浩瀚宇宙中，如果有了它，各种终端之间的信息便能实现天、地、空互联；

“一带一路”上，如果有了它，货物、人员等运输便有了信息安全保障；

如果有了它，危险偏远区域也能精准定位搜救目标……

它是谁？

面向陆海空天的4S物联网立方星载荷

近日，亚太空间合作组织（APSCO）微小卫星大赛在西安举行，来自亚太地区的35支参赛队同台竞技，一颗颗酷炫前沿、脑洞大开，却又有着实际应用价值的微小卫星齐聚于此。国防科技大学的“面向陆海空天的4S物联网立方星载荷”（以下简称4S载荷）项目脱颖而出，获得一等奖。

4S载荷有哪些神奇之处？让我们一起走近这个小身材却有着大能量的宇宙新成员吧。

4S载荷个头很小，由6块电路板组成，体积约1.5升，体重1.2公斤。

事实上，它只是属于卫星上的一个重要零部件。也因为此，一开始，其貌不扬的4S载荷亮相于比赛现场时，并没有引起评委们太多注意。

“如果类似马航MH370事件的人员搜救引入4S载荷，它能通过提供飞机位置和航迹信息确定坠落点，联系搜救海域民用船舶辅助搜救，探测具体搜救海域环境信息，搜集被救援者生命体征，为紧急救援提供全系统的解决方案。”比赛现场，负责答辩的队员李星辰以实际运用场景为切入点作介绍。

答辩结束后，国防科技大学参赛队对西安咸阳国际机场的飞机起降监测进行演示。然而，刚开始，测试似乎出了点“状况”。一秒、两秒……会场所有人都盯着大屏幕，却没有任何信号。队员们自我鼓励：没信号只是因为附近恰巧没有飞机经过。果然，等到第40秒的时候，地图上出现了一个绿色的飞机位置标志。队员余孙全马上介绍：“请大家看地图上方，这里有一架飞机刚从跑道上起飞。在信号屏蔽如此严重的会议室里，我们的载荷依然收到了来自咸阳机场的飞机信号……”顿时，现场响起雷鸣般的掌声。

演示结束后，亚太空间合作组织秘书长、本次评委会主评委李新军对4S载荷的评价很高：“我一直以为这个作品只是模型，它竟然是功能如此强大的实物！这是我看到的第一个实现天基物联网概念的实物作品。谢谢你们，做到了我们一直想做的事情！”李新军认为，在未来4S载荷能在“一带一路”实现商品、物流、人员大范围运载，通过天基物联网来进行保障。

据了解，所谓天基物联网，就是和地面物联网相对应，发射若干颗卫星上天组网，以卫星为基站为地面用户提供物联网服务。

   这么强大的作品是怎样诞生的呢？

首先，4S载荷背后有一支精通电子通信、机械设计、航天力学等多学科的、优势互补的参赛队。他们分别是：指导老师——国防科技大学空天科学学院微纳卫星工程中心副研究员陈利虎、讲师李松亭，博士研究生余孙权、闫振国、李星辰，硕士研究生李志远、陈荣。

团队有了，定什么创意方向？这是关键的第一步。为此，大家展开了激烈讨论，最后，两位指导老师的话征服了大家：“卫星平台五花八门，但最终载荷为王！”即要用尽可能小的体积和重量实现尽可能多的功能，让卫星成为“多面手”。

队员们对即将要到来的这位宇宙“新生儿”命名为“面向陆海空天的4S物联网立方星载荷”，小名“4S载荷”。何为4S？它集成了船舶监控的AIS系统、飞机监控的ADS-B系统、传感器数据收集的DCS系统、用于人员搜救的ESR系统四大功能系统，因为每个子系统的英文缩写中均包含字母S，所以称4S。

4S载荷是个颇有雄心的项目，在传统卫星中，4S系统中的每一部分都是独立的分系统，是4颗卫星才能实现功能。而4S载荷却要把4大系统压缩到一块电路板上，在逼仄的空间内集成多功能。

其实这种集大成的创意并非没有人想到，只不过实践难，电路板之间的信号，由于不兼容会互相干扰“打架”，所以大家都“绕行”了。

获奖的国防科大团队

队员们苦苦思考解决问题的方案。余孙全采用功能堆栈的方式，将每个“S”载荷微缩到线路板上，然后再多层堆栈在一起，这时电磁兼容便出现问题了，每个模块单独运作良好，联合运行，总有模块的性能会急剧下降。队员们对所有元件逐个分析，对每一个焊点的信号反复测试，然而一无所获。

“你们应该在谐波干扰上多找找原因。”在指导老师的提醒下，队员们经过多次实验，最终通过一次次优化射频与数字电路的隔离布局，给小米般大小的敏感电路加屏蔽罩，4S终于能和谐共处。

此外，为了能极大缩减星载荷体积，队员们采用了卷尺作为天线。“4S”分别需要4根天线，短的有18厘米，长的有30厘米，如果不用卷尺，体积重量显然要增大。而采用卷尺，因为其具有良好弹性，当进入空间轨道时，卷尺自动弹开，完全可以满足正常工作。

4S载荷既有形体轻盈的优势，更重要的是它具有广泛的实用价值，这才能让它在比赛中脱颖而出。

“这项作品的实际应用非常广泛，它可以实现全球船舶、飞机、集装箱、高铁，以及地面各种传感器，海洋的浮标、潜标，还有我们人员的腕表、手持机等，包括飞机的应急搜救装置等各类终端发送的信息搜集，应用非常广泛。”陈利虎说。

“未来，我们希望4S载荷能为开展天基物联网应用领域的探索提供技术支撑，形成真正覆盖全球的物联网产品，广泛服务于‘一带一路’沿线国家。”李星辰说。