大學(xué)生造衛(wèi)星 一場800萬元的試驗
2月27日之后,武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院的學(xué)生,感覺自己有了新“身份”。當(dāng)天,在海南文昌航天發(fā)射場,長征八號遙二運載火箭成功將22顆衛(wèi)星發(fā)射升空,創(chuàng)下我國一箭多星的紀(jì)錄。其中的“啟明星一號”衛(wèi)星是由武漢大學(xué)牽頭,是以50多名武漢大學(xué)、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所(以下簡稱長春光機(jī)所)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)生為主體研制的。
訪問:
阿里云 2022“上云采購季”百款云產(chǎn)品最低0.24折起
以前,面對家人“遙感學(xué)的啥”這樣的問題時,這群珞珈山下的學(xué)子不知如何更好地回答。這一次,他們有了答案,“就說是造衛(wèi)星的”。
這顆重量只有19.2公斤的衛(wèi)星,裝有一臺可見光相機(jī)和一臺紅外相機(jī),可見光譜遙感分辨率達(dá)21米,白天能夠獲取32個波段的高光譜遙感,夜晚也能獲取8個波段的多光譜遙感和紅外光遙感。
提出研制“啟明星一號”并總負(fù)責(zé)的金光教授,曾是“吉林一號”衛(wèi)星副總設(shè)計師。2019年退休后,他獲邀加入武漢大學(xué)宇航科學(xué)與技術(shù)研究院,學(xué)校撥給了他1000萬元科研啟動經(jīng)費。
金光從中拿出800萬元打造的這個衛(wèi)星,將成為武大學(xué)子的“空間實驗站”。
“造星”背后,是武漢大學(xué)求賢若渴,直面遙感學(xué)科短板的成果體現(xiàn)。在武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院院長龔健雅看來,“啟明星一號”以學(xué)生為研制主體,代表年輕一代“像星星冉冉升起”。
3月9日,武漢大學(xué)宇航科學(xué)與技術(shù)研究院實驗室,屏幕上顯示著“啟明星一號”的飛行位置、參數(shù)等模擬信息。新京報記者 杜寒三 攝
“自己造個衛(wèi)星怎么樣”
“武大遙感世界第一,有最雄厚的師資力量,你們會成為最優(yōu)秀的人才”,2016年,黃淑娟考入武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院時,老師如此向本科新生介紹。
這并非一句套話,根據(jù)高等教育評價專業(yè)機(jī)構(gòu)軟科發(fā)布的信息,武漢大學(xué)遙感技術(shù)學(xué)科已連續(xù)五年排名世界第一。
“我們厲害在哪?”當(dāng)時還不了解情況的黃淑娟,疑惑中帶著好奇。直到大一上學(xué)期開始上課,六名院士輪流授課《測繪學(xué)概論》,她才有所體會。
第一堂課,她去晚了些,教室已經(jīng)坐滿了人。黃淑娟只好抱著電腦,倚著教室后排的墻坐在地上。
每次課前,學(xué)生們都排著隊,攤開課本找院士簽名。集齊六個簽名的幸運兒會發(fā)條朋友圈,開玩笑說可以“召喚神龍”。
比黃淑娟小兩屆的林煒華記得,當(dāng)時仍健在的寧津生院士,走路和寫板書都慢騰騰的,字與字的間距也拉得大。早上8點上課,9點50分下課,林煒華聽課都聽累了,但80多歲的寧津生“一直都不坐,堅持站著講課”。
這讓林煒華覺得是種傳承,“引領(lǐng)新一代遙感人進(jìn)門”。
除了傳承,武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院也重視實踐。
黃淑娟大二那年,學(xué)院包了兩輛大巴,組織六七十個學(xué)生到武漢大學(xué)遙感衛(wèi)星地面站參觀。地面站建在山上,外形像鍋蓋,還有一個天線。她抬頭想,“是不是有衛(wèi)星正在接收信號?”
