中学生研制卫星上天 可跟踪拍摄雾霾台风等

2017年01月23日 09:24 来源:中国青年报
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  那些被小卫星改变的少年

  记者 樊未晨 孙庆玲

  周五上午不到11时,北京市八一学校高二(1)班的蒋以恒来到学校刚刚改建完的一间教室里,这里已经聚集了十几名学生,他们正围在电脑前紧盯着屏幕。

  “这里是我们的地面站。”蒋以恒说。学生们盯着的图像叫“瀑布图”,每天上午和晚上的11点左右都是他们能接收“八一·少年行”卫星信号的时间段。蒋以恒他们就是来等待接收当天的卫星信号的。

  这一天,他们准备完成校歌的下载并进行播放。

  载荷、对地传输、卫星、发射……对于很多人来说,这些词语代表的是尖端科技、代表的是航天和太空,似乎与普通人的生活离得很远,与十几岁的少年更是不沾边。

  但是,就在去年,八一学校的30余名中学生,在航天专家的指导下,全程参与研制了一颗低轨道科普卫星,主导完成了卫星4项载荷的设计,并且在去年12月28日成功地将这颗名为“八一·少年行”的卫星发射到了太空。

  这颗属于孩子们的卫星,将完成对地拍摄、无线电通信、对地传输音频和文件以及快速离轨试验,比如可以跟踪拍摄雾霾、台风等天气现象,支持全球无线电爱好者开展通联活动等。此外,《东方红》、北京市八一学校校歌等音频文件也随这颗卫星一同升空,地面将接收解码后播放。

  卫星上天了,孩子们的生活又回到学习、考试、补习这条轨道上来。

  但是整整一个学期为卫星忙碌的日子,让每一个参与其中的孩子都或多或少地发生了改变。

  航天其实也不难!中学生也可hold住

  “我最大的梦想就是当一名科学家。”高一(8)班的任健达说,他最喜欢研究机器人,喜欢漫威电影中的发明家“钢铁侠”。

  几乎每一个孩子从小都有一个当科学家的梦想,几乎每个孩子也都有过飞上天去的梦想。

  不过,在孩子们的概念中,科学和科学家都是很遥远的事,“我觉得科学是很神秘的东西,在我的印象中科学家的样子就是:一个穿着白大褂的老人手里摇晃着一个做实验用的瓶子。”蒋以恒说。航天更是高不可攀。

  不过,这一次,孩子们突然觉得科学、航天原来离他们不远。

  去年四五月,学校发出了科普卫星研制团队成员的招募,同学们报名异常踊跃。很快一个小小的团队组成了。

  紧接着孩子们在暑假中迎来了第一期的培训。

  “来给我们讲课的都是航天三院、五院的专家和元老。”八一学校国际部高二的徐依菲同学说,跟航天相关的各个系统专家都来给他们讲课,据了解,给孩子们上课的是来自中国航天科技集团公司、中国科学院、南京理工大学等单位的专家。

  “我第一次知道还有那么多种卫星。”徐依菲说,虽然平时很少接触到这些内容,但是孩子们觉得这些知识其实并不是完全没有见过,似乎是把知识进行了新的组合,“有点儿像科普”。

  通过一个星期的集中授课之后,孩子们开始自己动手制作。两个星期后孩子们做出了一颗模拟星。

  “最初的时候,孩子们真的觉得航天不难。”八一学校科技信息中心主任李锐说。

  也许这正是此项目设计的初衷:让更多孩子因为纯粹的喜欢而去接触科学。

  “小时候就觉得卫星导弹能飞上天很厉害,航天人都是英雄般的存在。正好学校有这个项目就参加了。”任健达说。

  不少孩子说,自己就是因为好奇、好玩,才“撞”上了这个项目。

  “这些孩子不是我们选拔出来的,而是自愿报名来的。有些孩子来了以后觉得不像自己想象的那么有趣,就退出了,也有的孩子因为好奇而加入。”李锐说。

  有专家就曾指出,很多科学研究最初都源自这种好奇和好玩。只有当孩子们觉得科学不是高高在上的时候,才会敢于去尝试,才会有越来越多的孩子爱上科学。

  航天真的好难!“不能出丝毫差错”

  不过,当孩子们深入参与研究的时候,他们才真正知道航天真的不仅是好玩而已。

  11月,孩子们迎来了二期培训。

  培训是在南京理工大学进行的。

  一期的时候,学生们每个人会独立负责一个系统,到了二期培训的时候,所有的学生被分成了6个组,每个组负责一个系统,比如:结构热控设计组、计算机设计与编程组、轨道姿态组,等等。

