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爱游戏AYX:复旦大学陈宏宇:24年造「星」路,做微小卫星就像「打游戏升级」丨星际赛

时间:2024-03-15 09:28:34
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  一位追求创新,“拥抱商业”,也看科幻片的卫星专家。

  王艺霏

  编辑左键

  封面来源视觉中国

  星辰大海,万里征途。

  航天工程是一个系统工程,相比任何一个产业都有着最高的复杂程度,每个人要精确而细致地完成岗位工作,才能确保任务万无一失。对重大航天任务背后担纲重任的总师、总指挥来说,他们的一线经验弥足珍贵。

  “星际赛”第二季,36氪邀请中国科学院二级研究员、复旦大学光电研究院教授、卫星专家陈宏宇博士,聊聊他关于当下卫星技术和应用的看法。

  过去24年间,他曾担任力星一号、光谱微纳卫星总师,力星二号、CASEarth、和德卫星总指挥,以及导航增强、达芬奇卫星总师兼总指挥,主持北斗二代导航IGSO/MEO试验卫星研制,参与神舟七号、天宫二号伴星的研制。

  从载人航天和空间站任务所需的伴星,到遥感应用层面的大小卫星,陈宏宇都有所涉猎。每研制一颗卫星,就像是在走过的路上竖起一块块里程碑。

  今年6月,这位老航天人也迎来了新的身份——复旦大学光电研究院教授,工作依然围绕着卫星制造展开,少了些压力重大的任务,多了些创新实验研究、博导教学工作。

  “我特别希望航天知识能推广到大众中去,大家对卫星有了概念,就不会感觉卫星用起来那么遥远。”成为高校教授,让陈宏宇“让卫星更普及、做便宜又好用的卫星”的初心,有了具象的执行路径。与此同时,他还担任浦东科普志愿者协会理事长一职,经常参与普及讲解航天知识的讲座。正因这个“初心”,他经历了职业生涯的两次转变。

  本次对话,陈宏宇将从自己的经验出发,分享航天系统体制内任务的行进过程,民营商业航天的技术创新路径以及微小卫星的市场机会。

  陈宏宇

  北斗副总师5年,

  转做小卫星就像“打游戏升级”

  陈宏宇的第一次职业转变,是从大卫星转向小卫星。

  1999年,陈宏宇一毕业就加入了中国科学院上海技术物理研究所,专注卫星制造。2015年3月,做完北斗三号第一颗卫星,陈宏宇就向领导辞去大卫星的所有职务和任务。那时北斗卫星系统建设正处在关键时期,对于像陈宏宇这样的优秀人才来说,未来是一片坦途。但他没有过多犹豫就做出了选择,并且是别人不太理解的主动“求变”。“正因为大卫星非常重要、经费非常多,由此带来的问题就是风险责任非常大,创新就会减少。尤其是第一个星定型以后,后面基本就是复制。”

  在航天系统内有个传统的规范要求,那就是新技术的使用不能超过30%。在“严慎细实”的工作作风下,这个要求能在最大程度上确保任务安全,但也限制了创新技术的应用。“做微小卫星,虽然没有大卫星那么出名,但是技术迭代非常快。也因为它成本非常低,所以风险后果不那么严重,我们就有充分的机会用新技术做创新。”

  彼时刚好是2015年,国家第一次放开商业航天政策限制的“中国商业航天元年”。陈宏宇看到商业航天未来发展的契机,和微小卫星将来商业化的机会,决心投身微小卫星。

  就这样,担任5年北斗卫星的副总师后,在院所领导的支持下,陈宏宇担任了上海微纳卫星研究所的首任所长。

  “微纳卫星研究所的定位有两点,第一点是做业内前沿的、创新的事情——我们希望做成创新院里面的特战队和特种兵;第二点,是瞄准产业化,希望将来有一天可以把卫星做成产业化。”

  怀着远大的目标,2015年-2023年,陈宏宇带领一个七八十人的团队,尝试做各种各样的微小卫星,跨越了吨级大卫星到几公斤级小卫星,高轨打到36000公里、低轨打到100多公里,有观测人类活动的SDGs地球大数据卫星,也有能够在空间对卫星开展维修的达芬奇手术机器人卫星……陈宏宇和团队“几乎是做遍了各种型号”。

  SDGs地球大数据卫星观测到的上海市

  比如2022年8月发射升空的达芬奇手术机器人卫星,就是一个卫星+创新应用的典型案例。它是中国第一款基于人工智能技术的一个手术机器人,在轨已经使用了半年的时间,非常成功圆满地完成了所有的实验。甚至搭载了高性能的英伟达TX2、AGX“最强AI芯片”赋予卫星自主能力,使得卫星可以做到自主接近抓捕和维修卫星。陈宏宇认为,卫星的可能性还有很多很多。

  谈及小卫星的这段经历,陈宏宇用了“过瘾”两个字来总结。“我们后来做的基本都是百公斤以内的小星,就跟打游戏一样,经验值涨得快,技术进步也非常快,做得很过瘾。”不过陈宏宇没有就此满足,还想再继续找到通向创新的一条路。

  “高手在民间”,

  民企技术不逊于体制内

  从体制内历练多年的“老特种兵”,到技术研究者,在陈宏宇几个身份转变的过程中,“创新”是一以贯之的核心词汇。他决心做的事情,越来越聚焦、纯粹。

  几十种型号,总师,总指挥……不论是大卫星还是小卫星,各种型号陈宏宇都有了足够的经验。“再做下去容易‘审美疲劳’。”陈宏宇打趣道。“疫情三年,让我觉得时间很宝贵,更要抓紧时间,用有限的生命去做有意思的、有意义的事情。”