參觀結(jié)束后,黃淑娟操縱無人機(jī),懸停拍下同學(xué)們的合照。
如果問這些學(xué)生什么是遙感,他們多半會給出詩意的答案,“遙感就是遙遠(yuǎn)的感知”,簡單來說,就是無人機(jī)、飛機(jī)、衛(wèi)星等,從低到高直至太空,通過電磁波等信號回傳,獲得地面信息后進(jìn)行處理。
但想從太空感知地面,并不容易。
尤其是加入科研團(tuán)隊后,找不著數(shù)據(jù),成了黃淑娟的一大困擾。
多光譜影像承載更多的色彩信息,全色影像分辨率高,黃淑娟想結(jié)合兩者優(yōu)勢做影像融合。但開源的影像并不好找,商業(yè)衛(wèi)星則要收費。
她算了筆賬,購買滿足實驗需求的影像,要花數(shù)千元錢。而如果想研究時間跨度較長的影像,只能向國外衛(wèi)星機(jī)構(gòu)訂購。
2019年研究生論文答辯時,教授金光問數(shù)據(jù)哪里來的,學(xué)生都說是國外衛(wèi)星。金光就說,“咱自己造一個衛(wèi)星怎么樣?”
他解釋道,有時想要昨天的數(shù)據(jù),國外衛(wèi)星只能提供10年前的。他打了個比方,選擇國外衛(wèi)星就像吃飯,吃什么只能由廚師說了算。要了碗海參炒面,發(fā)現(xiàn)海參只是廚師名字,并沒有真海參。
金光與一同出席答辯的教授巫兆聰商量,在教學(xué)上搞個改革,造個衛(wèi)星讓學(xué)生互動實驗。需要衛(wèi)星圖像時,下達(dá)拍攝指令,拍完后若不合適,再調(diào)整參數(shù)。
兩人不謀而合。
3月9日,武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院一樓大廳,掛有兩院院士照片。新京報記者 杜寒三 攝
“金大膽”的算盤
研制衛(wèi)星,金光有他的底氣。
退休來武漢大學(xué)前,他長期在長春光機(jī)所工作,人稱“金大膽”。
長春光機(jī)所做航天相機(jī)出身。早在2003年,金光就找到領(lǐng)導(dǎo),問能否不依托別人,連相機(jī)帶衛(wèi)星平臺,自己做出一個閉環(huán)來?
2005年,所里拿出一大筆錢,支持創(chuàng)建新技術(shù)研究室,金光擔(dān)任主任。最初手下一個人也沒有,他又爭取到政策,報名參加的研究生劃到他名下,提前預(yù)留研究所的工作。海報貼出后,第一批招到11人。
從學(xué)生中挑,金光有他的算盤,“一張白紙能畫出更好的畫”。
半路出家的金光,頂著“瞎忽悠”的爭議,從光學(xué)設(shè)計到機(jī)械設(shè)計,再到自動控制,手把手訓(xùn)練學(xué)生。
特批的火箭運載能力達(dá)1.2噸,但當(dāng)時研制的衛(wèi)星重量只有420公斤。航天事業(yè)充滿曲折,如果剩余空間留給其他單位,火箭能否如期發(fā)射就有變數(shù)。
2014年六七月份,金光與火箭方商量,剩下的空間全包了,再造三顆衛(wèi)星。
第二年,“吉林一號”一箭四星發(fā)射成功,成為我國首顆自主研發(fā)的“星載一體化”商用衛(wèi)星,也是我國第一顆自主研發(fā)的米級高清動態(tài)視頻衛(wèi)星。
2019年,與多年前在長春光機(jī)所類似,招新海報也在武漢大學(xué)貼出。
那時黃淑娟已加入巫兆聰科研團(tuán)隊,巫兆聰找到她,“要讓學(xué)生造一顆衛(wèi)星,愿不愿意參與到項目里?”黃淑娟立馬就應(yīng)下了,但心里仍不免嘀咕,“我們也能造衛(wèi)星,騙人的吧?”但她又覺得老師不像是開玩笑。
3月11日,金光在辦公室接受采訪。新京報記者 杜寒三 攝
“修圖師改行造相機(jī)”
