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【包办课题申报】中学生“自制”小型卫星下半年起飞

时间:2023-02-26 11:28:33 阅读: 评论: 作者:佚名

制造卫星可能没有你想象的那么远。今年,31名北京中学生参与开发的人造卫星——“丰台少年2号”将上升到高空。记者从北京市丰台区了解到,该地区是依靠其空间资源优势开展的特色空间科学教育之一。目前,卫星已经设计好,原型将进入真空环境测试等。

昨天,东高地青少年科学馆,学生们正在组装小组体验分解1:1卫星模型,老师在旁边指导。新京报记者王嘉宁照片

31名中学生参与“丰台少年2号”原型设计,进行真空环境测试。预计下半年组装发射完成

体积为6立方分米,金色盒子外壳,焊接数十个深蓝色太阳能电池板,伸出黑色摄像头,两个天线可以像触手一样改变方向。昨天,丰台区举行了“中国宇宙日”主题活动,现场有丰台12中的几名中学生举着“盖子”打开了“盖子”

2016年,“丰台少年2号”的“前辈”——“丰台少年1号少年梦1号”在酒泉卫星发射基地搭载长征11号运载火箭发射升空,也是我国第一颗中学生参与开发的科普卫星。与1号相比,2号卫星体积更大,功能也增加了。

丰台区教委负责人介绍说,该课题始于2017年4月,来自丰台、海淀、东城的31名中学生参与了开发,完成了理论学习、卫星设计等内容。昨天展示的是根据以前的方案制作的原型,之后进行了一系列模拟高空环境的测试,验证了其工作效果,然后组装了实际用于发射的卫星。今年下半年,这颗卫星将选择轮船发射。

在制作专家的指导下,学生参与设计。

人造卫星从设计到组装都要经过一系列复杂的部分,这些部分都是学生们“一手包办”的吗?“丰台少年2号”课题的总设计师介绍说,人造卫星制作过程学生会参与了全过程,初期还对不同年龄的孩子进行了一系列理论训练,但在超出专业知识和实践能力的领域,将由专业教师指导。

从卫星功能的构想开始,学生们的想法贯穿其中,希望卫星比“丰台少年1号”具备更现实的功能。例如,为了直观地查看外层空间的视频,“丰台少年2号”添加了遥感功能。后期设计方案也由他们选择。模型材料出来后,学生们要进行焊接、组装、真空环境等一系列测试。以后卫星发射后,他们也会追踪卫星,通过卫星进行通信。

但是,从构思阶段到工程阶段(如电路设计、自适应系统、总体关卡等),需要系统专业知识,需要专家指导,才能远远超过学生现有的水平。样机通过测试后,用于进行实际机器的焊接和组装的航空航天材料的价格是现有材料的几千倍,非常昂贵。另外,大小和安装方法可能会有所不同,为了正确组装焊缝,需要非常精密的操作方法,所以专家会亲自开始。但是样机的设计和功能与实际机器相同,学生们在样机上做所有的工作。

功能“丰台少年2号”是科普小卫星

人造卫星的数量和用途很广,经常负有现实的使命。介绍说,通信、导航、遥感、科学实验是卫星最常见的作用,气象预报、广播离不开遥感卫星和通信卫星。“丰台少年2号”可以实现通信和遥感功能。起飞后,学生可以在特定时间发送信号、通过信号或通过相机拍照,但“丰台少年2号”仍然与普通卫星不同,属于科普卫星,主要达到科普目的。

"对功能的要求相对次要."他承认,“丰台少年2号”是按照立方卫星的标准设计和制造的,与为了获得更好的性价比而投资数亿美元的通信卫星、探索宇宙的哈勃卫星等有差异。

昨天,北京市东高地青少年科学馆、学生们正在练习拆卸1:1卫星模型。新京报记者王嘉宁照片

原价小卫星“身价”目前已超过600万韩元

众所周知,航空航天材料价格昂贵,能承受宇宙环境的人造卫星要花多少钱?

据悉,目前丰台区在“丰台少年2号”项目上投资了240万韩元。为了更好地发挥通信效果,丰台区特别新建了4个地面站,投入了400万韩元。也就是说,目前这颗小卫星已经记录了超过600万韩元的“赎金”。

按照正常的“市长/市场价格”,费用还不止这些。龚婉芝介绍说,为了模拟真空环境,卫星必须经过一系列测试。例如,在热真空实验中,卫星被放进巨大的罐子里,被抽进真空中,注入液氮并加热,这项测试将花费数十万美元。同样大小的商业卫星要飞向空中,就要装载火箭,一公斤重3-5万美元,“丰台少年2号”重约8公斤,换算成24-40万美元。但是,因为丰台地区

拥有丰富的航天资源,后期测试与发射的成本将大大降低。

花几百万元让中学生发射一颗不具备太多实用价值的卫星是否值得?龚万骢坦承,制作卫星从时间、知识、经济成本来看,都有很高的门槛,不是所有的中学生都能全程参与其中。不过,他认为,这个项目的意义在于可以辐射知识+实践的理念,其他学校可以结合实际情况,从一部分环节来进行科普教育。

“比如卫星通信的应用,学校可以花一百来块买天线、几百块买一个对讲机,小学生、初中生就能通过这些设备,接收到几百公里外太空的真实信号,天线的位置、不同的时间都会让卫星信号强度发生变化,这是非常有吸引力的。”他说,在大城市中,也有不少教育群体有条件来制造卫星,上海、浙江等省份已经表现出兴趣,希望借鉴“丰台少年二号”的模式开展科普教育。

■ 揭秘

人造卫星是如何“诞生”的?

“高大上”的人造卫星,究竟是怎么造出来的?龚万骢是无线电专业背景出身,曾在中科院空间中心工作,也是“丰台少年二号”课题的总设计者,以“丰台少年二号”为例,他向新京报记者揭秘了人造卫星诞生的全过程。

制造人造卫星,首先从功能入手,厘清它要完成的任务,然后再从工程角度对其进行设计。人造卫星的外形结构(称作“星体”)是需要首先设计的部分;之后,为了让卫星能够在远离地球的地方运作,需要确定其能源体系,设计供电系统,大部分人造卫星都会通过太阳能电池板给蓄电池充电的方式满足其能源需求,要焊接多少电池板,需要分析卫星的工作状况。

由于太空中与地球表面的环境不同,导热方式也有所变化,相比地面的空气对流,外层空间的导热主要通过辐射与传导,而卫星上的设备都有其正常运行的温度区间,因此还要考虑其温控系统。此外,卫星升空后还需要和地面保持联系、履行指令,无线电要测遥控系统也需要另行设计。

最后,根据卫星所要实现的不同功能,要搭载相应的功能设备,如摄像头、转发器等,这些被称作“有效载荷”。具备了这些,一颗完整的卫星就形成了。之后,用航天材料将其组装起来,通过一系列测试检验其工作状态,一切就绪后,人造卫星就会“坐上”火箭,被送往外层空间。(记者戴轩)

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