2月27日11时06分,中国文昌航天发射场,随着长征八号遥二火箭圆满出征,满载着武大学子航天梦的“启明星一号”微纳卫星顺利起航。这是我国首颗可见光高光谱和夜光多光谱多模式在轨可编程卫星,也是一颗以在校学生为研发主体的微纳卫星。
时间的指针拨回到两年前。2019年9月,在武汉大学遥感专业的一次论文答辩会上,有学生提到“有很多新想法,但得不到想要的数据去验证”。对此,武大遥感信息工程学院金光教授与巫兆聪教授商量,即使是全球排名第一的武大遥感学科以往研究也很依赖国外数据,为何不研制自己的卫星,按自己的需求获取遥感数据?
自此,“启明星”研究应运而生。该星研制历时两年,先后有50余名学生参与设计、研发及测试,包括本科生、研究生、博士生,本科生就有20多名,把书本上的理论应用到实践当中,对他们而言,也是一个不断学习的过程。
林炜华是武汉大学遥感科学与技术专业2018级本科生,最近很多朋友都调侃她“深藏不露”。
在巫兆聪老师的团队里,她负责选定卫星预期应用所需的高光谱工作谱段,最忙时,一天收集200多个波段范围,再逐一比对检查。林炜华参与的是个大项目,却在新闻报道前从未声张,在研发团队中,她从没觉得自己贡献“突出”。
“那段日子过得太充实,眼界开阔到前所未有的远。”林炜华调侃自己搞科研搞“上头”了,课堂学习之外,她总是背着电脑轻盈地奔向实验室。
热忱源于引领。对林炜华来说,巫兆聪老师就是那颗引领她找到未来科研之路的“启明星”。
入学的通识课上,巫兆聪老师用通俗易懂的比喻解释了摄影测量和定量遥感的区别:“如果拿遥感技术去拍一个人,摄影测量能得到这个人的身高体型,而定量遥感能搞到他皮肤毛孔的含水量!”林炜华听了神往不已,便一头扎进巫兆聪老师的实验室学习。
大三时,她一边跟进卫星项目,一边上巫兆聪老师的“定量遥感”课。有一次林炜华起得比较早,7时20分就在教学楼下碰见了老师。两人一起爬楼梯,年过五十的巫兆聪声音洪亮:“来得挺早哇,任务完成得咋样?”她答着答着,老师回应声逐渐变小,她抬头一看,巫老师早就到了上一层楼。
实现智慧农业和智慧城市,巫兆聪他们这类研究大有可为,比如,适当的遥感设备可以对农田近距离实时观测,还可以宏观调控城市物流和交通状况,乃至2060年实现碳中和,都需要遥感技术监测空气里的二氧化碳含量。
周昊这几天被各家媒体争相采访,作为项目里毛庆洲老师团队的研三学生,负责“启明星”上传感器的集成与测试,他第一反应是有些惭愧,自己的工作似乎平常且枯燥,谈不上有趣有料。
传感器,简而言之就是一些可对不同光谱扫描的辐射仪成像仪、CCD相机等,卫星能传送回来数据,全要靠它们。
“启明星”身怀“十八般”遥感手段,白天能接受32个、夜晚能接受8个波段高光谱,还能进行红外遥感。而仅重19.2公斤的微纳卫星要放入如此多的传感器,结构设计和集成至关重要。
周昊形容自己集成传感器就像搭积木一样,但也不是简简单单就能拼就:“搭积木也要看衔接处是方孔还是圆孔,这边搭好,还要看另一边对不对得上。”测试中会出现各种突发状况,比如他明明花大量时间按照配套手册操作,却收不到数据,或者数据呈现乱码。
“这就是理论和实操的差异吧。”面对这些bug,他常常踏着夜色去撸串儿,再钻进被窝蒙头大睡,第二天从头再战。
2月的一天,他跟着中科院长春光机所的老师去文昌航天发射场做最后调试,卫星的太阳帆板突然无法正常展开,如若“启明星”就这样上了天,将会因为没有太阳能供能而成为太空垃圾。老师们面不改色,周昊开始想解决方法,在场学生俱是一片淡定沉着。最后问题连夜解决,卫星如期升空,新闻迅速引爆热搜。
周昊也关注着成千上万条把他们“夸上天”的网友评论,他能理解,隔行如隔山,凭借“航天”“卫星”这些家喻户晓的时事热点,遥感这个略显神秘的学科,也顺带进入普罗大众的视野。他还记得宇航学院院长龚健雅院士说过,遥感若是棵参天大树,那仪器只是小小的枝丫,武大遥感专业全球第一,但遥感仪器仍是弱势。
“我们有最专业的应用团队做支撑,发射‘启明星’是要实实在在造福社会的。”周昊认为,“启明星”作为遥感仪器的成果,虽然只是“小枝丫”,但它如此“耀眼”,能使得更多青年对遥感产生兴趣,假以时日汇聚人才。
“遥感仪器的光明未来指日可待。”他憧憬着。
回想起2020年10月,金光手下2019级博士生张雪峰和2020级博士生郭羽萱记忆犹新,他们从导师手上接下一项棘手任务——搭建卫星数字系统。这套系统就是“启明星”的“神经中枢”,可实时知晓卫星工作状态,还能向卫星发出指令,操控卫星完成各种任务。
“这是‘星敏’,就是恒星敏感器,能让我们知道卫星此时的姿态,简单说就是通过天文坐标系来确定卫星的绝对方位……”张雪峰展示着大屏幕上的一项项卫星数据。之前,为了尽快搭好这些设备,他和同伴们没少着急上火。
郭羽萱发现连接设备的直流电源不运行,张雪峰看到传输模拟数据的设备没指示灯提示,金光就喊了光机所的老师远程视频答疑解惑,学生们泡在卫星仿真测试室学习原理,动手实操,逐个排错,金光随时跟进进度,3天内就顺利搞定。
他们还被派去光机所研学10天,“足有四层楼高的空房间用来做卫星装配测试,嚯,一个大镜头十几米长!”郭羽萱感到眼界被极大开扩,她的专业方向是遥感图像处理中的色彩恢复,属于搞“软件”,她在光机所遇到搞“硬件”的年轻女老师,是做传感器CCD相机的专家,知识一“碰撞”郭羽萱就知道自己来得太值。
“武大发射‘启明星’也在表明,卫星距离普通学生并不遥远。时代在发展,卫星的自主研发以后会更加普及。”郭羽萱清楚,卫星上天,国家政策、资金保障、学校平台、老师辅助,缺一不可,他们站在了巨人的肩膀上。
“国家推动技术发展,反过来我们的研究成果也将反哺于人民,回馈给时代。小我在时代的精神中被滋养得勇锐丰润,我想在国家遥感事业中成为一个不可替代的人。”这是她的志向。(雷宇)