此后將近一年的時間里,黃淑娟都在搜集20世紀(jì)70年代以來國內(nèi)外衛(wèi)星的載荷、波段范圍、空間和時間分辨率、應(yīng)用等資料。找不到數(shù)據(jù),就從一篇篇論文中挖。挖出來的數(shù)據(jù),再通過做實驗論證其準(zhǔn)確性。
這是一個漫長而枯燥的過程。
早上9點到實驗室,晚上11點多離開是常態(tài)。遇到趕時間,指導(dǎo)老師把他們“關(guān)”在實驗室,不停地提出建議,學(xué)生們修改,老師再反饋,一直忙到夜里12點。
學(xué)校宿舍樓晚上11點半關(guān)門,黃淑娟同宿管阿姨說好話,“對不起,我回來晚了,辛苦阿姨給我開門”。阿姨開了門,“下次早點回來呀”,黃淑娟不敢答應(yīng)。第二天,黃淑娟還是從實驗室回來得晚,不同于前一天初犯,這次阿姨讓她做了登記。
衛(wèi)星研制過程復(fù)雜,一般分為機(jī)械、熱控、姿態(tài)控制、星務(wù)、通信、電源動力等幾大系統(tǒng)。學(xué)生們在不同的團(tuán)隊分工合作。
3月9日,武漢大學(xué)宇航科學(xué)與技術(shù)研究院衛(wèi)星仿真測試實驗室,還掛著“‘啟明星’衛(wèi)星發(fā)射及測控第二現(xiàn)場”“預(yù)?!畣⒚餍恰⒓{衛(wèi)星發(fā)射成功”的橫幅。
五臺液晶電視掛在墻上,顯示著衛(wèi)星飛行位置、參數(shù)等模擬信息。桌上擺著一套衛(wèi)星仿真系統(tǒng),還有一個像不銹鋼飯碗的飛輪。端起飛輪,隨著內(nèi)部器件的高速轉(zhuǎn)動,會看到雙手發(fā)生偏轉(zhuǎn)。衛(wèi)星上也有類似的飛輪,這也是衛(wèi)星改變飛行姿態(tài)的方式之一。
博士生張雪峰負(fù)責(zé)衛(wèi)星模擬仿真系統(tǒng)的搭建與調(diào)試。最開始時,滿屏幕的專業(yè)術(shù)語,他幾乎都不認(rèn)識。研究圖像處理的他,將這種跨度比喻成“用修圖軟件的修圖師改行制造相機(jī)”,而且是造能在太空飛的相機(jī)。
金光把張雪峰和另外兩個學(xué)生送到長春光機(jī)所集訓(xùn)了一周。張雪峰覺得,就像進(jìn)了大觀園。老師講解時,他們一邊做著筆記,一邊還要用手機(jī)錄視頻。四五條每條時長30多分鐘的視頻,成了寶貴的資料?;匚錆h后,三個人圍在屏幕前反復(fù)觀看。
帶回的中心機(jī)沒有信號燈,張雪峰接上電源,無法確定其是否工作。在接口連上顯示器,但屏幕仍然不亮。幾次嘗試無果,他只得給長春光機(jī)所的老師打電話求救。老師一聽就說,“會不會是電壓調(diào)低了,沒帶起來?”張雪峰一試,果然是這個問題。
“啟明星一號”研制以學(xué)生為主體,金光說,這不意味著教師放手,相反是在其中起關(guān)鍵作用,讓學(xué)生少走彎路。設(shè)計圖紙由他審查,不合格再返工修改,直到他認(rèn)為可以投入研制,再開始加工,“學(xué)生是執(zhí)行者?!?/p>
3月9日,擺在武漢大學(xué)宇航科學(xué)與技術(shù)研究院的“啟明星一號”模型。新京報記者 杜寒三 攝
“老金,你花就行了”
2月27日上午,武漢大學(xué)“啟明星一號”團(tuán)隊近20名老師和學(xué)生,在宇航科學(xué)與技術(shù)研究院衛(wèi)星仿真測試實驗室,觀看1200多公里外的火箭發(fā)射直播。
張雪峰攥著手,仰著頭,不敢眨眼。11點06分,白煙升騰,火箭尾部拖著火焰騰空而起,實驗室響起掌聲。十多秒后,火箭變成了一個小白點,直至再也望不見。
黃淑娟看著火箭越飛越遠(yuǎn),有些不舍,低聲問邊上的同學(xué),“發(fā)射成功了吧?”兩人都不確定,“應(yīng)該是吧”。
金光是沙場老將,他給大伙兒吃了顆“定心丸”,“發(fā)射成功了”。又是一陣掌聲。
