從嘉峪關酒泉機場出發,沿著綿延不斷的戈壁荒漠一直北上,驅車四個多小時,就是酒泉衛星發射基地。在這里,一群“南科人”將自己的科學夢想放飛在500公里之外的星軌上。
5月17日午間,“南科一號”衛星由朱雀二號改進型遙二運載火箭成功發射升空。南方科技大學(簡稱“南科大”)20余名師生花費數載心血,書寫下了屬于南科人的航天故事,第一次在浩瀚太空中刻下了南科大的名字。
師生觀看“南科一號”搭載“朱雀二號”火箭發射直播。
追星
本碩學子加入“造星”之旅
將“造衛星”研究寫成畢業論文
自從參與了微小衛星項目之后,鐘澤穎每次看到我國火箭發射的新聞,就會在心里暗懷期待:“我們有一天也會把衛星送上天!”
時間回到四年多前,2020年9月,在南科大創園9棟的401會議室里,南科大微小衛星項目介紹會正在這里舉行。來自不同院系、對微小衛星項目抱著好奇的同學們將會議室坐得滿滿當當。
不少本科生與研究生同學正式從這里開始加入了“造星”之旅,剛入學一個月的本科生鐘澤穎和陳登科就在其中。
“當時剛上大學,想法特別簡單。就是‘放衛星’這個事情太特別了,高低我要去參與一下?!辩姖煞f說。
此前,南科大地球與空間科學系(簡稱“地空系”)系主任陳曉非院士2018年就提出研發南科大微小衛星的設想,并一直引領指導這一項目的推進。2019年,項目正式確定方案,并于次年啟動。在規劃中,這顆衛星主要將關注兩個空間物理現象:一是極光,一是空間中的電場波動。鐘澤穎和陳登科加入的是楊劍副教授的團隊,研發極光光學觀測載荷。
項目組成立一年后,尚軒宇作為地空系的碩士生加入了空間電場波動的測試組。在劉凱軍教授的帶領下,他將基于“南科一號”電場測量載荷的科研需求,設計并制作一套電場測量天線及其收納展開裝置。去年,他將自己的研究寫成了畢業論文。
潘俊豪則是在2022年加入了葉生毅教授的團隊。當時他剛上研一,主要負責電場測量載荷的數采單元的測試,今年他則即將碩士畢業。對這些同學而言,在南科大的求學生涯一直伴隨著“造衛星”這個項目,這也為他們的大學生涯帶來了更多的瑰麗色彩?!澳馨炎约鹤龅臇|西放在衛星上天,這難道不值得一試?”潘俊豪難掩自豪之情。等待他們的,則是一段漫長難忘的“造星”旅程。
2020年9月南科大微小衛星項目介紹會海報。
問天
“做了幾百上千次失敗的小實驗”
打破全球微小衛星電場天線長度紀錄
“腳踏實地,仰望星空。”在地空系一樓大堂,同學們經常經過看到墻上這句話。而這條“造星”路,也讓他們真切感受到這句話的分量。
再宏大的宇宙圖景,也要從實驗室中一次一次枯燥而重復的實驗開始。
在行星與空間探測實驗室,項目主要負責人、地空系教授劉凱軍展示了團隊四年多里反復嘗試制作而成的三對電場天線。此次空間電場測量載荷攜帶了三對電場天線,其中最長天線總長達12米,打破了全球微小衛星電場天線長度的紀錄?!疤炀€越長,觀測精度就越高,這也是我們想把天線做長的原因?!?/p>
這對長長的天線如何收納并在太空中順利伸展,成了難題。在多種材質的比較下,團隊決定采用雙層卷尺結構和3D打印技術。收納方案參考了卷尺工具的收納方式,展開則是依靠卷尺本身的彈性恢復力伸出展開裝置。
現在回想這個過程,尚軒宇依然十分感慨:“做了幾百上千次失敗的小實驗,買來用做實驗的卷尺已經不計其數。”他們在設計中不斷優化細節,保障天線正常展開。
潘俊豪負責電場測量載荷數采單元的測試工作?!耙婚_始加入項目的時候,我想可能是老師會一直給我們發任務,我們去寫寫代碼、做做測試就行?!弊銎饋聿虐l現,很多事情不像實驗室里想得那么簡單,預計一周就可以完成的工作,經常要花一個月?!安粌H是科學驗證, 每一步都涉及工程上許多具體的問題,需要與多方進行溝通。”他說。
過程中,他們還去了國家天文臺,就天線的測試事項和一些基礎功能的實現向李建斌研究員請教。平時有到南科大訪問的相關領域學者,他們也積極求教?!皣鴥却髮W里,做微小衛星的還是比較少,深圳的高校幾乎沒有,我們很多工作也是摸索試探著在做?!?/p>
例如這次設計的衛星天線特別長,做測試的時候就發現,日常生活產生的許多信號都會發生干擾。這些問題都需要想辦法解決?!安灰欢苓_到理想中的狀態,但是我們要在符合現實條件的情況下實現最優效果,這每一步都很考驗人?!?/p>
在自己的碩士生涯中,潘俊豪經歷了從實驗室的研究到真正落地成一項工程,體驗了從科研工作者到工程師的轉變,這個過程讓他受益良多,也因此順利拿到華為的offer?!耙院笪业墓ぷ鲀热葜饕峭ㄓ嵎较颍乙蚕嘈胚@段珍貴的經歷會對自己的工作有很大的幫助?!?/p>
項目負責人劉凱軍(左二)、葉生毅(右二)指導同學。
同學們做水箱標定實驗。
逐光
從課堂理論到將衛星送入軌
找到科技報國的使命感和價值感