  这回的培训就更加专业了,知识也深奥了很多。

  “刚开始时,南京理工大学老师讲的东西我们都听不懂,大家都很崩溃。”很多孩子跟徐依菲有类似的感受。

  虽有专业老师的指导,但关于卫星研制的知识和操作深奥复杂,不少知识是大学阶段才会讲授的内容,而这些没有专业基础的中学生完全是从零开始学起。

  “我们组的学习内容非常理论化、抽象化,非常不好理解。很多同学都是第一次接触计算机编程,第一次接触STK这种专业软件。”高二(1)班的李潞芸说。

  李潞芸参加的是轨道姿态组。

  对于这些孩子,知识难度的增强应该是他们能想象到的困难,而摆在他们面前的真正困难其实是:任务繁杂但是不能出现任何一个小的纰漏。

  动手能力一向很强的任健达加入的是结构与热控组,要参与卫星的装配。卫星的装配每个环节的要求都很严格,一环紧扣一环,操作过程中是绝不允许“手抖”的。

  这些从小玩乐高、机器人长大的孩子,突然感到了组装卫星这项工作的不轻松,“仅螺丝钉就有很多类型,每个螺丝钉都必须安装准确,平衡度测试也不能出任何差错。”任健达说。

  “有个瞬间我脑海中闪过了后悔来南京的念头。”跟李潞芸同组的高二(2)班刘黎明说,“面前总是一堆密密麻麻的数据,而且任何一个数据都是不能出错的。”

  “孩子们参加了一轮轮评审会,给了他们很大的启发。”李锐老师说。

  “研讨会磋商至深夜,只是为了一项发生几率非常小的故障的后备措施。”学生朱迅说。在一轮轮的评审中,专家们不停地讨论各种方案可能出现的情况,每一种情况将会带来怎样的结果。孩子们渐渐理解了航天的工作方式,明白了发射中哪怕出现一点点的偏差也会造成无法估量的后果。

  经过一小段时间的调整,孩子们慢慢地在老师的带领下进入状态。

  任健达和其他小伙伴们几乎每天都要忙到晚上11点左右。

  “在汇报的前一晚,我们组一起准备到深夜,只想让汇报更加严密完整些。”李潞芸说。

  为确保模型的准确无误,孩子们一次次进行模拟,反反复复测试。“有时他们晚上根本没时间吃饭,老师买来了南京特色鸭血粉丝汤,孩子就一只手夹出两口吃,另一只手仍在算轨道。”李锐说。

  终于,孩子们坚持走到了卫星发射这一天。

  “听到点火的指令时,我期待着,祈祷着……远处的发射场,突然传来震耳欲聋的轰隆声,当时甚至感觉到脚下的大地都在微微振动,那振动直达我的心底。”李潞芸这样记录发射时的场景。

  这大概就是科研工作最诱人的地方:当你解决了难题就会成就感倍增,而且难度越大成就感就会越大。更何况,孩子们正在参与的是把卫星放上天这么激动人心的事情。

  遭遇失败如何归零 未来的路清晰了!

  发射的日子,对于孩子们来说注定会成为一个纪念日。

  不过,当所有震撼都归于平静之后,徐依菲说令她印象最深的是,那天自己手里紧紧攥着的一叠A4纸。

  “上面写着各种预案。”徐依菲说,“整个等待发射的过程我脑子里都在想:如果发生了什么情况,我要马上判断出是哪里出了问题、出现的是什么问题,还要马上给出处理办法。”

  出现问题立刻给出备案,这么多天的航天经历教会了孩子们如果失败如何归零。每一步都是关键一步,但是一旦出现问题再关键也得归零,使用替代方案。

  这些孩子刚参与的时候,多少都有些纠结:既觉得项目有意思吸引人,又担心项目会牵扯太多精力影响学习。

  “我期中考试成绩就不太好,之前都是班里20名左右。期中成绩下滑了很多。”蒋以恒说。

  以前遇到这样的情况,他们可能会患得患失,参加项目的时候想着学习,学习的时候又想着项目。最终让自己背上了巨大的包袱。

  现在,他们有了“归零”“预案”的思维方式,虽然每天的学习生活仍然很辛苦,“但是目标变得更清晰了,做一切事情都有了动力。”徐依菲说。

  在去南京的路上,她把所有的时间都用来看书并完成学校的作业;蒋以恒在期中考试结束后也决定继续参与小卫星的项目,每天把卫星研制之外的时间全部利用起来,狂补落下的课程。

  现在这些孩子会时不时地到学校的“地面站”等着小卫星的信号,他们中的不少人也暗暗立下志向将来学习跟航天相关的专业。

  其实,孩子们的将来还有太多未知数,不过,曾经仰望星空的孩子也许会把理想放飞得更远。

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