小衛(wèi)星，大未來(lái)
——訪(fǎng)上海微小衛(wèi)星工程中心梁廣研究員

梁廣成為本期啟明星采訪(fǎng)對(duì)象，主要是因?yàn)樵?018星友頒證交流會(huì)上，他的自我介紹讓我們記住了他。而就在前不久，上海市領(lǐng)導(dǎo)又專(zhuān)程到上海微小衛(wèi)星工程中心調(diào)研。相關(guān)報(bào)道特別點(diǎn)明小衛(wèi)星研發(fā)制造可進(jìn)一步提升上海科創(chuàng)中心建設(shè)的實(shí)力，也能為經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供手段和動(dòng)能。也因?yàn)檫@樣的背景，我們采訪(fǎng)了位于張江的上海微小衛(wèi)星工程中心的梁廣博士。

梁廣

小年紀(jì)，大擔(dān)當(dāng)

梁廣1983年出生于湖南懷化，這也是著名軍事家粟裕大將的故鄉(xiāng)。梁廣的父親曾是一所中學(xué)的校長(zhǎng)，但因?yàn)榱簭V上面有4個(gè)姐姐，要供養(yǎng)5個(gè)孩子，生活壓力可以想見(jiàn)，但父母還是很重視孩子的教育，梁廣的姐姐有念到大專(zhuān)和本科的。姐姐們和梁廣年齡相差不小，因此也都對(duì)他呵護(hù)有加。梁廣5歲開(kāi)始上小學(xué)，在年級(jí)中通常都是最小的那一個(gè)，但學(xué)習(xí)成績(jī)卻沒(méi)有因?yàn)槟昙o(jì)小而受到影響，初中考入了懷化較好的學(xué)校，高中也是直接保送的。高考時(shí)，他的分?jǐn)?shù)與北京大學(xué)的錄取分?jǐn)?shù)線(xiàn)只差兩分，被國(guó)防科技大學(xué)錄取了，但因?yàn)椴幌矚g這個(gè)專(zhuān)業(yè)，也因?yàn)橛X(jué)得自己還可以再?lài)L試一次，所以他放棄了國(guó)防科大，準(zhǔn)備復(fù)讀一年再考。未曾料想考試前發(fā)生意外導(dǎo)致受傷，臨考前才醒過(guò)來(lái)，這樣考試時(shí)多少受到影響，最終未能圓自己的清華夢(mèng)，而被廈門(mén)大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)錄取。未能考進(jìn)自己理想大學(xué)的這個(gè)小挫折對(duì)于讀書(shū)一直很順利的梁廣來(lái)說(shuō)也許是一種磨礪，畢竟人生的道路上誰(shuí)也不可能一帆風(fēng)順。

2001年，梁廣入讀廈門(mén)大學(xué)，廈大以漂亮聞名，但這里也很寬容，鼓勵(lì)學(xué)生參與校內(nèi)外各種社會(huì)活動(dòng)。梁廣在校期間參與了很多校園競(jìng)賽，如全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽和“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽等，而且分別獲得了國(guó)家二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)和省三等獎(jiǎng)。他在大三時(shí)就加入了陳忠教授的實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)，從而較早得到了科研的培養(yǎng)和鍛煉。可以看出，梁廣的4年大學(xué)生活十分豐富和充實(shí)，用他的話(huà)說(shuō)：“廈門(mén)大學(xué)是一所漂亮、包容度也很高的學(xué)校?！?/p>