這顆衛(wèi)星,花了金光800萬元的科研經(jīng)費。
2019年前后,中國科學(xué)院院士、武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院院長龔健雅,三次趕赴長春邀請金光加入武漢大學(xué)。一個體現(xiàn)誠意的細(xì)節(jié)是,金光人還在長春,學(xué)院就給他備好了辦公室。
龔健雅的盛情邀請背后,是武漢大學(xué)謀劃遙感學(xué)科的一局大棋。
龔健雅2018年發(fā)表的文章《新時代世界一流學(xué)科建設(shè)的站位與戰(zhàn)略布局》,至今仍在學(xué)院官網(wǎng)新聞欄中置頂。
文章提到,武漢大學(xué)的遙感學(xué)科目前能夠排名世界第一,是因為幾何遙感(包括攝影測量)很強,以及遙感信息處理的研究水平很高,得到了世界公認(rèn)。但是遙感不僅包括幾何遙感,而且包括物理遙感(或者說定量遙感)和遙感傳感器。在遙感傳感器方面,武漢大學(xué)還有相當(dāng)大的差距,不僅沒有達(dá)到國際領(lǐng)先的水平,在國內(nèi)也難有一席之地。
公開資料顯示,2018年12月30日,武漢大學(xué)宇航科學(xué)與技術(shù)研究院舉行揭牌儀式,掛靠在遙感信息工程學(xué)院,力圖構(gòu)建遙感平臺、遙感儀器、遙感信息獲取處理與應(yīng)用的完整科學(xué)技術(shù)體系,形成具有小衛(wèi)星平臺、空間遙感儀器以及遙感信息處理與應(yīng)用的研究優(yōu)勢,打造國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的遙感與航天工程類人才培養(yǎng)與科學(xué)研究基地。
作為引進(jìn)的高端人才,金光拿到了1000萬元的科研啟動經(jīng)費。用他的話說,這筆錢怎么花,“領(lǐng)導(dǎo)不管”。領(lǐng)導(dǎo)對他說,“老金,你花就行了,用在教學(xué)建設(shè)上就可以了?!?/p>
公開的《武漢大學(xué)關(guān)于加強海外高層次拔尖人才引進(jìn)工作的實施意見》,是武漢大學(xué)高端人才科研啟動經(jīng)費標(biāo)準(zhǔn)的縮影。根據(jù)文件,以海外高層次拔尖人才為核心,組建配備學(xué)術(shù)團(tuán)隊,選聘工作助手,并以團(tuán)隊形式配套科研啟動經(jīng)費,其中理工、醫(yī)科特別崗位資助額度為300萬元至1000萬元。
2021年武漢大學(xué)校長竇賢康接受媒體采訪時的表述,亦可窺見武大的求賢若渴。
竇賢康說,武漢大學(xué)在高端人才隊伍建設(shè)方面絕對量的增加,包括增長的速度和加速度在中國高校中表現(xiàn)突出,“只要我們把人才看成是一個大學(xué)最重要的核心指標(biāo),上下齊心,并借助一些外部力量,一定會把武漢大學(xué)的人才隊伍建設(shè)得更好?!?/p>
“沒有任何領(lǐng)導(dǎo)說你不能搞,院士們還說這個事值得做”,造衛(wèi)星的想法不僅沒有阻力,龔健雅還建議將原定的衛(wèi)星名“遙感一號”改為“啟明星一號”,“以學(xué)生為主體研制,代表年輕一代像星星冉冉升起”。
回顧兩年多的研制歷程,如何省錢是金光一直在考慮的?;鸺l(fā)射衛(wèi)星,每公斤報價15萬元。換句話說,每減少衛(wèi)星1公斤重量,就能節(jié)省15萬元。
金光沿用了他在長春光機(jī)所提出的“星載一體化”,就像電腦一體機(jī)一樣,載荷與衛(wèi)星一體化設(shè)計,并體現(xiàn)輕量化。他拿起辦公室桌上的煙盒,敲了敲,“以前一個板子是實心的,在實現(xiàn)抗彎效果的前提下,中間能不能鏤空一點?”
