未来中国的星空将进入“群星璀璨时”

研制团队在工作现场合影。受访者供图

　　9月23日、10月10日、10月25日，卫星互联网低轨26组、27组、28组卫星相继发射成功，3组卫星顺利进入预定轨道，编入我国国家级低轨卫星互联网星座。

　　一个月时间，完成三次卫星发射组网任务，中国航天展现硬核实力的同时，也预示未来中国的星空将进入“群星璀璨时”。

　　与3.6万公里高度运行的高轨卫星相比，低轨卫星运行高度通常在2000公里以下，因为轨道高度低，通信时延短，同时，低轨卫星的载荷规模和复杂度也大幅降低，便于批量生产和大规模组网，相比传统的地面信号基站，低轨星座通信范围覆盖更广。

　　小而轻、批产化的低轨卫星代表了通信与导航卫星发展的“当今潮流”，“先到先得”的低轨空间和频率资源，迫使我们要加快低轨卫星的研制、组网步伐。今年，“十五五”规划明确提到，“加快低轨卫星互联网组网”“统筹推进卫星互联网星座建设”。

　　作为航天国家队，中国航天科技集团五院肩负低轨卫星研制的“国家使命”，从2024年12月16日，卫星互联网低轨01组卫星发射至今，已成功发射16组卫星。这种“一箭多星”按“组”发射的方式，迅速在太空织起一张“星网”。

　　日前，中青报·中青网记者走进中国航天科技集团五院，在通信与导航卫星总体部了解我国低轨卫星研制过程，在科研人员身上感受“何以五院”的航天精神。

低轨卫星互联网示意图。受访者供图

　　初心如磐 与时俱进

　　——这支研制团队从东方红一号走来，始终坚持传承“两弹一星”精神，勇攀卫星制造技术高峰

　　如果你对中国航天科技集团五院感到陌生，那么请看一下它交出的“成绩单”：这里诞生了东方红一号卫星、嫦娥探测器、神舟飞船、北斗卫星、天问二号等耳熟能详的“明星”航天器，成就了我国航天事业三大里程碑，孕育出的“两弹一星”精神、载人航天精神、探月精神、新时代北斗精神，激励了几代中国人自立自强。

　　坐落在北京市海淀区航天城的航天科技集团五院，还有一个更具“太空味儿”的名字——中国空间技术研究院。在该院通信与导航卫星总体部一楼大厅的展板上，以时间线的形式标出了各个时期的代表型号：东方红一号卫星、北斗卫星、互联网低轨卫星……

　　五院的院史堪称我国航天事业史上的闪亮“篇章”，通信与导航卫星总体部则是“篇章”中的“序言”，它拉开了中国人自己制造卫星的大幕。

　　五院通信与导航卫星总体部低轨系统中心刘敏介绍：“我国通信卫星的发展，走过了一个从高到低、从大到小、从单个到批量生产的历程。”

　　刘敏是85后，2003年考入北京航空航天大学飞行器设计专业，在北航经过9年本硕博学习，参加工作的时候，正好赶上东方红五号卫星平台的论证。

　　“同一时期，国际上最大的卫星平台大概在五六吨重。2013年前后，欧洲最大的卫星平台做到了将近8吨，所以在2015年，国家启动东五平台的研制。”刘敏自豪地向记者介绍，从东方红四号卫星平台到东方红五号卫星平台，实现了跨越式发展，发射重量从5吨变到了8吨，意味着卫星能够承载更多有效载荷，功能更加强大，“我们在大载荷卫星的研制上跻身世界先进水平”。

　　在刘敏看来，“从东方红一号卫星开始，陆续走过了东方红二号、东方红三号、东方红四号，到目前最大的东方红五号，这一脉下来，是东方红精神的传承和发扬”。

　　研制低轨卫星的团队实际就是以研制高轨东方红五号卫星平台的原班人马为主。

　　在研制东方红五号卫星平台时，团队就同步开始酝酿低轨卫星系统的发展。“当时是一个团队两条任务线：一边在干最大的卫星，一边在干低轨卫星”。刘敏介绍。

　　“那会儿总装测试还是在北京的生产环境下开展，卫星的生产也和传统卫星模式类似。”通信与导航卫星总体部陈东回忆，低轨卫星系统对于研制团队来讲，最大的难点是设计思维的转变。

