“3、2、1，點火！”甘肅酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，一枚火箭騰空而起，直刺蒼穹。5月31日上午7時39分，谷神星一號遙十二運載火箭成功發(fā)射升空，將“極光星座01星、02 星”激光通信試驗遙感衛(wèi)星送入預定軌道，飛行試驗成功。
其中，“極光星座01星”有一個特別的名字——復旦信息星，是復旦大學信息科學與工程學院（下文簡稱：信息學院）的冠名星。中國科學院院士、電磁波與遙感科學專家、信息學院教授金亞秋為之命名。
復旦大學黨委書記裘新、副校長汪源源及院系、職能部門代表在現(xiàn)場觀禮。
復旦信息星：“我已進入太空，感覺良好！”
面向我國未來空間基礎設施和戰(zhàn)略需求，復旦信息星作為“極光星座”12顆衛(wèi)星發(fā)射計劃中的“01星”，在軌期間將重點探索星間激光通信和衛(wèi)星光學遙感，結合衛(wèi)星地面站接收與AI大數(shù)據融合處理。
金亞秋院士指導衛(wèi)星研制
截至發(fā)稿時為止，這顆滿載新原理、新技術、新方案、新儀器設備和新材料的通信遙感“試驗星”已到達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，露出金亞秋設計的LOGO。遙測數(shù)據顯示，各分系統(tǒng)狀態(tài)良好。
復旦信息星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，驗證從300公里至4000公里不同星間距下寬帶星間激光通信，測試星間業(yè)務數(shù)據的高速穩(wěn)定傳輸。
從2G到5G，通信技術實現(xiàn)一直以陸基網絡為主，而未來的6G建設的代表性特征是“空天地海一體化”，構建一張包括高中低軌衛(wèi)星網絡在內的全球廣域覆蓋的三維立體網絡，讓萬物互聯(lián)，也以高質量信息化建設保衛(wèi)國家安全、提升國民經濟效率。
硬核科技揭秘：復旦人做了哪些努力？
通信載荷是衛(wèi)星實現(xiàn)其信號接收、變換、放大和發(fā)送功能的核心組件。復旦信息星的載荷和平臺由金亞秋院士團隊領銜的復旦大學上海市科委低軌衛(wèi)星通信與應用工程技術研究中心、上海市教委低軌衛(wèi)星通信技術協(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，終于有機會在太空中驗證了！”復旦電磁波信息科學教育部重點實驗室副主任張俊文興奮地表示，“在軌期間，復旦將聯(lián)合極光星通團隊開展星間激光通信鏈路測試和驗證，構建激光通信在軌實驗平臺，開展在軌激光通信的先進信號處理研究。”從前期論證、設計，到后期功能處理、搭載，有復旦團隊的努力。
實驗室正在驗證的毫米波和激光融合通信樣機
信息學院二樓，院長遲楠團隊的實驗室里，擺滿了精密的光學平臺，實驗室正研制著一系列面向低軌衛(wèi)星空間通信應用的新一代的激光、毫米波和太赫茲傳輸樣機。團隊還曾赴長春、武漢、連云港進行不同環(huán)境和和距離的外場測試，特別是近期團隊在連云港進行了超過30公里的跨海灣拉距測試，對這些激光、毫米波和太赫茲等樣機進行了地面驗證。
衛(wèi)星遙感數(shù)據接收天線系統(tǒng)
復旦信息星在太空中收集的實驗數(shù)據將通過復旦大學江灣校區(qū)交叉二樓樓頂?shù)男l(wèi)星遙感數(shù)據接收站傳回地面。這個5.4米口徑的拋物面天線，能將衛(wèi)星發(fā)射的數(shù)據信號有效接收、聚焦、傳輸至學院機房，供各實驗團隊進行后端信息處理，形成“衛(wèi)星地面站-星間-星地-天地一體”數(shù)據閉環(huán)。
衛(wèi)星接收天線
學院團隊則發(fā)揮研究特長，深耕一手數(shù)據、運用有效分析手段開展協(xié)同驗證及系統(tǒng)測試。同時，運用大數(shù)據融合和人工智能手段，進行圖像信息融合和信息處理，優(yōu)化圖像處理算法，讓數(shù)據識別的準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)星遙感技術將在森林火災、自然災害的預警重建，安全城市、智慧農業(yè)建設等智能場景應用中大放異彩。
這個產學研育人平臺，將“星”化作夢想的帆槳
“信息學院是一個多學科交叉學院，研究團隊也需要跨學科背景的人才相互配合。因此，我們亟需優(yōu)質的項目平臺聚攏人才、發(fā)揮交叉優(yōu)勢。”信息學院副院長詹義強教授表示，“現(xiàn)在的這個衛(wèi)星就是一個非常好的平臺”。
光伏實驗室
他的團隊負責此次復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與技術豐富多元，涉及包括、但不限于半導體器件物理、半導體光電子學、電子電路設計等諸多方面，最終才能將實驗成果成功應用在衛(wèi)星上。因此，組內聚集了許多物理、化學、材料、電子等各背景的復合人才。通過不斷的實驗測試，詹義強團隊試圖尋找一種兼具穩(wěn)定性與經濟性的新型光伏材料，以期未來替代造價昂貴的砷化鉀太陽能板，為衛(wèi)星插上夢想的帆槳，未來還有機會推廣民用，成為造價更低廉的光伏材料。
不同光伏材料試驗切片
詹義強團隊中還有人工智能背景的博士研究生，運用“AI for science”（注：科學智能）搭建算法來預測合適材料。AI能從茫茫幾萬種化學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驗室中驗證性能。在AI的幫助下，團隊一位本科生預測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，也少不了高效的成果轉化環(huán)境。
中心授牌
2021年4月8日，上海市科委為復旦大學上海低軌衛(wèi)星工程技術研究中心授牌，主研低軌衛(wèi)星核心芯片、新頻譜通信和大數(shù)據融合，進一步推進產學研融合。隨后，成立上海市低軌衛(wèi)星通信技術協(xié)同創(chuàng)新中心，匯聚相關方向優(yōu)勢科研力量總計百余人，服務國家重大戰(zhàn)略，立足復旦一流學科基礎，開展基礎理論和技術應用人才培養(yǎng)。
復旦信息星的發(fā)射“只是一個序幕”，信息學院的下一顆技術試驗星正在籌備中。詹義強和張俊文期待，“讓更多新的技術能夠得到上天應用的機會”，提升復旦空天信息基礎科學與應用研究的能級。
