“3、2、1，點(diǎn)火！”甘肅酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，一枚火箭騰空而起，直刺蒼穹。今天（5月31日）上午7時(shí)39分，谷神星一號(hào)遙十二運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空，將“極光星座01星、02 星”激光通信試驗(yàn)遙感衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，飛行試驗(yàn)成功。
本文圖片均為“復(fù)旦大學(xué)”微信公眾號(hào) 圖
其中，“極光星座01星”有一個(gè)特別的名字——復(fù)旦信息星，是復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院（下文簡稱：信息學(xué)院）的冠名星。中國科學(xué)院院士、電磁波與遙感科學(xué)專家、信息學(xué)院教授金亞秋為之命名。
復(fù)旦大學(xué)黨委書記裘新、副校長汪源源及院系、職能部門代表在現(xiàn)場(chǎng)觀禮。
復(fù)旦信息星：“我已進(jìn)入太空，感覺良好！”
面向我國未來空間基礎(chǔ)設(shè)施和戰(zhàn)略需求，復(fù)旦信息星作為“極光星座”12顆衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃中的“01星”，在軌期間將重點(diǎn)探索星間激光通信和衛(wèi)星光學(xué)遙感，結(jié)合衛(wèi)星地面站接收與AI大數(shù)據(jù)融合處理。
金亞秋院士指導(dǎo)衛(wèi)星研制
截至發(fā)稿時(shí)，這顆滿載新原理、新技術(shù)、新方案、新儀器設(shè)備和新材料的通信遙感“試驗(yàn)星”已到達(dá)535公里高度的近地軌道。在太空環(huán)境中，衛(wèi)星緩緩展開太陽能帆板，露出金亞秋設(shè)計(jì)的LOGO。遙測(cè)數(shù)據(jù)顯示，各分系統(tǒng)狀態(tài)良好。
復(fù)旦信息星Logo
接下來，兩顆衛(wèi)星迅速拉開彼此距離，建立穩(wěn)定的激光通信鏈路，驗(yàn)證從300公里至4000公里不同星間距下寬帶星間激光通信，測(cè)試星間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的高速穩(wěn)定傳輸。
從2G到5G，通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)一直以陸基網(wǎng)絡(luò)為主，而未來的6G建設(shè)的代表性特征是“空天地海一體化”，構(gòu)建一張包括高中低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的全球廣域覆蓋的三維立體網(wǎng)絡(luò)，讓萬物互聯(lián)，也以高質(zhì)量信息化建設(shè)保衛(wèi)國家安全、提升國民經(jīng)濟(jì)效率。
硬核科技揭秘：復(fù)旦人做了哪些努力？
通信載荷是衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)其信號(hào)接收、變換、放大和發(fā)送功能的核心組件。復(fù)旦信息星的載荷和平臺(tái)由金亞秋院士團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜的復(fù)旦大學(xué)上海市科委低軌衛(wèi)星通信與應(yīng)用工程技術(shù)研究中心、上海市教委低軌衛(wèi)星通信技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，與北京極光星通科技有限公司、航天八院805所下屬埃依斯公司等聯(lián)合研制。
“很多通信的新技術(shù)，終于有機(jī)會(huì)在太空中驗(yàn)證了！復(fù)旦電磁波信息科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任張俊文興奮地表示，“在軌期間，復(fù)旦將聯(lián)合極光星通團(tuán)隊(duì)開展星間激光通信鏈路測(cè)試和驗(yàn)證，構(gòu)建激光通信在軌實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展在軌激光通信的先進(jìn)信號(hào)處理研究”。從前期論證、設(shè)計(jì)，到后期功能處理、搭載，有復(fù)旦團(tuán)隊(duì)的努力。
實(shí)驗(yàn)室正在驗(yàn)證的毫米波和激光融合通信樣機(jī)
信息學(xué)院二樓，院長遲楠團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室里，擺滿了精密的光學(xué)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)室正研制著一系列面向低軌衛(wèi)星空間通信應(yīng)用的新一代的激光、毫米波和太赫茲傳輸樣機(jī)。團(tuán)隊(duì)還曾赴長春、武漢、連云港進(jìn)行不同環(huán)境和距離的外場(chǎng)測(cè)試，特別是近期團(tuán)隊(duì)在連云港進(jìn)行了超過30公里的跨海灣拉距測(cè)試，對(duì)這些激光、毫米波和太赫茲等樣機(jī)進(jìn)行了地面驗(yàn)證。
衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)接收天線系統(tǒng)
復(fù)旦信息星在太空中收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將通過復(fù)旦大學(xué)江灣校區(qū)交叉二樓樓頂?shù)男l(wèi)星遙感數(shù)據(jù)接收站傳回地面。這個(gè)5.4米口徑的拋物面天線，能將衛(wèi)星發(fā)射的數(shù)據(jù)信號(hào)有效接收、聚焦、傳輸至學(xué)院機(jī)房，供各實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行后端信息處理，形成“衛(wèi)星地面站-星間-星地-天地一體”數(shù)據(jù)閉環(huán)。
衛(wèi)星接收天線
學(xué)院團(tuán)隊(duì)則發(fā)揮研究特長，深耕一手?jǐn)?shù)據(jù)、運(yùn)用有效分析手段開展協(xié)同驗(yàn)證及系統(tǒng)測(cè)試。
同時(shí)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)融合和人工智能手段，進(jìn)行圖像信息融合和信息處理，優(yōu)化圖像處理算法，讓數(shù)據(jù)識(shí)別的準(zhǔn)度和精度更上一層樓。
得益于低軌衛(wèi)星高度與攝像頭精度，目前的紅外遙感已能夠形成較高分辨率的地面圖像，加以規(guī)范合理利用，衛(wèi)星遙感技術(shù)將在森林火災(zāi)、自然災(zāi)害的預(yù)警重建，安全城市、智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)等智能場(chǎng)景應(yīng)用中大放異彩。
這個(gè)產(chǎn)學(xué)研育人平臺(tái)將“星”化作夢(mèng)想的帆槳
“信息學(xué)院是一個(gè)多學(xué)科交叉學(xué)院，研究團(tuán)隊(duì)也需要跨學(xué)科背景的人才相互配合。因此，我們亟需優(yōu)質(zhì)的項(xiàng)目平臺(tái)聚攏人才、發(fā)揮交叉優(yōu)勢(shì)。”信息學(xué)院副院長詹義強(qiáng)教授表示，“現(xiàn)在的這個(gè)衛(wèi)星就是一個(gè)非常好的平臺(tái)”。
光伏實(shí)驗(yàn)室
他的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)此次復(fù)旦信息星搭載的新型光伏組件研發(fā)。作為空間中衛(wèi)星的主要能量來源，太陽能帆板的研發(fā)過程中所需要的科學(xué)與技術(shù)豐富多元，涉及包括、但不限于半導(dǎo)體器件物理、半導(dǎo)體光電子學(xué)、電子電路設(shè)計(jì)等諸多方面，最終才能將實(shí)驗(yàn)成果成功應(yīng)用在衛(wèi)星上。因此，組內(nèi)聚集了許多物理、化學(xué)、材料、電子等各背景的復(fù)合人才。通過不斷的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，詹義強(qiáng)團(tuán)隊(duì)試圖尋找一種兼具穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性的新型光伏材料，以期未來替代造價(jià)昂貴的砷化鉀太陽能板，為衛(wèi)星插上夢(mèng)想的帆槳，未來還有機(jī)會(huì)推廣民用，成為造價(jià)更低廉的光伏材料。
不同光伏材料試驗(yàn)切片
詹義強(qiáng)團(tuán)隊(duì)中還有人工智能背景的博士研究生，運(yùn)用“AI for science”（注：科學(xué)智能）搭建算法來預(yù)測(cè)合適材料。AI能從茫茫幾萬種化學(xué)材料中定向篩選出幾種穩(wěn)定的新型材料，研究人員再將它們送入實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證性能。在AI的幫助下，團(tuán)隊(duì)一位本科生預(yù)測(cè)并制備了一種全新的材料。
做“頂天立地”的科研，離不開一流的科研平臺(tái)，也少不了高效的成果轉(zhuǎn)化環(huán)境。
中心授牌
2021年4月8日，上海市科委為復(fù)旦大學(xué)上海低軌衛(wèi)星工程技術(shù)研究中心授牌，主研低軌衛(wèi)星核心芯片、新頻譜通信和大數(shù)據(jù)融合，進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研融合。隨后，成立上海市低軌衛(wèi)星通信技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，匯聚相關(guān)方向優(yōu)勢(shì)科研力量總計(jì)百余人，服務(wù)國家重大戰(zhàn)略，立足復(fù)旦一流學(xué)科基礎(chǔ)，開展基礎(chǔ)理論和技術(shù)應(yīng)用人才培養(yǎng)。
復(fù)旦信息星的發(fā)射“只是一個(gè)序幕”，信息學(xué)院的下一顆技術(shù)試驗(yàn)星正在籌備中。詹義強(qiáng)和張俊文期待，“讓更多新的技術(shù)能夠得到上天應(yīng)用的機(jī)會(huì)”，提升復(fù)旦空天信息基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用研究的能級(jí)。