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让本科生用800万造颗卫星!那些年吹过的牛,兑现了 |
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作者 | 温才妃
2月27日11时06分,巨大的火焰升腾。
看着这颗花费800万元、饱含自己和老师、同学心血的卫星升空,24岁的宋宇飞在文昌航天发射场控制室里使劲鼓掌,手掌都拍红了。
宋宇飞是武汉大学摄影测量与遥感专业硕士生。因武汉新冠疫情突发,仅有先期到来的他,幸运成为在现场送这颗“启明星”上天的武大人。
当天,“长征八号”遥二火箭在文昌执行“一箭22星”的拼车发射任务,创下了我国航天“一箭多星”的最高纪录。
22星中有多颗由多所高校分别研制的卫星。其中,武汉大学的“启明星”卫星是我国首个以学生为研发主体的遥感卫星。
800万元给学生造卫星?!钱从哪儿来
2019年,武汉大学研究生论文答辩会现场,学生们纷纷反映同一个问题:
“我们在做研究时,缺乏水生植物分类的专用谱段,用的都是国外数据,想做新实验但卫星的工作模式是固定的,数据多多少少都不符合自身的要求。”
看见学生们都卡在卫星数据上,初来乍到的武大遥感信息工程学院教授金光出了一个主意:“学生能否自己研制一个可灵活工作的卫星,获得我们想要的数据?”
同是遥感信息工程学院的教授巫兆聪和在场教师听了之后,喜出望外,随即又陷入忐忑中。
“主意虽好,但学生没有造卫星的经验,他们能成吗?造卫星需要大量经费,何处去找钱?”
“没问题,以我几十年航天领域的工作经验,学生肯定可以做到。钱的问题你们不用担心太多,我手里有学校提供的科研启动经费,可以拿出来。”金光慷慨地说道。
金光此前在明升官网明升体育app院长春光机所工作。他本可以用那笔启动经费补充实验室设备,但“这并不利于教学”。“做了几十年科研,我非常渴望把多年所获的知识、能力,毫无保留地传授给年轻的下一代,为国家的航天和遥感事业尽一份绵薄之力。”
这笔钱怎么用,金光反复琢磨,最终让他“逮”住了这样一个机会:“卫星实际上也是实验室的一个设备,只是公用、免费,大家都可以使用。自己动手做才知道科研工作的艰难。”
看见金光如此诚恳地表态,团队里的教师也被打动了,“如果费用不够,我们一起‘众筹’支持这件事”。
说干就干。
当年5月,他们就着手启动卫星研发。10月,卫星的总体设计方案就已经做出来了。如果不是新冠疫情影响了师生返校做科研,这颗卫星本该在2021年初就发射升空。
卫星的研制经费花了500万元,发射花了300万元,总共花了近800万元。
相比从前武大研发“珞珈一号”卫星,四处奔走筹措经费,金光觉得如今赶上了一个好时代。
都是学生造卫星 这颗卫星有什么“牛”可“吹”?
有一段时间,王广琦的室友发现他一天到晚不在寝室,便好奇地问他到底干嘛去了。
“忙着呢,我在造卫星,回头你们想拍哪个地方,我就给你们拍哪个地方。”王广琦说。
室友听了只当他在吹牛。没想到,他果然是在造卫星,还不是随意玩玩而已。
当时的王广琦还是武大电子信息专业的本科生,保研后,他来到遥感信息工程学院。这颗他参与研制的卫星,由明升官网明升体育app院院士龚健雅起名为“启明星”,寓意我国未来的航天事业发展寄托在年轻人身上。
近年来,不断有中学生、大学生造卫星的手机版曝出。如北京八一中学的“八一·少年行”科普卫星,哈尔滨工业大学的“紫丁香一号”“紫丁香二号”微纳卫星,上海交通大学的SSS-2A卫星等,都由学生自主研发。
再往前推,还有2015年长征六号一箭20星,把清华大学、浙江大学、国防科技大学等单位研制的微小卫星送入太空。
“相比从前由学生自主研发的卫星,‘启明星’的技术复杂程度更高。”金光说。
“启明星”是一颗微纳卫星,仅有19.2千克,是我国首颗可见光高光谱和夜光多光谱多模式在轨可编程卫星。它可以获取高光谱、夜光和红外三种遥感图像,三种遥感数据在国民经济发展中都可以发挥相应的作用。
高光谱是监测水污染最有效的手段。湖北省号称“千湖之省”,水域众多。“启明星”的一个重要作用在于监控湖北地区乃至长江流域的水质。
夜光遥感让卫星在黑夜中不“失明”,可用于夜间经济的监测。比如,通过监测夜间灯光的疏密,反映区域经济发展的差异。
“学生的确能够在科研、教学实验过程中,通过一定的技术手段对卫星进行指挥和控制,拍摄他们所感兴趣的地区。”金光的解释证实了王广琦所言不假。
未来,造卫星是否会成为创新型人才培养的一种“常规”手段?