　　传统卫星生产模式是一个团队围绕一颗卫星研制，突破一个个关键技术。比如把卫星结构做到尽量精，把卫星重量做上去，把卫星的散热性能做好……显而易见，依照传统的生产模式跟不上低轨卫星大规模组网需求。

　　况且，形势不等人。2019年之后，一些国家开始加速低轨星座建设与组网。“面对日趋激烈的轨道、频率等太空稀缺资源竞争，我国要在数字时代掌握主动权，就必须独立建设我们自己的低轨卫星互联网星座。”刘敏坚定地说。

　　与之相伴，国内工业生产链相关技术的进步，也为低轨卫星技术取得突破提供了产业链支撑。

　　“以前的通信卫星用大口径相控阵雷达、大口径天线，2019年后，随着国产元器件、高集成技术、激光技术等取得突破，能够把卫星做得更小型化，功能更集成，性能更优。”陈东说，因此，研制团队把低轨卫星的技术路线重新进行了规划，在卫星设计和生产方面有了新的顶层设计。

陈东（左一）在发射场值班现场与同事讨论工作。受访者供图

　　星耀长空 网织苍穹

　　——面对国家紧迫的战略发展需要，研制团队牢记“国家需要，我就去干！”的信条，毅然挺进低轨卫星领域

　　传统的卫星生产模式采用的是岛式研制方法，相当于一颗卫星的研制和总装都在一个位置完成，一个阶段一个阶段串行开展工作，单颗卫星的研制周期动辄需要2至3年。按照传统“精雕细琢”的生产模式，已赶不上批量生产交付节拍。

　　因为要满足低轨卫星组网建设，所以研制团队当时探讨，如何利用现有的资源，不增加人力、时间等成本，高效完成低轨卫星生产。

　　面对国家紧迫的战略发展需要，研制团队牢记“国家需要，我就去干！”的信条，毅然挺进低轨卫星领域——

　　2018年，正式成立低轨系统中心；

　　2019年，规划天津卫星生产线；

　　2020年，完成低轨卫星平台设计与验证；

　　2021年，成功发射第一组试验星；

　　2023年，天津生产线投入使用；

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　　“只有实现规模化生产和规模化发射部署，才能得到付诸应用的低轨互联网星座。”陈东说，为此，五院于2019年在天津规划了一条卫星整星生产线，采用类似汽车制造的柔性脉动式生产方式。

　　“卫星工厂”的生产线一共有13个站点，卫星在每个站点像拼乐高一样组装起来，一个站点平均用时1至2天，然后再运往下一个站点组装，在流水线模式下，每1.5天至2天就有一颗卫星下线。一个月能生产20多颗卫星。“如果折算成一年，就达到了200多颗星的产量。”陈东告诉记者。

　　微观工序的效率提升更加明显。陈东举例，最初做高轨大卫星时，一个三舱对接的工序需要十几个人用时一两天才能完成。但在天津的“卫星工厂”，从准备物料到对接完成只用一个小时。“相当于把一天的时间压缩到一个小时，效率提高了20倍，而且没有增加人力成本，全程智能化操作。”

　　“肉眼可见”的效率提升，在于源头设计下足了功夫。卫星设计和生产线设计是同一支队伍，两边同步设计、同步规划、相互适应。“生产线是为卫星量身定制，所以我们取了一个名字叫‘星线协同设计’。”刘敏告诉记者。

　　卫星终究是要上天的，因此，在源头设计上还考虑到了“星箭协同”。

　　“卫星设计之初，就面向我国主要运载火箭都能用的目标。”刘敏介绍，我们和集团兄弟单位建立了非常好的合作关系，提前把所有可用的火箭型号全部调研了一遍，根据火箭的运力条件、对接结构、力学环境和卫星设计做好同步规划，目前来看，低轨卫星基本上把长征系列火箭都用遍了。