“在當前全球科技激烈競爭的環境下,我們在做空間研究時,更需要從‘食物鏈’頂端獲取資源,這就是我們要自己造微小衛星,研制空間探測載荷,把第一手數據掌握在自己手里的原因。”劉凱軍告訴我們。
從課堂理論到將衛星送入軌,同學們也在其中深刻體會到航天事業的分量,在浪漫的太空漫游之外,這顆微小衛星對每個人都承載著不同的意義。
“我們平時做空間數據分析的時候,需要用到大量國外的衛星數據,拿到的都是成品。從這個項目,我們可以了解到數據到底是怎么采集的,然后會對整個科研過程有一個全面的認識。”地空系碩士生王廣洲表示。
地空系碩士生徐中元則認為:“加入這個項目讓我收獲最大的就是,在一次次的組會中,我了解到怎么樣把一個宏大的項目拆解成一個小目標,然后一步步去實現?!?/p>
鐘澤穎和陳登科是極光相機項目組的“元老”?!敖洺T趧e人的旅游推薦里看到極光,楊劍老師也給我們看過NASA在空間站里拍的極光。雖然自己沒有親眼看過,但是我做的設備會從豐富的角度去拍攝到它,這比自己看到還要開心?!辩姖煞f說。
這場極光的“逐光”之旅,也讓同學們看到了另一番風景。老師每出一個問題,他們就“現學”一項知識、解決一個問題,本科電子系的鐘澤穎和物理系的陳登科從大一大二就開始接觸數據處理,硬件編程與控制等等,到最后完整地搭出一個系統。
中途也遇到了一些困難。一開始相機選型沒有選好,圖像傳感器的像素點不夠,不符合極光成像模擬計算出的需求,用了很多時間去開發,但是效果不佳。后面換了一款相機才好一些。鐘澤穎他們負責與衛星公司溝通,根據衛星公司相關協議將相機的數據傳到衛星的數傳模塊上,并不斷地改進、測試,保證在太空環境下相機的性能穩定。
陳登科剛開始連編程都不會,各項工作都是從頭開始,但這一過程正是扎扎實實的一段學習過程?!懊扛粢欢螘r間往回看,發現自己做過的那些事情都可以找到更好的辦法,這讓我突然之間發現了自己的成長?!?/p>
事實上,對于老師們而言,比起發射南科大第一顆衛星,更為重要的是同學們在其中的磨礪和成長。“我們希望能夠通過這個項目,給同學們創造一個平臺,讓他們不僅提升自己的科研能力,也在這一過程中找到科技報國的使命感和價值感。”項目負責人、地空系教授葉生毅說。
“南科一號”衛星團隊“全家?!?。
傳承
“將老一輩航天人的精神發揚下去”
為中國航天事業探索更多可能
衛星發射前,“南科一號”衛星項目師生代表參加了國情黨史(酒泉)教育活動。在南科大黨委書記姜虹的率領下,他們近距離參觀了搭載“南科一號”的朱雀二號改進型遙二運載火箭,振奮又自豪。
而坐落于廣袤戈壁里的東風航天城、記錄新中國航天歷史的酒泉衛星發射中心歷史展覽館、發射“東方紅一號”的中國第一衛星發射場,也讓同學們深切感受到了中國航天事業的壯闊歷史與偉大精神。
“看到荒蕪的戈壁灘上,中國航天事業的先行者默默耕耘,從‘東方紅一號’到‘神舟二十號’,創造了祖國航天事業從無到有、從弱到強的輝煌歷程,內心非常震撼,對先輩們的奉獻無比敬仰,也對自己從事的研究工作有了更深的認可。”地空系博士生王博銳說。
這種敬仰之情,在5月17日12時,“南科一號”成功入軌那一刻,有了更深刻的回響。在理學院報告廳,同學們全神貫注觀看“朱雀二號”改進型遙二運載火箭成功發射升空的過程。當歡呼、掌聲響起,內心不僅有輕松,還有沉甸甸的責任感與使命感。
從參觀中感悟的“兩彈一星”精神、“東風精神”、載人航天精神,到親手把衛星送上天,同學們激動萬分:“先輩的精神火炬傳遞到了我們手里?!?/p>
潘俊豪發了一條朋友圈:“從今天開始,當我再次仰望星空的時候,就會想起今天飛入星河,那顆寄托我們無數日夜、名為‘南科一號’的衛星?!彼f,航天是自己兒時的夢想,他會將老一輩航天人的精神發揚下去,希望更多參與到祖國的重大科技事業發展中。
“三年間的酸甜苦辣,今天只有喜悅!”尚軒宇說:“見證自己制作的器件搭載火箭、發射升空,心情十分激動,充滿了成就感和自豪感,希望我們的成果可以為中國航天事業探索更多的可能?!?/p>
“我們希望‘南科一號’成為一個新的起點,期待它傳回的科研數據助力國家空天科技發展,也激勵更多南科學子勇闖科研‘無人區’,為中國航天事業貢獻出我們的力量。”在為“南科一號”命名時,校長、中國科學院院士薛其坤說。
深空的璀璨星圖中,從此有了一顆南科之星。這對于建校15周年的南科大,不僅是天文學上的一個坐標,更成為了全校師生弘揚科學家精神、在科研征途上勠力同心的嶄新動力。15年來,“科技報國”的基因始終深植于南科大的血脈?!澳峡埔惶枴遍W耀深空,也指引南科人在科研路上,堅實留下自己的足跡,用創新星火點亮強國之光。
采寫:南都記者 伍曼娜 通訊員 韓文嘉
攝影:通訊員 李志鋒 部分圖片來源于南科大地空系
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