金光并不这么认为:“造卫星不仅需要经费支持,还需要强有力的师资,二者缺一不可。”此外,还需要教师们付出大量的心血。
然而,不同于中学生造卫星,更多在于激发科普兴趣;也不同于其他高校造卫星,多由研究生、博士生参与。他们最看重的是本科生在科研锻炼中的成长。
目前,团队共有来自武汉大学、哈尔滨工业大学、明升官网明升体育app院长春光机所等的50余名学生。在整个卫星的研发中,直接参与的本科生有10名左右,占比为1/5,间接参与的本科生也有10名左右。
本科生造遥感卫星,是来“打酱油”作秀?
既然造卫星有一定门槛,如何保证本科生不是来“打酱油”“作秀”的?
武大的遥感明升体育app技术一直在国内学科中排名第一,但怎么让这个“第一”更加名副其实。教师们一致认为,要让本科生更上一层楼。
在没有把本科生纳入卫星项目前,学生与卫星的关系仅限于拿到卫星图处理数据。
“卫星为什么能拍这些图像?”
“卫星上面有什么?”
“卫星图上的阴影是什么?”
“图像变形怎么处理?”
面对着学生的各种疑问,传统的知识传授方式给人深深的无力感。
“让本科生参与项目,获得直观认识,对于帮助学生打开眼界、建立学科逻辑都很有帮助。”巫兆聪说。
他们不是为了造卫星而造卫星,而是为了应用而提出造卫星。卫星上天后究竟要解决哪些目标问题,从最开始就经过师生头脑风暴定下来了。
紧接着是分任务。有了卫星项目,金光的本科生课堂是这样打开的——他给学生提出卫星的光学镜头指标,让学生自行设计。做完之后,学生们私下会互相比较、不断改进,最后经过金光的评判、改进,把光学镜头真实运用在“启明星”卫星上。
做着做着,大家发现本科生可以做的事有很多,比如卫星的谱段设置、结构设计、电源分配等。
武大遥感明升体育app与技术专业本科生林炜华就直接参与了高光谱工作波段的设计。波段的选择是她遇到的一个难题。“大家不断提出问题,有时候我们的问题提得比较幼稚,也会陷入僵持,老师则鼓励我们多讨论、查阅资料。”原本学校安排她去文昌航天发射场,但因疫情突发,无奈临时退了机票、留守武大。
“如今,学生提出的问题,在某种程度上,教师都不能马上回答了,因为我们也没有条件去验证。更多的情况是,学生自己提出问题,自己解答。”巫兆聪说。
作为团队中的师兄,武大摄影测量与遥感专业博士生周昊惊喜地发现,大家的思维发生了很大变化。从前遇到难题绕道走,现在则是不攻克难题誓不走,“就像不久前热播的电视剧《开端》一样,不解决问题,我们又会回到起点,只有解决了,才能迎来大结局”。
2月27日11点28分,武大“启明星”卫星成功与火箭分离。14点11分,武大收到卫星测控信号,卫星工作一切正常。
教师、学生们的自信心又回来了。宋宇飞成了武大师生在现场的“眼睛”,“航天人反复研讨、字斟句酌,严谨的航天精神让我终身难忘。”
“我也终于可以兑现几年前吹的‘牛’了。”王广琦开心地说道。
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