　　“在自主研发、批量制造这条路上，团队每个人身上都体现出了航天人热爱祖国、无私奉献、自力更生、艰苦奋斗的精神品质。”陈东回忆，在卫星设计和论证阶段，团队主要参与人员都在天津厂区，大家感受最深的就是长时间出差，陈东有一次出差时间大概有4个多月，“无论像我一样的年轻人，还是一些资历更深的人，包括我们的总师，大家都是这么坚持下来的。”

　　刘敏至今记得低轨系统总师李峰的话：“低轨事业事关国家未来的信息基础设施。没有现成的路，我们就自己蹚出一条路；没有人给答案，我们就自己去找答案。”

　　2019年12月27日，打完实践二十号卫星（即东方红五号卫星首飞试验星——记者注），刘敏就马不停蹄参与到低轨卫星设计中，“从设计验证到生产再到发射，要在一年左右完成，任务非常难，因为这是一个从无到有的过程。”

　　2020年，刘敏和团队成员都在“抢时间”。当时，团队领军人物周志成院士提出，卫星设计要尽快通过地面平台验证。

　　刘敏清楚地记得，领到任务后，2020年2月初，团队用三四天做出了工程星实施策划方案。3月中旬，刘敏和设计师、总装测试人员驻守在天津厂区，根据方案“把卫星从一块一块板子，一个一个单机组装起来，再对每一步进行验证，包括大型力学试验，用了一个月时间完成了工程星研制与验证”。

　　工程星通过验证后，就开始试验星的研制。2021年8月24日，第一组试验星在酒泉发射成功。

　　“卫星智能化水平大幅提升，同时，这组卫星把后面要用到的相控阵技术、激光技术等决定未来组网的核心技术全部验证到了。”刘敏兴奋地说，首批试验星奔赴云霄，成功入轨，不仅验证了技术路线的正确性，更宣告中国已掌握独立建造先进太空网络的核心竞争力。

　　“卫星互联网建设，到现在依然是一项非常有挑战性的工作。”陈东说，即使这些卫星发射到天上，也会面临一些新的问题。因为试验星解决的是一颗星两颗星的运行，越往后越要解决一个星座如何在天上稳定工作。“我们现在把一个原先没有人完整干过的事情，从纸面设想转换成在轨产品，再从在轨产品转换成交付给最终用户的通信服务。”

　　面对卫星在轨可能遇到的风险，团队骨干吃住在现场，跨单位、跨专业进行集智攻关。刘敏回忆，研制现场的灯常常亮到凌晨，大家伏在桌前睡去，醒来接着干……

　　在航天科技集团有限公司和五院的领导下，研制团队打下一个接一个硬仗，迎来了技术上的全面跃升，一张张图纸变为一颗颗组网星在轨稳定运行。

刘敏（右三）指导团队青年工作。受访者供图

　　自主创新 敢为人先

　　——整个技术链条是团队一步步闯出来的，从顶层设计到自主管理，核心技术牢牢攥在自己手里

　　织起一张“天网”绝非易事，是跟随国际潮流还是自主创新？周志成院士“绝不能只做追随者”的坚定话语，让从零起步的研制团队坚定了科技自立自强的决心。

　　在制定技术路线时，不仅要符合我国工业发展实际情况，还要考虑实际应用和实际国情。

　　“我们从一开始就选择星间激光通信链路技术，让信号在天上通过卫星与卫星直接传输，包括2021年打的试验星，就重点验证了星间激光通信链路技术。”刘敏向记者解释，“假设我上方有颗卫星，我要给您打电话。我们采取的技术路线是，距离我最近的卫星接收到我的信号以后，卫星之间通过激光传输信号，信号传到距离接听电话一方最近的那颗卫星上，再由最近的卫星把信号发送给地面的接听者。整个过程省去了地面基站的中转，在天上完成了信号传输的闭环。”

