对话“造卫星的中学生”:希望在太空做物理实验

新京报快讯(记者 倪伟)当中学生与人造卫星相遇,会擦出什么火花?孩子们的“造星”梦能实现吗?今天(7月3日)11点10分,太原卫星发射中心实施了一次“一箭双星”发射,其中一颗卫星是“西柏坡号”科普卫星,石家庄的中学生全程参与了研制。
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西柏坡号科普卫星。图/航天科技集团五院
“西柏坡号” 立方体卫星是一颗青少年科普卫星,由中国航天科技国际交流中心与石家庄市鹿泉区第一中学共同发起。“西柏坡号”体积约10cm×10cm×20cm,重量约3kg,设计寿命6个月。卫星搭载了一台微型光学遥感相机、一块可由地面注入程序的可编程教育载荷和天地对比实验室载荷,可以实现从卫星回传地面影像数据和卫星遥感数据、物理实验数据比对等功能。
此外,星上还存储了西柏坡纪念馆馆藏的珍贵文字和影像资料,以及征集的全国青少年太空梦想。
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卫星总设计师白照广现场为学生讲解卫星研制流程。图/航天科技集团五院
卫星的一些功能,来自学生们的创意。航天科技集团五院“西柏坡号”科普卫星总指挥、总工程师白照广说,卫星的光学遥感相机、可编程教育载荷和西柏坡精神资料搭载都来自于青少年的想法,卫星研制对青少年来说就是一个新的科技探索参与平台。
中国航天科技国际交流中心副主任、航天科技教育联盟秘书长周岫彬介绍,同学们为科普卫星设置了有趣的太空实验任务:微型光学遥感相机,入轨后开展对地拍摄和数据应用,并由学生团队结合地理课程和编程课程设计,对卫星的拍照任务进行程序控制;卫星在轨期间,学生可通过学校的卫星地面站开展卫星软载荷接受实验;卫星提供 UV 频段通信载荷,业余无线电爱好者可以通过卫星开展语音转发和接收卫星遥测信号等实验。
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今年6月,鹿泉区第一中学学生在太原卫星发射中心参与“西柏坡号”发射前的工作。图/中国航天科技国际交流中心
正在学习基本物理知识的中学生,如何研制高精尖的航天器?鹿泉区第一中学高二15班周京慧同学是其中一名参与者,至今已经参与项目两年。她告诉新京报记者,在老师和航天专家的指导下,她与同学们通过讲座、课程等形式学习航天知识,并参与了卫星研制全过程和重要节点的评审会,全面了解微纳卫星的研制过程。
据悉,“中国青少年科普卫星工程”是在国家航天局、中国航天科技集团有限公司等单位指导支持下,由中国航天科技教育联盟实施的一项科普工程。首颗卫星“八一少年行”于2016年12月28日成功发射,“西柏坡号”工程02星,03星、04星将分别由太原市进山中学、哈尔滨工业大学附属中学学生试验团队参与研制。
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7月3日11时10分,太原卫星发射中心,长征四号乙运载火箭发射高分辨率多模综合成像卫星和“西柏坡号”青少年科普卫星。图/航天科技集团
第一次接触卫星,亲手测试卫星太阳帆板
新京报:参与这个项目以后,你会怎么向家人同学介绍这颗卫星是干吗的?
周京慧:很多人都会问我这些问题。家人会问我,去航天院所学到什么,同学会问这颗卫星主要是干什么的?
我一般会用通俗的话跟他们解释,这颗卫星可以从太空向下拍地球的照片,然后回传给我们,通过不同时期照片的比对,就能发现一些环境的变化。卫星还有其他一些功能,比如搭载了有关西柏坡的图片和音视频,在地面可以下载。其他一些实验载荷,可以用来研究太阳能板的功率等。
新京报:你是怎么参与到这次卫星项目中的?
周京慧:我们在高一时集体听了一个讲座,是航天系统的老师来讲授的。当时正好学校的“荣臻班”招生,这个班是专门面向对航天感兴趣的学生开设的,我们这届主要通过课外活动的形式开展活动,就报名参加了。学校一共有5届学生受益“西柏坡号”卫星项目,主要是“荣臻班”的学生。
新京报:研制卫星是很专业的工作,你跟同学们是怎么学习这些知识的?
