中國(guó)科學(xué)家自主研發(fā)智能芯片 將太空垃圾“變廢為寶”

中新網(wǎng)上海12月4日電 (記者陳靜)記者4日獲悉，由復(fù)旦大學(xué)自主研發(fā)的“芯云”智能芯片首次隨長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭一同進(jìn)入太空。研究團(tuán)隊(duì)將原本的火箭末子級(jí)改造成成本極低的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了太空垃圾“變廢為寶”。

中國(guó)風(fēng)云三號(hào)04星(FY-3D)由長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空，將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。

據(jù)悉，在以往各國(guó)每一次火箭發(fā)射后，隨著一級(jí)火箭、二級(jí)火箭以及整流罩的脫落并返回地面，末子級(jí)火箭會(huì)隨著它的有效載荷一同進(jìn)入軌道，并長(zhǎng)期在太空中占據(jù)寶貴的軌道資源，對(duì)在軌空間飛行器造成安全威脅，是目前體量最大的太空垃圾，也是國(guó)際社會(huì)共同關(guān)心的問(wèn)題。

為了解決這一困擾，由復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院微納系統(tǒng)中心、上海智能電子與系統(tǒng)研究院、復(fù)旦大學(xué)電磁波信息科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海宇航系統(tǒng)研究所和下屬上海埃依斯航天科技有限公司等組成的研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)兩年多時(shí)間的聯(lián)合攻關(guān)，對(duì)常規(guī)微納衛(wèi)星功能模塊高度集成化與芯片化，硬件資源可重構(gòu)和智能化設(shè)計(jì)，使其重量降至30克以內(nèi)，整機(jī)結(jié)構(gòu)重量降低到1.1千克。

據(jù)介紹，本次發(fā)射，復(fù)旦大學(xué)與航天八院雙方研究人員巧妙地安裝了多組這種芯片系統(tǒng)，建成了首個(gè)末子級(jí)留軌智能應(yīng)用平臺(tái)，開(kāi)展天基物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。研究團(tuán)隊(duì)介紹，在火箭發(fā)射任務(wù)相對(duì)頻繁的當(dāng)下，這種方法具有發(fā)射周期短、在軌數(shù)量多、載荷成本低等眾多優(yōu)勢(shì)，對(duì)構(gòu)建未來(lái)多軌道天基信息網(wǎng)絡(luò)具有重要的價(jià)值。

利用火箭末子級(jí)平臺(tái)，復(fù)旦大學(xué)和航天八院聯(lián)合開(kāi)展了低功耗天基廣域物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。利用物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)了火箭末子級(jí)本身的飛行軌跡，測(cè)量了周邊的空間環(huán)境以及長(zhǎng)期在軌姿態(tài)演化規(guī)律，并對(duì)系統(tǒng)芯片自身功耗和平臺(tái)能源管理等進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證。

復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院微納系統(tǒng)中心鄒卓研究員說(shuō)：“如實(shí)驗(yàn)成功，相關(guān)系統(tǒng)有望完全擺脫備用電池，僅需幾片數(shù)個(gè)厘米大小的太陽(yáng)能板就可實(shí)現(xiàn)能量自治”。

團(tuán)隊(duì)成員、復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院微納系統(tǒng)中心副教授秦亞杰告訴記者：“截至2017年12月4日，該系統(tǒng)已經(jīng)在軌運(yùn)行430小時(shí)。運(yùn)行期間，物聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)與地面網(wǎng)絡(luò)通信穩(wěn)定，回傳空間監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及接收地面控制指令等功能運(yùn)行如初、狀態(tài)良好。”。

據(jù)介紹，隨著中國(guó)“一帶一路”倡議和海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，利用廣域物聯(lián)網(wǎng)對(duì)中國(guó)偏遠(yuǎn)地區(qū)、外圍海域、熱點(diǎn)地區(qū)等進(jìn)行識(shí)別和監(jiān)控的需求日益迫切；而由于受到地球曲率的影響，地面和岸基物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可覆蓋的范圍相對(duì)較小。

據(jù)項(xiàng)目指導(dǎo)、中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)電磁波信息科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任金亞秋表示，“芯云”技術(shù)能夠覆蓋視線外的廣大區(qū)域，猶如伸出一條巨大的手臂，可操控與伸展的范圍大大增加。

此次由復(fù)旦大學(xué)和航天八院打造的新型物聯(lián)網(wǎng)載荷系統(tǒng)可以低成本實(shí)現(xiàn)天、空、地、海大尺度的萬(wàn)物互聯(lián)，提供大數(shù)據(jù)應(yīng)用與相關(guān)服務(wù)，為中國(guó)后續(xù)在天基物聯(lián)網(wǎng)、空間碎片監(jiān)測(cè)、空間環(huán)境探測(cè)、高空地磁測(cè)繪等研究打下了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)也是探索火箭的回收利用和太空碎片處理這項(xiàng)國(guó)際性公共難題的一次巧妙而極具意義的嘗試。(完)