由于大學(xué)時(shí)成績(jī)優(yōu)異，梁廣獲得保送資格，被免試推薦到中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所讀研。在合肥的中國(guó)科技大學(xué)代培一年后，他2006年即到微系統(tǒng)所邊學(xué)習(xí)、邊做科研?？茖W(xué)院的培養(yǎng)方式基本上是把研究生當(dāng)職工使用，以工促學(xué)，所以那時(shí)梁廣就開(kāi)始參與一些背景型號(hào)預(yù)研項(xiàng)目的研究。類(lèi)似梁廣這種依托項(xiàng)目邊學(xué)習(xí)邊做科研的研究生培養(yǎng)模式在中科院已是比較普遍，只是梁廣所在的研究所因微小衛(wèi)星研制任務(wù)下達(dá)得較緊迫而執(zhí)行得更徹底。2003年12月，在中科院統(tǒng)一部署下，上海微系統(tǒng)所、上海技術(shù)物理研究所聯(lián)合上海航天技術(shù)研究院、上海電信等單位組成的中科院小衛(wèi)星工程部改名并成立上海微小衛(wèi)星工程中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“工程中心”）。工程中心主要從事微小衛(wèi)星的設(shè)計(jì)、研發(fā)，工程中心成立至今已成功研制包括新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、悟空號(hào)、墨子號(hào)、天宮二號(hào)伴隨衛(wèi)星等38顆衛(wèi)星，成為我國(guó)科學(xué)衛(wèi)星領(lǐng)域的主力軍。2014年7月，中科院又啟動(dòng)了“率先行動(dòng)”計(jì)劃暨分類(lèi)改革，上海微小衛(wèi)星工程中心成為首批5個(gè)試點(diǎn)創(chuàng)新研究院之一，成立了中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院。

上海微小衛(wèi)星工程中心研制的衛(wèi)星時(shí)間表

梁廣碩博連讀時(shí)師從余金培研究員。余老師是科學(xué)衛(wèi)星方面的元老，是神州七號(hào)伴星、墨子號(hào)伴星的主要設(shè)計(jì)者及其他先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)衛(wèi)星的重要設(shè)計(jì)者，他也是梁廣科研生涯中的重要領(lǐng)路人。由于多次涉及伴星這一概念，我們請(qǐng)梁廣稍做介紹，他說(shuō)目前我們的航天系統(tǒng)大都是基于微小衛(wèi)星和伴隨飛行衛(wèi)星的協(xié)同系統(tǒng)，即利用一顆微小衛(wèi)星對(duì)主星開(kāi)展空間操作和伴隨飛行，或多顆微小型航天器在軌配合形成網(wǎng)絡(luò)化、自主化異構(gòu)協(xié)作系統(tǒng)，通過(guò)保持一定的空間構(gòu)型或操作方位協(xié)同工作，聯(lián)合發(fā)揮效能。

2010年，梁廣博士畢業(yè)后留所工作，入職于中科院上海微小衛(wèi)星工程中心。其實(shí)，梁廣所學(xué)的電子通訊專(zhuān)業(yè)很熱門(mén)，找工作相對(duì)容易。梁廣坦言，當(dāng)時(shí)除了可以留在研究所工作外，也有企業(yè)提供了薪酬幾倍的工作機(jī)會(huì)，但考慮到研究所和導(dǎo)師對(duì)自己的栽培，還是希望能在專(zhuān)業(yè)十分對(duì)口的崗位上報(bào)效祖國(guó)。而另一方面，以博士身份直接留所工作其實(shí)也是較難的，但由于小衛(wèi)星事業(yè)發(fā)展亟須一批優(yōu)秀人才，研究所對(duì)自己培養(yǎng)的學(xué)生知根知底，更重要的是梁廣在科研和工程實(shí)踐中已經(jīng)表現(xiàn)出了較強(qiáng)的能力。例如，他在研究生階段就已經(jīng)開(kāi)始負(fù)責(zé)一些項(xiàng)目的研發(fā)，完成了基于DBF（數(shù)字波束形成技術(shù)，廣泛應(yīng)用于陣列信號(hào)處理領(lǐng)域）的星載相控陣（如61通道16波束發(fā)射相控陣、19通道7波束相控陣）樣機(jī)的研發(fā)，這是通信衛(wèi)星上的核心關(guān)鍵部件。事實(shí)上，小衛(wèi)星研究團(tuán)隊(duì)十分年輕，“不按資排輩、以重大成果產(chǎn)出為導(dǎo)向”的體制機(jī)制激發(fā)了年輕人的積極性和創(chuàng)造力。

