發布時間：2022年9月26日
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2021年3月19日，美國NOAA-17號氣象衛星突然“解體”。盡管NOAA-17已退役，其原因不明的解體仍引人擔憂，且解體后的大小碎片也威脅到其他航天器。
今年年初，一顆編號為49863的空間碎片與我國清華科學衛星“擦肩而過”，最近距離僅為14.5米，十分驚險。
不久前，SpaceX提交給美國聯邦通信委員會的文件披露，去年俄羅斯進行反衛星試驗，產生超過1500塊碎片云。為躲避碎片，星鏈衛星進行了多達1700次避讓。
隨著人們太空活動逐漸頻繁，航天器不斷增加，各種空間碎片、太空垃圾也呈指數級增長。為預防太空“交通事故”發生，確保航天器安全在軌工作，人們通常會避讓、拖拽或摧毀太空垃圾。但所有這些操作的前提是，能夠進行精準空間環境探測——要看到太空目標靠近，并精準計算其軌道。
提到空間環境探測，不能不說我國首個天基空間環境探測系統——試驗六號衛星系統和它的型號總設計師——中科院微小衛星創新研究院副院長胡海鷹。
比“大海撈針”更難
在距我們3.6萬千米外的地球同步軌道上，一塊1米見方的衛星碎片一閃而過。雖是電光石火的一瞬間，但試驗六號衛星系統已將其精準“拿捏”。
“試驗六號衛星系統主要用于空間環境探測，從而保護航天器安全。”胡海鷹告訴《中國科學報》，“這些目標碎片就像海洋中的魚，我們首先要確保看得到，能區分出它們是什么，追蹤其行跡，然后計算、預測其軌道，才能將它們‘管’起來。”
伴隨著人類日益頻繁的太空探索活動，發射升空的各類航天器越來越多，在太空中留下了大量空間碎片。這些太空碎片飄移速度很快，十分危險。比如，AK47步槍子彈出膛速度為710米/秒，彈頭重約8克，其動能足以在100米內穿透1厘米厚的鋼板。而太空碎片的速度是7.5千米/秒，即使彈頭大小的太空金屬碎片也能輕松打穿衛星。
一旦太空碎片撞上正在工作的衛星、空間站，就是一場慘烈的太空“交通事故”。
“這些太空碎片不但速度很快，而且很小，只有一兩平方米，光線暗淡。”胡海鷹介紹，人類肉眼能看見最暗淡的星是6等星（恒星亮度類別，星等越大亮度越小），而在地球同步帶上，這些碎片暗淡到只有14至15等星。當星等降到15等，亮度約是肉眼可見星的1/1000。
試驗六號衛星從低軌看地球同步帶的目標，距離有3.6萬千米，其難度比“大海撈針”更大。
2008年，我國正式立項啟動“創新三號”衛星研制，胡海鷹擔任衛星總體副主任設計師。2013年，衛星順利發射升空，多項技術指標達到國內領先，得到用戶廣泛好評。
一年后，年僅36歲的胡海鷹面向國家重大需求，出任試驗六號衛星總設計師，提出由3顆星組成星座系統（試驗六號衛星系統），以實現對空間環境的更佳探測。2021年4月，試驗六號03星發射升空并順利進入預定軌道。我國不僅建成了首個具有完全自主知識產權的天基空間環境探測系統，更有了太空邊疆的“安全衛士”。
“太空中，中國的航天器不斷增多，它們的安全需要有人來戍衛。”胡海鷹說，“戍衛航天器的，不是普通戰士，而是擁有高技術的衛星。戍守好天上邊疆，是航天人的職責所在。”
認準目標干到底
將衛星準確送入預定軌道是一項名副其實的“大系統工程”。各協作單位和團隊之間的“協同”自然成為最大挑戰。