　　“现在来看，包括美国星链在内，后续其他国家推出的低轨互联网星座，全部采取星间激光通信链路技术，我们实际上是走在他们前面的。”刘敏说。

　　技术上敢为人先，不仅是能力自信，更是追求卓越的航天精神使然。

　　当初在选择激光作为通信路线还是微波作为通信路线时，研制团队选择了更难的激光。“微波有它的优势，微波相对来讲波束要大一些。但对于激光而言，在太空中几千公里距离，相当于拿两支激光笔，要正好对准了才能通信，而且卫星还在运动，要克服各种问题，稳定持续地对准通信，这就是选择激光路线的难度，但综合考虑，激光要比微波更快，通信效果更好，我们就选择了激光技术。”

　　刘敏坦陈：“激光通信技术在低轨卫星上是首次使用，为了验证这项技术，型号总师裴胜伟带领团队，在西安飞控中心奋战了将近100天。针对怎么建链、影响域、影响因素等所有能想到的问题，一个一个排查，一个一个解决，最终弄通了这项技术，实现了长期稳定建链。”

　　正如裴胜伟所说：“这是对团队的奋斗负责，也是对党和国家事业负责！”

　　整个技术链条是团队一步步闯出来的，从顶层设计到自主管理，核心技术牢牢攥在自己手里。刘敏告诉记者，我们“重构重塑”了整个体系，不仅在太空织就了一张中国“天网”，更在地上重塑了一整条产业链、一套新模式。我们交付的不再只是一颗颗卫星，而是覆盖全生命周期的持续服务。

　　在陈东看来，“建立我们自己的一套系统，实际是保障我们公平使用空间资源的权益，公平地利用空间资源为社会、为商业，当然也包括应急通信提供服务的权利。开发和利用低轨空间资源是必须的，而且当前我们开展的工作是及时的、有效的。”

　　今年8月26日，西藏吉隆口岸突发泥石流灾害，在当地基础设施严重损毁、通信中断加剧救援难度的危急时刻，一批卫星电话被作为重要工具，随救援人员挺进现场，帮助前后方搭建起通信桥梁，低轨卫星互联网在其中发挥了关键作用。

　　研制团队青年在工作中。受访者供图

　　不负青春 勇往直前

　　——年轻人在这样的环境中耳濡目染、感同身受，在接续奋斗中实现了航天精神的传递

　　在“技术难度、工程进度”双重压力下，能够完成低轨卫星互联网建设任务，在陈东看来，主要因素在于“这是一支充满年轻血液的队伍”。

　　以刘敏所在的低轨系统中心为例，尽管只有30人，但要负责低轨星座规划、卫星设计、平台设计以及整个工程建设，就是这样一支关键团队，平均年龄只有三十三四岁。

　　“我们团队由两部分人组成：一部分是2019年干完东五平台的核心人员，直接转过来干低轨；另一部分是这几年招的年轻人，他们在各条线上成长特别快，特别是载荷人员，70%是近5年入职的年轻人。”刘敏说。

　　最令刘敏感慨的是现在的新人有更多实践机会。“量化来说，前些年，上百人才干一颗卫星，现在，我们团队30个人，去年发射了70余颗卫星，人均一年要干一两颗卫星。”

　　快速成长离不开艰辛付出。低轨卫星研制遍布北京、天津、重庆、西安、文昌、太原等多个城市。“我们30个人大部分时间都在外面出差，每个人都克服困难，没有怨言”。

　　刘敏讲了一个印象深刻的例子。有一个工作了两年的新人，在外地出差时，刘敏考虑想让她看一下自己研制的卫星发射，因为发射那一刻最能体现航天人的荣誉感和成就感。刘敏给她打电话，原以为同事会很积极，结果她主动申请去参与卫星飞控任务，原因是自身缺乏飞控经验想要尽快补上，这让刘敏非常感动，“年轻人的表现超出了我们的预期”。

　　“六地并行的工作方式，能快速让团队成员把所有流程全走完，所有工作全掌握，每个人都能独当一面，而不是只会干天津的活儿，或者只会干发射场的活儿。因为全流程的工作机制，年轻人在短短一年时间，就把整个研制流程全部掌握了。”刘敏告诉记者。

　　“有时候作为80后，我们非常钦佩这些90后甚至00后，他们在团队中占了三分之二，他们对航天事业的热爱是发自内心的，能够主动承担急难险重任务，我想这就是航天精神一代代的传承。”陈东说。