周京慧:平时在学校里会有一些航天讲座,也会有老师专门面向荣臻班授课。对我影响更大的,是有几次去航天科研单位学习的机会。参与卫星研制期间,我们去过廊坊、北京、烟台,还有太原卫星发射中心,每一次都有不一样的体验。
比如在北京那次参观了东方红卫星公司,还参加了以西柏坡号卫星为主题的研讨会,很多航天专家到场出谋划策,提出专业意见。有同学代表做了发言,介绍我们参与载荷试验的一些情况,以及关于这个项目的徽章设计。航天专家们考虑得非常仔细,详细给我们解释了其中的知识。
新京报:卫星的生产你们参与了多少?
周京慧:因为卫星零件成本比较高,需要有专业知识的人去实际生产。但在老师和专家的指导下,我们在学校也做了一个模型,各部分组建基本是齐全的。这个模型不会升空,但可以让我们对卫星有整体的了解,我们亲自安装太阳能帆板,以及监测、温控等部分。为了知道卫星外表需要铺什么材料,我们会拿不同材料测试。
我是在烟台看到这颗真实卫星的,卫星是那里的航天科研单位生产的,当时卫星已经基本成型,我跟同学被安排测试了太阳能帆板展开灵敏度。太阳能帆板是折叠的,在太空中需要展开工作,我当时按下了按钮后,帆板立刻就展开了,就像弹开一样,速度非常快。其实它是用一根线连接的,电阻发热后熔断,就展开了。
这是第一次与卫星接触,非常激动。之前一直没有见到卫星,觉得跟自己还是挺遥远。
设想过在太空中做物理课本上的实验
新京报:卫星搭载的载荷和功能,有哪些是同学们自己提出的?
周京慧:这次卫星上搭载了一个微型光学遥感相机,这就是鹿泉一中同学们提出的方案,之前在载荷创意征集时获得了一等奖。
新京报:你们对于这颗卫星的功能,有没有过一些更大胆的设想?
周京慧:我们曾经提出过,让两个水滴碰撞,可以验证动能守恒等定律,这些都是物理课本里提到的内容,一般都是说在理想状态下是什么样的,太空就是一个零重力、真空的理想状态,可以做很多物理实验。
也有同学提到可以验证牛顿定律,理想状态下给物体一个力,就能一直保持运动状态,这是不是能在太空里实现?其他也有同学提到一些生物实验,比如研究癌细胞在太空强辐射下会变成什么样,等等。
新京报:卫星发射以后,同学们还会围绕它做些什么事?
周京慧:我们学校有地面站,可以接收卫星下传的图片。我跟同学们有一个设想,通过对比卫星图片,计算湖泊面积的增减。因为我们的卫星可以拍摄地球的图片,通过对比不同时期照片,就能看到变化,未来在环境变化领域可以得到应用。
卫星的遥感相机会不断往地面传输图像,我们地理课上就有遥感方面的课程。这颗卫星可以与教学相结合,知道我们学校也有一个遥感卫星地面站,大家学习的兴趣肯定会更高。我们也想让别人知道是青少年研发的,更多人会因此觉得卫星不是特别遥不可及。
小时候憧憬过当航天员,现在想报考航天院校
新京报:通过这个项目,你对卫星研制有了哪些新的感受?
周京慧:对航天工程有了更多了解,我以后也想报考跟航天有关的学校和专业,未来想从事这方面研究。
我去生产卫星的科研院所参观的时候,觉得那里特别吸引我,就想在那里一直待下去。短短几天时间,就有不想走的感觉。
因为参与这个项目,现在我自己也会更主动了解航天相关的信息,搜索相关的知识。比如说前段时间看到北斗三号系统建成,我就去搜索北斗三号有什么样的功能,需要多少颗,达到什么状态才叫组网。
新京报:想过未来去做航天员吗?
周京慧:小时候想过,有一年看《开学第一课》,航天员刘洋给我们讲课,当时也憧憬过未来当一名航天员。但后来慢慢近视了,可能不符合要求了,现在接触了一些卫星,未来如果能做跟卫星相关的科研工作,就觉得很满足。
新京报记者 倪伟
编辑 李国君 校对 李项玲