“我們搞總體工作，知道任務的需求在哪兒，然后提出一些方案，但工程實施中涉及時間上、技術上、接口上的協同，還有大家意識方面的協同。”胡海鷹說，“比如試驗六號衛星系統在研制過程中，配合單位有五六十家，各單位按方案進行工作，但不同單位有不同的認識和理解，所以要統一認識、協同攻關，把所有工作集成起來進行驗證，然后送上天。”
各協作單位統一認識后，將“想法變現”的過程依然困難重重。胡海鷹舉例說，在“天對天自動閉環跟蹤”方面，從原理設計到電腦仿真都非常順暢，包括大視場引導、小視場快速跟蹤在內的理念“紙上得來”都很容易，但要把它送上天，實際工作中卻要克服很多具體困難。
2010年，胡海鷹等人終于完成單機協同，將方案變成樣機，又將工程樣機做成“正樣”。團隊信心滿滿，開始外場實驗。當時7天內目標有10次從天上劃過的機會，但“那個設備一動不動，軟件也沒反應，10次自動跟蹤機會一次也沒跟上。整個實驗完全失敗了”。
事后胡海鷹分析，跟蹤是個聯動過程，有不同設備之間的協作，也有軟硬件方面的匹配。一開始大家對困難預料不足，因為系統是多家單位做的，存在系統間的不匹配問題。
此后兩年，胡海鷹等人在系統匹配方面狠下功夫，改變跟蹤策略，優化圖像處理，完善軟件算法，又在此基礎上做了10多次外場實驗。2012年，團隊終于在吉林白城場外實驗中取得圓滿成功。
“我記得很清楚，同樣是7天10次機會，全部在軌實現了自動跟蹤。”回憶起10年前的成功實驗，胡海鷹仍難掩興奮。
“最拼的那個人”
國家在召喚，唯有迎難而上。
胡海鷹作為型號總設計師簽下工程任務責任狀，帶領團隊成員經過7年的摸爬滾打，對空間環境探測方法進行了體系化的創新理論設計和試驗驗證，設計了高、低軌道衛星構成的多星組網方式，首次提出利用多手段聯合探測識別空間環境等8項核心技術，攻克了平臺與轉臺復合控制等6項“卡脖子”難題，終于建成我國首個天基空間環境探測系統——試驗六號衛星系統。
而胡海鷹本人，也被大家稱為團隊中“最拼的那個人”。
扎根航天事業16年，胡海鷹先后完成了多個極具挑戰性的衛星型號研制任務。為此，他一直奔波在路上，每年出差僅飛機就要坐130多趟。如果連續兩天出現在家里，女兒就會覺得奇怪：“爸爸，你怎么還不出差？”
不是出差，就是加班或開會，因為單位離家較遠，胡海鷹經常早出晚歸，很少陪伴孩子。所幸家人給予了足夠的理解和支持，甚至有點兒讓他覺得這種狀態“理所當然”。
“這樣對孩子也有一定好處。”胡海鷹說，“孩子知道我在做什么，也明白大家資質都差不多，如果自己不付出努力，憑什么會比別人做得好的道理。”
胡海鷹很“拼”。他帶領的團隊里，每一個人都很“拼”。
“這實際上是一種傳承。這個領域競爭激烈，我們一直在衛星研制前沿。在一個分得很細的領域深耕靠的就是積累和傳承，前輩航天人的言傳身教和科學家精神發揮了很強的引領作用。”胡海鷹說，“航天人尤其需要‘一旦認準方向、堅持不懈地做，就一定能把它做出來’的信念。同時，團隊協作精神也必不可少。”
胡海鷹常常把“我們一起學習，把這個難關攻下來”等話掛在嘴邊。他搶時間、帶頭拼，向年輕人傳授經驗，更傳遞信念，在言傳身教中體現了新時代航天人的鮮明品格和時代擔當。胡海鷹堅信，航天精神會在同頻共振中一代接一代傳遞下去。
（原載于《中國科學報》 2022-09-22 第4版 人物）