小衛(wèi)星，大容量

在大致介紹了自己入職前的經(jīng)歷后，梁廣對(duì)目前所從事的科研工作做了介紹。其實(shí)說(shuō)起衛(wèi)星及其用途，我們大多數(shù)人并不陌生，所謂衛(wèi)星就是通過(guò)火箭等運(yùn)載設(shè)備發(fā)送到外層空間不同軌道高度、執(zhí)行某種任務(wù)的裝置（行話(huà)叫載荷）。如裝有照相設(shè)備的衛(wèi)星用于拍照、偵察、調(diào)查資源，監(jiān)測(cè)地球氣候和污染等；裝有空間科學(xué)設(shè)備的衛(wèi)星可用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)與探測(cè)；裝有通信設(shè)備的衛(wèi)星可用于廣播、電視、電話(huà)、數(shù)據(jù)通信的信號(hào)傳輸?shù)?。只是在我們不少人的理解中，衛(wèi)星大多是一個(gè)“大家伙”，重則達(dá)噸，所以每發(fā)射一次都是大成本的投入，但近幾十年來(lái)隨著商業(yè)需求的不斷擴(kuò)增，人們對(duì)小型（重量達(dá)幾十至數(shù)百公斤）衛(wèi)星的需求不斷增加。也就是說(shuō)，除了保證國(guó)家需求外，小衛(wèi)星研制、發(fā)射的進(jìn)一步市場(chǎng)化、商業(yè)化已成為國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)。梁廣在碩士研究生的時(shí)候就開(kāi)始介入衛(wèi)星移動(dòng)通信方面的研究。以他的理解，在如今這樣一個(gè)信息大爆炸的時(shí)代，建設(shè)融語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻為一體的全球“信息高速公路”終將成為世界各國(guó)大力構(gòu)建的重要基礎(chǔ)設(shè)施。而構(gòu)成“信息高速公路”的核心是一個(gè)以光纜信息傳輸為主，輔以電纜、微波和衛(wèi)星等的覆蓋全球、大容量、高速率的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。地面光纖雖然具有帶寬大、可靠性高、低延遲等優(yōu)勢(shì)，但即使按最樂(lè)觀(guān)的成本和時(shí)間表，把世界用光纖連接起來(lái)仍需要10萬(wàn)億美元以上的投資和20年以上的時(shí)間。而建立衛(wèi)星通信支線(xiàn)網(wǎng)則相對(duì)迅速、安全，而且在全球互聯(lián)網(wǎng)接入時(shí)，衛(wèi)星通信顯示出許多較其他傳輸媒介優(yōu)越的特性：終端架設(shè)方便快捷，終端可以在邊遠(yuǎn)地區(qū)完全獨(dú)立地運(yùn)行，覆蓋面廣（跨國(guó)、跨洲或全球，還能克服海洋、沙漠、高山等自然地理障礙）、系統(tǒng)容量大、速率高，在提供互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入方面有巨大的潛力。

