“四最”天线让国产卫星看得“广细快清”

本文转自：文汇报

东华大学团队首创“微张力”编织技术，护航卫星展开世界最大天线金属网反射面

“四最”天线让国产卫星看得“广细快清” ■本报记者 储舒婷

世界首颗！8月21日，我国成功发射高轨合成孔径雷达卫星（SAR）——陆地探测四号01星。随着该大型环形合成孔径雷达天线成功展开，意味着该卫星近期已正式“上岗工作”。

如何让卫星既看得广、看得细，又看得快、看得清？卫星天线的研发至关重要。由东华大学纺织学院陈南梁教授团队首创的极细金属单丝网状织物“微张力”编织技术，为卫星大型可展开天线“编织”出新型超轻反射面材料，并护航新卫星展开目前世界最大的天线金属网反射面。

据悉，这颗突破多项关键技术的卫星，单次成像覆盖我国近1/6国土面积。它将服务于防灾减灾与地震监测、国土资源勘察以及海洋、水利、气象、农业、环保、林业等行业的应用需求，是我国目前行业用户最多的遥感卫星。

接受采访时，陈南梁教授团队不无自豪地表示，十几年来，更轻、更大、更强的卫星天线金属网不断升级，已装备在“北斗”“鹊桥”等几十颗卫星上。

啃下科研“硬骨头”，攻克“看似不可兼容”技术难题

陆地探测四号01星不仅“站得高、看得广”，还要看得“小而精”，兼顾普查模式和精细模式。因此，除了看得细、盯着看，还要求看得快、分辨率更高，统筹兼顾多地灾情，其应急模式可以支撑多地灾害同时发生情况下的监测需求。为此，相比应用在北斗等卫星上的天线金属网，新卫星对天线提出了更轻、更大、更强的要求。

为了兼具“轻”“大”“强”三种看似不可兼容的特性，陈南梁教授团队对这块科研“硬骨头”发起攻击。团队骨干、东华大学纺织学院蒋金华教授告诉记者，卫星天线既要重量轻，便于携带升空，还要展开口径大，满足信号接收需求，更要具备一定的强度，以保证卫星在恶劣的太空环境下“生存”。

蒋金华进而介绍，此前，卫星天线金属网选用金属钼丝作为原料。极细的金属钼丝虽柔软却强度不足，通常只能采用并线合股的编织方式提高整体强度。为了进一步降低材料重量、增加反射面面积，团队提出，直接采用极细金属钼单丝进行编织。为此，他们创新开发了“极细金属单丝网状织物‘微张力’编织技术”，并为大型可展开天线提供了新型超轻反射面材料。

在实验室，有了“从0到1”的灵感和初步成果，下一个难关就是产业化生产和工业化应用，而传统编织设备已无法满足单丝编织这一创新要求。于是，从2018年起，该团队和湖南常德一家高新技术企业合作，重新研发设计生产装备。历时4年多，全新的天线金属网诞生：只有头发丝三分之一粗细，展开面积却可达一个篮球场的大小，强度也大幅提升。这样一来，帮助高轨卫星大大减轻了重量，并有效提高了其可展开天线反射面的面积和通信能力。如今，陆地探测四号01星装载的大口径环形展开反射面，成为目前我国口径最大、结构最复杂、展开环节最多、研制周期最长的天线。

科研人接续努力，先进纺织科技惠及更多领域

蒋金华告诉记者，从2004年接下第一个航天项目以来，在团队一代代科研人员的努力下，现在，卫星大型天线金属网研发制造全部环节已经实现国产化，关键核心技术牢牢掌握在自己手上。

同样令人欣喜的是，多项先进纺织科技不仅服务国家航空航天等重大战略，也可广泛应用于汽车、可穿戴智能设备、防护服、生命健康等多领域。团队成员、东华大学纺织学院青年讲师邵光伟表示，随着新兴科技走出实验室，向纺织产业上下游推广，现代纺织已然从传统意义上的“穿衣织布”转变为“纺织智造”，既可“上天揽月、下洋捉鳖”，又将惠及更多民生领域。

蒋金华和邵光伟是这支团队自主培养的新生力量。从陈南梁等前辈科学家的言传身教中，蒋金华经过硕士、博士阶段学习毕业后，毅然留校任教。正是这一年，硕士新生邵光伟进入了团队，他也做出了同样的选择：博士毕业后留校，放弃了产业界伸来的橄榄枝。

正值开学季，当东华大学本科新生入学，他们都将在这些老师的课堂上，了解中国人一次次飞天高度刷新背后的纺织科技贡献，深植科技自立自强的自信和梦想。