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淮中一号(HuaiZhong-1)

志在长空牧群星——记“牧星人”组研制“淮中一号”微小卫星

(牧星人小组组长、淮中一号项目负责人:高三(14)班 王若愚)

  仰望星空 心向往之

  “五四三二一,点火,起飞。”伴随着现场起飞口令的下达,长征三号乙运载火箭拔地而起,从脐带塔脱离,尾部明亮的火焰将发射场照亮犹如白昼,紧接着是低沉的轰鸣声和扑面而来的热浪涌向观众席。

  时间回溯到2015年10月18日,正在西昌沙坪坝发射看台上的我,坚定了接受这项艰巨任务的决心——带领中学生团队完成一颗属于淮阴中学的微小卫星。经过在翔宇社一年多的学习以及在南京航空航天大学的参观,我已经对微小卫星有了初步的了解,也深知一定会遇到很多的困难,但是太空的感召让我最终选择奋力一搏。

  脚踏实地 上下求索

  “三个臭皮匠赛过诸葛亮”,但是相对于中国航天的卫星专家们而言,我们中学生恐怕是连半个“臭皮匠”都算不上,因此团队合作成了必不可少的过程。在经过与指导老师的讨论之后,我们决定选拔一批对航空航天有着执着追求、具有一定科创经验的同学,共同组建一支微小卫星研究团队,并将其命名为“牧星人”。牧星取自南航精神“效法羲和驭天马,志在长空牧群星”的牧星二字。微小卫星的探索涉及到的无线电、编程、结构设计、电子电路等内容,对于每一个人来说都是全新的领域,因此在团队建立之初便格外注重自学能力与工程思维的训练,并且根据个人的爱好与特点自主选定研究方向,在合作研究中发挥特长。

  起初,团队对于卫星的总体设计一直找不到合适的切入点,经过了多轮头脑风暴,团队成员一致同意采取从载荷到整体的研制路线。针对载荷任务的选定,综合考虑了多方因素并且请教了业内人士,提出了富有创新性与挑战性的基于微小卫星平台的空间碎片清除系统设计方案,该方案得到了中国空间技术研究院权威专家龚自正教授的认可与推荐。尽管先定了个“大目标”,但路还是需要一步步地走,我们合理地将大目标拆分成多个小目标,并针对设计方案进行了长达两个月的理论分析与可行性论证。

  在项目研究过程中,我们充分发挥了计算机3D建模与3D打印机的作用。因为载荷的设计与论证常常涉及到实验与操作,工厂代为加工既费时又费力,因此必须有快速将思维转化为产品的工具。3D建模与打印技术的普及使得这个问题变得易于解决,团队成员都熟练掌握使用SolidWorks进行设计建模并进行力学分析,使得想法变得可视化;同时学校为社团购置的准工业级3D打印机在项目研究过程中相对于传统的车床加工发挥出了极大的优势,研究过程中经常是团队头脑风暴之后刚确定方案,经过设计建模生成专用文件就可以送入3D打印机进行加工制造。

  研究过程中自然离不开实验,尤其是电学实验,由于知识水平有限,不可避免的会出现失误与困难。最初进行高压电容充放电实验时,没有足够的经验,也没有学习过相关内容,不知道电容在不完全放电之后依然会有几十伏甚至上百伏的电压,直接用电容两级的导线去接金属接线柱,瞬间蹦出的火花把在场的所有人吓了一跳。尽管电容放电在电学试验中并不少见,但是依然给我们敲响了一记警钟,此后所有的实验都要事先研究透彻,并且做好电学防护。更多的时候会遇到预设的现象不出现,绞尽脑汁也无济于事,但这一切都不能阻挡我们前进的步伐。

  长路漫漫 风雨兼程

  经过了一年多的实践与发展,“牧星人”创新团队已经由最初的卫星设计单一导向的设计团队,转变为一个综合性科技创新团队。在坚持不懈探索卫星设计的过程中开展了多项科技创新项目,取得了包括自主设计制作的多旋翼无人机、“堡垒号”电磁坦克歼击车验证模型、多功能井盖等一系列科技创新成果。

  尽管距离自主设计的微小卫星真正达到发射上天的标准还有很长的路要走,但团队的每一个成员都充满了信心,并且坚信未来“淮中一号”一定会在地球上空奏响《前进吧,淮中》那催人奋进的旋律!

学生制作的“淮中一号”微小卫星轨道飞行效果图

江苏省淮阴中学“牧星人”科技小组骨干成员:(左起)李昂、王若愚、薛北辰、杨紫宁

学生制作的“淮中一号”微小卫星3D效果图

“淮中一号”微小卫星原理样机内部结构

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