金光說,按照傳統(tǒng)的設(shè)計思路,若要實現(xiàn)同樣的功能,衛(wèi)星重量要在50公斤以上。而“啟明星一號”最終重量僅為19.2公斤。
3月9日,林煒華所在的實驗室,團(tuán)隊目前正在篩選湖北省內(nèi)的目標(biāo)水體以供衛(wèi)星觀測。新京報記者 杜寒三 攝
“最亮的星”
衛(wèi)星成功發(fā)射,只是一個開始。
3月8日,還在念大四的林煒華,上金光辦公室拷了一張“啟明星一號”傳回的圖像。
金光操著東北口音,“小姑娘,快看看這個能做啥,你拷回去?!眱蓚€人湊在電腦屏幕前,圖像色調(diào)是綠色的,放大能看到水體,還有一些農(nóng)田。
“啟明星一號”團(tuán)隊曾在遙感信息工程學(xué)院進(jìn)行問卷調(diào)查,搜集學(xué)生今后想依托衛(wèi)星做的應(yīng)用與研究。
有個想法讓黃淑娟印象深刻,用夜光影像研究城市內(nèi)的“鬼城”,計算房屋空置率,“現(xiàn)在光說建了多少房,但有沒有人住并不知道?!?/p>
林煒華所在的實驗室,正在篩選湖北省內(nèi)的目標(biāo)水體。金光曾表示,“啟明星一號”能“看清”水體的主要污染物,為水體環(huán)境監(jiān)測提供預(yù)警。采集的夜光遙感影像是彩色的,能更好地用于分析城市燈光與經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的關(guān)系。
2018年6月,由武漢大學(xué)牽頭,聯(lián)合長光衛(wèi)星技術(shù)有限公司研制的“珞珈一號”科學(xué)試驗衛(wèi)星成功發(fā)射入軌。
那時,黃淑娟正在準(zhǔn)備期末考試。朋友圈一水兒都是“珞珈一號”,還有人說“大家快記一下‘珞珈一號’的載荷、發(fā)射時間和相關(guān)信息,肯定會考”。黃淑娟特意看了一眼,沒想到考試真有這道題。
四年前的故事,將迎來續(xù)集。
今年1月,武漢大學(xué)在其官方微信公眾號發(fā)文,依托宇航科學(xué)與技術(shù)研究院,后續(xù)還將發(fā)射“珞珈二號01星”“珞珈三號01星”“珞珈三號02星”。
珞珈山的春天來了。前些天,林煒華一出宿舍,就看到了盛開的櫻花,“猝不及防就跌入了春天”。
3月11日,武漢大學(xué)盛開的櫻花,不遠(yuǎn)處有學(xué)生走過。新京報記者 杜寒三 攝
衛(wèi)星剛,櫻花柔,這兩者都讓她覺得浪漫。
林煒華說,啟明星又叫金星,清晨在東方天空出現(xiàn)。等“啟明星一號”飛過武漢上空,她會抬頭多看兩眼,就當(dāng)看星星,“在我心中,它就是最亮的星”。
盡管她知道,用肉眼看到這顆40×30×40厘米的微納衛(wèi)星,可能只是徒勞。
訪問:
阿里云 - 最高1888元通用代金券立即可用
關(guān)鍵詞: 通信技術(shù) 大學(xué)生造衛(wèi)星 一場800萬元的試驗 cnBeta
相關(guān)新聞