科创中国

团标《立方星内部载荷设计要求》T/YH-1019-2020是中国宇航学会标准化分会发布的2018年宇航团体标准计划项目之一，项目计划编号为NP2017S3。该标准由长沙天仪空间科技研究院有限公司提出，由中国宇航学会标准化分会归口，由长沙天仪空间科技研究院有限公司牵头并联合酒泉卫星发射中心技术部负责起草。

立方星经过多年的发展，立方星内部载荷也多种多样，对立方星内部载荷结构也提出了不同的要求。各立方星研制单位、立方星内部载荷研制单位设计过众多立方星内部载荷结构，很多已经经历过环境试验、发射、在轨运行的考验，对立方星内部载荷结构在技术要求、质量保证和交货准备等方面均有详细的要求，也积累了丰富的经验，该标准的内容是在这些技术积累上凝练而来，具有一定的继承性。天仪研究院按照该标准的要求进行了十多颗立方星近三十个内部载荷结构的设计，这些载荷也经历了地面环境试验、发射、在轨运行的考验，到目前为止状态良好。

根据该标准设计立方星载荷结构能够规避一些历史性的设计错误，减少部分试验成本，设计出的立方星内部载荷结构更加适应立方星及立方星载荷的需求，可以缩短设计周期，提高产品的一致性与可靠性，经济效益显著。该标准在2018年完成初稿，在完成初稿之前，标准中的设计理念已经在天仪研究院的多颗科研星上开始了验证工作，天格计划就是其中之一。

“天格计划”，全称“空间分布式伽马射线暴探测网”（Gamma Ray Integrated Detectors, GRID），寓意“天道酬勤，格物致知”，是一项专门用于探测短伽马射线暴的天文探测项目。该项目由清华大学发起，天仪研究院为工程任务总体，还将联合国内外高校相关院系共同研制、开发短伽马射线暴探测微小卫星。 

天格计划的目标是利用微小卫星搭建全天伽马射线监视网络，用以探测和定位来自宇宙的一类天文现象——伽马射线暴。天格计划预计利用10-30颗立方星在500-600公里的低地球轨道进行组网，在2018～2023年内逐步完成。不同于传统大卫星搭载大载荷的天文项目形式，天格计划通过立方星组网的形式，不仅可以实现类似的功能，还能降低风险与成本。

不同于其他项目，天格计划的重要目标之一是学生培养，是一个真正意义的学生项目，学生团队的工程化经验相对薄弱，在完成原理样机设计，同步寻求搭载验证机会时，了解到天仪研究院规划了一颗科学试验卫星的发射任务，任务轨道与天格载荷的设计需求吻合度较好，而且还有0.5U左右的空间，但是离发射只有5个多月的时间。如何在这么短的时间内完成载荷设计、对接、环境试验等工作是一个不小的挑战。因此清华与天仪的联合团队在设计时，采用了《立方星内部载荷设计要求》的相关理念，以接口数据单的形式，对天格载荷的安装面、质量特性、刚度和强度、表面处理方式、载荷结构热设计、材料选择以及连接和紧固等方面进行了明确的约定。让载荷与平台的资源尽量匹配，极大的缩短了新增载荷时，与平台联合设计的时间，相关特性参数与平台匹配良好，最终赶在卫星总装前完成了载荷的设计、联试与相关试验。

2018年10月29日 10月29日8点43分，天仪研究院自主研制的四颗卫星搭载长征二号丙型运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。其中，铜川一号是“天格计划”首发验证试验卫星。

2018年11月9日晚，天格载荷上电成功，11月14日，“天格计划”完成基本任务调试，通过了初步自检测试，表明载荷探测器的各项功能正常、符合设计指标，接下来学生团队逐步开展了各项定标测试和科学目标观测，取得了不错的科研成果，团队学生成员先后在中国天文学年会、国际空间科学大会（COSPAR）等国内外学术会议上进行报告，并在《EsperimentalAStronomy》杂志上撰写发表天格的第一篇科学论文。

2020年6月7日，清华大学2020年招生宣传片《追光少年》发布。其中的动人故事改编自清华大学“天格计划”的真实事件：讲述了一群21岁的少年，自主研发卫星载荷，并发射到了太空。在发射前一个月的时候，他们遇到了重重困难，却拼尽全力、绝不言弃。

下一阶段，“天格计划”将与20余所国内外高校合作，在导师团队、学生指导、人才培养、科学数据分析、后续卫星研制等方面开展深度合作。

撰稿人：

李晓明  长沙天仪空间科技研究院有限公司

许冬彦 中国航天标准化研究所