开展专项研究。“按照网络流行语，我们在干一件‘众筹’的事儿，”张春明介绍说，众筹团队包括下属单位和协作单位，他们都需要搭载浦江一号进行新技术的验证，“由于大家都在花自己的钱，所以就要严格控制成本。”

传统的卫星研制往往需要经历方案、初样、正样三个阶段，在方案阶段之后，制造出一颗完整的初样星，用于破坏性环境试验；转入正样后，再生产一颗卫星进行验收级环境试验，研制周期长，经济成本高。“而浦江一号立足商业卫星发展的需要，对研制模式进行了创新性的突破，从方案验证阶段直接转入正样阶段，这样就节省了一颗完整的初样星，大大节约了成本，”浦江一号卫星总指挥赖京说。

立足“面向用户、方便快捷”的设计思路，浦江一号卫星采用了即插即用等技术，能快速地和各种不同的有效载荷进行整合，并在一个月内完成集成测试、一个星期内完成发射准备、一天内完成在轨交付的目标。

即插即用概念的提出，使得卫星在设计上摆脱了平台与载荷必须互相一一对应的限制，只要符合标准的设备，都可以实现即插即用。“这就好比组装电脑，我们可以根据不同的需求提供高中低的不同配置，形成货架产品来供你选择。而你需要安装的特殊设备，我们也提供了标准转换接口，插上就可以用，”浦江一号卫星总设计师陈占胜表示。

标准化的平台设备，不仅可以大大降低卫星的研制成本，更为卫星的应用降低了门槛，今后城市定制、企业定制乃至私人定制的卫星，将不再是遥远的梦。
- M% p" {9 `$ W' N9 u, ^! P* d浦江一号搭载了什么创新技术呢？

据陈占胜介绍，浦江一号在国内卫星上首次应用了3D打印技术，其天线支架采用了钛合金材料的3D打印成型方案。

“这不是为了赶时髦，而是出于卫星快速研制、降低成本的需求。”陈占胜说，原来生产一个支架需要4个月的生产周期，采用3D打印，仅仅用了3天时间——1天完成打印成型，2天开展性能检测检验。3D打印支架的各项性能指标与传统机加工制造的支架性能相当，完全满足设备指标要求。

WIFI是目前应用最为普及的一种短程无线传输技术，通过WIFI，我们可以方便地进行智能设备之间的互联。浦江一号创造性地在航天领域引入这一概念，通过无线技术互联，将航天器上的传感器组成一个“互联网”。

此次浦江一号卫星搭载的无线温度传感器是我国无线传感器网络技术在航天器上的首次应用，不仅可以验证无线传感器网络技术在轨的性能，还能有效地节能减重，降低防护和维护成本，并对后续航天器应用具有很好的示范作用。

此外，浦江一号还首次采用“热切割”释放技术，搭载了微泵流体回路、记忆合金百叶窗、高性能数字信号处理器、大容量静态存储器、新型星敏感器等一系列国产化器件和部组件，对未来空间新技术的广泛应用具有很好的支撑作用，而且推进了空间关键核心元器件、部组件的自主可控。

目前，上海航天技术研究院正在通过校企合作、研产合作乃至国际合作，建立有效载荷产业联盟，让微小卫星更加贴近客户、贴近市场。展望未来，张春明充满了信心，上海航天技术研究院有着多年积累的航天科研基础，按照积木型、易组装的思路，将会继续探索微小卫星领域产品化、标准化、集成化的突破。

“我们期待着每隔两三年，会有浦江二号、浦江三号试验卫星陆续成功发射，”同时，张春明也呼唤能有更多的资本和团队参与到卫星项目的“众筹”当中，“这将是一项互利共赢的工程。”

hc2003

3D打印的新应用环节，呵呵