梁廣目前所在的中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院正在負(fù)責(zé)研制的全球多媒體衛(wèi)星系統(tǒng)（GMS）就是通訊、導(dǎo)航與遙感一體化的應(yīng)用衛(wèi)星星座系統(tǒng)，一旦投運(yùn)，用戶(hù)可以借助這類(lèi)衛(wèi)星在飛機(jī)、高鐵、輪船上直接聯(lián)網(wǎng)沖浪，享受寬帶的多媒體通信和導(dǎo)航等多種服務(wù)，同時(shí)還能與物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等應(yīng)用相結(jié)合，這也順應(yīng)了近年來(lái)衛(wèi)星朝著多載荷、多業(yè)務(wù)、多應(yīng)用方向發(fā)展的趨勢(shì)。這將是我國(guó)第一個(gè)兼容多媒體業(yè)務(wù)的低軌通信衛(wèi)星星座。說(shuō)到這里，梁廣應(yīng)我們要求，介紹了所謂的低軌道衛(wèi)星和高軌道衛(wèi)星：高軌道衛(wèi)星（距地面20000公里以上）雖然覆蓋面大，但存在時(shí)間延遲長(zhǎng)、一些地區(qū)信號(hào)弱、通訊感不強(qiáng)，地面終端不易于小型化（如手機(jī)等）、不適合移動(dòng)通訊等問(wèn)題；低軌衛(wèi)星（200～1 500公里之間）具有體積小、成本低、效益高、發(fā)射容易（不需要大型運(yùn)載工具且能夠一箭多星）、傳播損耗和延遲時(shí)間少、無(wú)高軌南山效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。作為地面通訊延伸和補(bǔ)充的GMS通過(guò)星座覆蓋可以較好地解決全球?qū)崟r(shí)覆蓋問(wèn)題，包括一些邊遠(yuǎn)、特殊地區(qū)（石油鉆井、科學(xué)考察和漁民出海等）的通訊難題，以往這些地區(qū)使用的海事衛(wèi)星價(jià)格昂貴，且為國(guó)外商業(yè)公司壟斷，隨著GMS通信衛(wèi)星的布局，這些邊遠(yuǎn)、特殊區(qū)域的通訊難題有望解決。也是因?yàn)橐陨媳尘昂吞攸c(diǎn)，GMS系統(tǒng)將納入籌建中的國(guó)家專(zhuān)項(xiàng)建設(shè)計(jì)劃“天地一體化”中，成為其重要組成部分。

梁廣在載荷暗室進(jìn)行測(cè)試

小團(tuán)隊(duì)，大視野

接下來(lái)，梁廣對(duì)他們研制中的GMS做了進(jìn)一步介紹（他是該衛(wèi)星工程副總指揮，同時(shí)負(fù)責(zé)衛(wèi)星載荷設(shè)計(jì)研制工作，這其中部分內(nèi)容也是他這次申報(bào)的啟明星的課題）：GMS采用高功能密度設(shè)計(jì)，具有高集成度、精致靈敏等特點(diǎn)，同時(shí)也兼顧了商業(yè)應(yīng)用的低成本設(shè)計(jì)。當(dāng)然，低軌衛(wèi)星仍然需要解決低軌高速運(yùn)動(dòng)下面臨的大動(dòng)態(tài)、切換頻繁等特殊問(wèn)題，這也是梁廣帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)正在攻克的難題。國(guó)際上類(lèi)似GMS衛(wèi)星系統(tǒng)的有美國(guó)的OneWeb商業(yè)衛(wèi)星星座計(jì)劃和埃隆·馬斯克公司的Starlink計(jì)劃。相比較這些國(guó)際巨頭，雖然作為后來(lái)者的我們目前在設(shè)計(jì)材料、器件工藝水平和關(guān)鍵技術(shù)上還有一定差距，但梁廣和他所在團(tuán)隊(duì)的小伙伴們信心滿(mǎn)滿(mǎn)，我們看見(jiàn)在研發(fā)實(shí)驗(yàn)室張貼著與國(guó)際水平對(duì)標(biāo)的時(shí)間表。事實(shí)上，國(guó)家與政府對(duì)這些面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的領(lǐng)域一直十分重視。由中科院微系統(tǒng)所、技物所、市科委和上海航天局等組建的上海微小衛(wèi)星工程中心（另一塊牌子是中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院）既是衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)單位，也是應(yīng)用制造的引領(lǐng)單位，這樣一種體制上的創(chuàng)新是希望力爭(zhēng)在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得重大進(jìn)展的同時(shí)，在關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域也能實(shí)現(xiàn)重大突破，并能有效帶動(dòng)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈的集聚與發(fā)展，包括衛(wèi)星的材料供應(yīng)鏈、應(yīng)用終端制造和應(yīng)用業(yè)務(wù)等，成為上海打響“上海制造”品牌的重要支撐。