  因此,第二次职业生涯转变顺其自然地发生了。2023年上半年,陈宏宇从航天系统内离开,来到复旦大学,投身卫星智能光电领域的技术研究。同时,他也考虑在不远的未来将身份多加一重,变身商业航天创业者的一员。

  之所以选择这个科研方向,有一个重要的原因:整个卫星系统中最贵的部分,是能源分系统。据公开报道,传统太阳能帆板的价格将近100万元每平米,我国空间站“天和”核心舱所使用的太阳能光伏帆板每8平方厘米的成本是1000元人民币,“天和”核心舱134平方米的太阳翼,成本最少是1.675亿。如果有更低成本的新产品出现,卫星成本又能大大下降,卫星离“便宜又好用”就又近了一步。

  在复旦大学光电研究院的国家重点实验室,专家院士研究课题的同时,还与民营公司合作研发低成本电池,这十分吸引陈宏宇。“唯有源头活水来,在这样的环境下,有一些不止来自体制内、反而是外界的技术‘活水’可以借鉴,有时候我们把汽车、飞机上的技术创新点改造之后,甚至可以用在航天上。”

  在大部分人潜意识中,最先进的航天技术都是从航天系统内走出来的,陈宏宇认为不然。“不完全是这样。航天系统它是一个先进的工程,而不是先进的技术,它复杂、可靠性强,连续工作10年都不坏,这是老一辈航天人多年的积累,非常难得。但技术上我反而觉得‘高手在民间’,很多最新的技术现在应用在工业里边,所以我一直在关注,也在学习。”

  陈宏宇似乎一直走在创新的路上,迎接一个又一个挑战。

  看商业航天:

  内卷同行,不如打开市场

  眼看国家政策逐步放开,“拥抱商业航天”,让更多的人享受卫星提供的服务已经是未来趋势。通信、高精度导航、地理信息遥感,都有很大的潜在机会。

  潜在市场很大,那么当下市场如何?在陈宏宇看来,“便宜、好用”是硬币的两个面,如果降低成本只为了跟同行竞争,说明市场还不够成熟。

  “现在航天是挺‘卷’的领域。有时候为了拿到项目,大家伙纷纷用打折的方法——把卫星成本做低,这不是我的本意。我觉得对一个产品来说,它要有更大的市场,做得更好、更有用,还得必须让更多的人能够用起来。”

  比如导航,车道级和厘米级使用体验天差地别,直接决定了自动驾驶是否可用;比如遥感,用在大气监测、碳排放监测,就又是与碳中和的结合。“未来卫星甚至可以做到甲醛污染监测,为我们看房、买房子提供建议。”陈宏宇补充道。

  商业航天,正是这样一个推动空天地海数据一体化、航天应用高效落地的载体。运用资本的杠杆力量,更多的愿景都有实现的可能。“乔布斯当年想做iPad的时候,可能只是技术人员的一些想法,但在有了资本的推动之后,很快就做成了,还带动了行业翻天覆地的变化。”陈宏宇认为资本的价值正在于此。

  “我感觉我是拥抱商业的。商业航天的效率非常高,是因为它的目标非常的直接、明确,就是盈利。为了盈利,团队提升效率,无形中降低了各方面的成本。为了降低成本获取更多的利润、更好的市场,民营企业会用大胆地采用一些新的技术,不像在体制内做国家任务的时候,还是有一些谨慎的考量。” 爱游戏AYX声明:抵制不良游戏,拒绝盗版游戏。

  除此之外,中国星网等星座的建设,也一定程度上给市场释放了大量的需求。不过陈宏宇认为,除国家安全战略意义外,还需要审慎看待后续应用潜能。“星网提出已经经过了一段时间,但是还没有大规模布局发射,我觉得这体现了中国官方负责的一面。因为目前卫星的工程成本还是太高了,如果批量化,成本还需要下探。”

  技术瓶颈决定应用,科学家也看科幻片

  跳脱出5-10年的局限,思维发散到未来世界,我们会发现,航天广袤星空还大有所为。深空探测引力波、暗物质,卫星能做的还有很多。还能怎么用,由人的想象力决定。

  陈宏宇曾经主导的达芬奇机器人卫星项目,在当时看来,无疑是在挑战航天尖端技术。而项目的开始,只是一次医疗界与航天的学科碰撞,“如果手术能在天上做就好了”,没想到真的实现了。

  “其实我也经常看一些科幻片。我是想着,人的视野目光不能被现实当下束缚住,应该超越现实,然后向未来更远的地方去看。它不光是艺术的渲染和加工,有时候科幻片反映了人心底的一种梦想和诉求,能给我们很多启发。正所谓梦想照进现实,现在看着科幻没有实现,但将来没准某一天就实现了。”他笑谈。

  在他看来,卫星还有很多能做而未做的事,这不光是应用层面悬而未决的问题,也是航天技术从源头上遇到了桎梏。是当前航天技术的瓶颈,限制了应用落地和产业的发展。

  比如卫星遥感0.5m空间分辨率还不及无人机;“麦管”看地球,重访时间太长;辐射分辨率、光谱分辨率不够;导航定位精度严重不足;智能化水平、空间操作能力不足……这些肉眼可见的技术不足,都还有待从业者发力提升。

  在公开演讲中,陈宏宇提到过一句话:“面向未来,发展技术,改革创新,建设高性能商业星座,用高价值数据和服务获得可持续市场。”这是他给自己定义的使命,也是他对卫星应用未来的期许。

  本文图片来自:采访供图、Unsplash

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