　　其实，也有很多同事问刘敏，团队出差这么长时间，大家是怎么坚持的？

　　刘敏回答，一方面我们干的工作是国家所需，大家有着强烈的航天报国情怀；一方面是五院在航天精神上的传承，我们这些年轻人上面有一群更优秀的总师、一群老前辈，跟我们一样这么干。

　　“我们的同事长期出差，我们的老总也是长期出差，是他们带着我们在前线干。我们在天津，大家夜以继日攻坚，最难的时候24小时轮着班干，我们的老总也在前线跟我们一起解决问题，一起推进工作。”刘敏说，就像当初研制东方红一号卫星那样，大家无私奉献、自力更生、艰苦奋斗、大力协同，年轻人在这样的环境中耳濡目染、感同身受，在接续奋斗中实现了航天精神的传递。

　　征途漫漫 惟有奋斗

　　——这一路培养出了一支队伍，大批青年骨干在攻坚中挑大梁、担重任，成为接续奋斗的中坚力量

　　刘敏的航天路一开始也并非一帆风顺，相比现在的新人一年能打几十颗卫星的“幸福”，他直到工作的第五年才打了自己的第一颗星。

　　“用了18个月，克服重重困难把第一颗星干成——实践十八号卫星，即东方红五号卫星平台技术验证卫星。”刘敏说。但是由于火箭飞行出现异常，发射任务失利。

　　那天，型号牵头人周志成院士也在发射现场。在刘敏这样的年轻人印象中，周院士一直是光辉、高大的形象。但那一刻他站在周院士身边，看见周院士眼里的泪水、两鬓的白发，突然觉得特别亲切，内心有股暖流在升腾。“周院士也非常难过，但他还是强忍眼泪鼓舞我们，‘这次失败了，但不能阻止我们前进的脚步……’”

　　第二天，刘敏坐航班回到北京，在食堂打饭时听见电视节目正播放国歌，听到国歌声的刘敏再也忍不住，泪水夺眶而出，“我在心里下定决心，无论如何要把这个卫星打成。”

　　从2017年8月开始，用了两年多时间，到2019年12月27日，东方红五号卫星平台首飞试验星——实践二十号发射成功，刘敏终于见证了自己参与研制的第一颗卫星上天。

　　刘敏会把这次“失败又站起来”的经历讲给团队新人，感慨他们“赶上了航天事业蓬勃发展的时代”，当年自己刚工作时要经历五六年才能打一颗星，现在的新人干一年就能打自己研制的星，他希望新入职的同事永远不要经历任务失败的痛苦。“一步一步干，以质量为第一，保证任务成功。”

　　虽然工作忙、出差多，但刘敏也会照顾团队里的年轻人抓紧解决“终身大事”。“好多人还没对象，一到周末，有的要去相亲，我肯定把班给排出来，该回北京相亲就去相亲，大家相处的氛围特别好，临时有事都能互相顶班，因为每个人都把业务链走熟了，不论谁的活儿都能有人顶上去。”

　　回顾低轨卫星研制历程，刘敏感触：“这一路培养出了一支队伍，大批青年骨干在攻坚中挑大梁、担重任，成为接续奋斗的中坚力量，保证了航天事业后继有人，永远朝气蓬勃。”

　　苍穹为证，初心如磐。从图纸上的勾勒到星河间的纵横，低轨卫星研制团队以航天精神为力量源泉，在荒芜中开辟坦途，在未知中铸就可靠，让满天中国“星斗”闪耀太空。

　　“十五五”规划已经明确，要加快低轨卫星互联网组网，并将天地一体信息网络纳入新型基础设施建设，加快航天等战略性新兴产业发展。

　　“卫星互联网星座的发展是必然趋势。我们正好走在这个时代、这个领域发展的最前沿。”刘敏说，“这就要求我们继续坚持体系化攻关，团结一条心、拧成一股劲、下好一盘棋，继续把卫星互联网织好、用好、发展好，助力我国的卫星互联网系统、卫星互联网事业走在世界最前端。”