梁廣參與研制的高分辨率微納衛(wèi)星

盡管年方35，但是因?yàn)閺难芯可鹁徒槿胂嚓P(guān)研究，因此他已是有十幾年研發(fā)經(jīng)歷的科研人員。梁廣在從事衛(wèi)星移動(dòng)通信和星載相控陣天線(xiàn)領(lǐng)域（星載相控陣天線(xiàn)技術(shù)是提高低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能的核心關(guān)鍵技術(shù)）的多年研究中，取得了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的領(lǐng)先技術(shù)成果，并通過(guò)多次衛(wèi)星在軌應(yīng)用驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的科學(xué)性。例如，他正在研制的“行云”衛(wèi)星系統(tǒng)主載荷是國(guó)內(nèi)第一個(gè)面向商業(yè)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)信息采集通信衛(wèi)星載荷，該載荷能力強(qiáng)，終端小巧，甚至可以與手機(jī)終端一體化集成，應(yīng)用到智能家居、智能物流、食品藥品生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)墓芾砗捅O(jiān)督中；他是國(guó)內(nèi)首個(gè)組網(wǎng)應(yīng)用的星座系統(tǒng)遙感30號(hào)衛(wèi)星星座的總體主任設(shè)計(jì)師；他負(fù)責(zé)的高分專(zhuān)項(xiàng)CX-6衛(wèi)星點(diǎn)播通信載荷首次實(shí)現(xiàn)了面向個(gè)人用戶(hù)的“即點(diǎn)即看即傳”的實(shí)時(shí)圖像傳輸業(yè)務(wù)，后續(xù)在推廣到其他衛(wèi)星中發(fā)揮了重要作用，并具備很好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

梁廣在研究中較強(qiáng)的技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新能力得到了領(lǐng)導(dǎo)和同行的認(rèn)可和肯定。目前他牽頭與承擔(dān)的項(xiàng)目有十幾個(gè)，包括今年入選的啟明星計(jì)劃、科技部重大專(zhuān)項(xiàng)課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、多項(xiàng)背景型號(hào)預(yù)研課題等，還入選了中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)，研究經(jīng)費(fèi)達(dá)上億元。今年3月，梁廣被任命為工程中心衛(wèi)星電子信息技術(shù)研究所所長(zhǎng)。說(shuō)起啟明星計(jì)劃，梁廣說(shuō)工程中心之前入選啟明星計(jì)劃的幾位前輩現(xiàn)在均已成為工程中心的領(lǐng)導(dǎo)和核心骨干，自己也應(yīng)以他們?yōu)榘駱?。?dāng)我們問(wèn)起曾訪(fǎng)問(wèn)過(guò)的該中心2010年入選啟明星陳宏宇的近況時(shí)，梁廣說(shuō)陳老師是中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院微納衛(wèi)星研究所所長(zhǎng)兼創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)助理、上?？萍即髮W(xué)特聘教授。另外兩位啟明星也都擔(dān)任了工程中心和創(chuàng)新研究院的領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)務(wù)主管，是多個(gè)國(guó)家重大型號(hào)任務(wù)的總設(shè)計(jì)師、總指揮，也是年輕人學(xué)習(xí)的榜樣。而擔(dān)任有70人團(tuán)隊(duì)的所長(zhǎng)后，梁廣明白自己肩上的擔(dān)子和責(zé)任更重了。杰出的事業(yè)培養(yǎng)杰出的人才，我們祝愿梁廣和微小衛(wèi)星工程中心不斷進(jìn)步，為國(guó)家，為百姓，也為他們自己。

梁、江世亮寫(xiě)于2018年8月26日