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数据被卡脖子,一流大学组成学生

来源:遥感 时间:2022/10/2

2月27日11时06分,长征八号运载火箭在文昌航天发射场,将22颗商用卫星送入太空。这些卫星顺利进入预定轨道,任务取得圆满成功。“1箭22星”发射成功,创造了我国一箭多星新纪录,标志着文昌航天发射场商业航天发射首战告捷。

据报道,22颗卫星包括海南一号01/02星、文昌一号01/02星、泰景三号01卫星、泰景四号01卫星、巢湖一号卫星、创星雷神号卫星等,主要用于提供商业遥感信息、海洋环境监测、森林防火减灾等服务。这其中就有武汉大学的“启明星一号”微纳卫星,也是用于遥感方面的。

“启明星一号”是武大首颗“学生造”卫星。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微纳卫星。它个头很小,整星重量约为19kg,但却集成了多种功能,可在白天获取32谱段高光谱地球表面地物影像,夜间获取8谱段夜光地球表面影像,全天获取红外遥感影像。正常运行后,由武汉大学的遥感卫星地面站负责地面测控和数据接收。

这颗卫星有何神奇之处?据介绍,高光谱影像和红外遥感影像配合,可以“看清”湖北长江、湖泊等水体内的主要污染物,未来将主要服务湖北地区,为水体环境监测提供预警。同时,该卫星还是全球首颗具有8个谱段夜光成像功能的卫星,拍出的彩色夜光图像可开展更深层次的夜光遥感研究。更为重要的是,可以解决遥感数据被卡脖子的问题。

归纳一下,“启明星一号”微纳卫星有以下几个“首创”:是武大首颗“学生造”卫星;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微纳卫星;是全球首颗具有8个谱段夜光成像功能的卫星;首次可以自行获取卫星数据,不再依赖国外数据。

作为“一流大学”的武汉大学,学生能把卫星“玩”上天,这是如何做到的呢?本文以旁观看热闹者的身份分析一下。

(1)被卡脖子而激发自主创新。在年夏天一次论文答辩会上,多名学生表达出有很多新的想法,但却没有合适的数据去验证。原因是,能用到的数据大多是国外的,并不符合自己的需求,于是出现了别人发布的不是自己想要的,自己想要的别人不提供,数据被人卡了脖子。台下的教授对此也是深有感触,没有自己的卫星,哪会有自己想要的数据?有了自己的卫星,今天发个指令上天,明天数据就可下传。教授们突破想到,何不由学生自己研发卫星、自己获取数据?这就是“启明星”的由来。学生提出问题,教授解答问题。

(2)着眼未来创建空间实验平台。在一般学校,对于学生提出的难题,教授的回答可能是“没有办法”,并告诫学生面对现实,甚至可能还有一些其它言辞。武大的教授却是自己想办法,挑战现实。事实告诉人们,教授的想法仅仅是想法,如果没有学校的认同也只能是想法,永远停留在想法之上。

武大与众不同,还真把教授的想法当一回事,当急设立“启明星”项目。这个项目一旦成功,不仅可以解决数据被人卡脖子的问题,而且还可以成为一个空间实验平台。不得不说,这很有见远。“将来武大师生有什么奇思妙想,都可以给它发送指令,去获取数据进行验证。”武大一位教授如此说。

(3)汇集各个学科优势形成合力。提出问题、解答问题、立志解决问题只是第一步,能否最终解决问题还得有这方面的能力。武大恰恰有这个能力。武大是遥感第一校,软件不存在问题。武大具有很强的工科,硬件也不是太多的问题。武大具有众多的学科,形成合力没有问题。

武大有许多杰出教授,在遥感等信息学科方面,更是人才济济,技术指导没有问题。“启明星”项目负责人金光教授就是我国航天光学遥感卫星研发的领军人物,著名的“吉林一号”等卫星就是他的太空杰作,年退休后被武大引进。武大给他万元科研启动经费,他先是拿出万元作为卫星研发费用,后是拿出万作为发射经费。万元,一颗卫星用掉了万元,金光教授说,太便宜了,划得来。

(4)让学生得到全链条思维锻炼。项目设立了,经费也有了,靠谁去实现呢?自然是学生。“启明星”一号被定位为培养遥感领域复合型人才的一个平台,目的是让学生通过参与卫星的研制、发射、监测全过程,全面熟悉掌握卫星相关技术及应用。以前,学生们多是做些算法和软件开发,卫星的设计、制造、管理、运用很难涉及,这个项目就是让学生们有一个系统工程全链条思维的锻炼。

经过全校“招贤”,不同学科的本科生、研究生踊跃报名,组成了机械、热控、姿控、星务、通信、电源动力等若干研发小组,全程参与卫星研制,实现了从研制、管控、管理到后期应用4个过程的闭环。于是,由50名左右在校生组成的团队成了研制“启明星”主力军。历时三年,研制团队于年底完成了卫星的设计、制造、生产、调试,年2月春节期间运抵文昌,完成星箭组合相关测试。

参与研制“启明星”,学生们确实得到很强的思维训练。星上传感器的集成与后期测试,卫星姿态和控制,数字卫星系统和卫星数据的处理,数据接收和卫星测控,遥感谱段的选择,夜光遥感的应用,卫星的整体设计,等等,都是一个从理论知识到工程实践、书本知识变成自己知识的转变过程。这是不是新工科想要追求的目标?

(5)学生创意催生夜光遥感。过去的卫星夜光遥感是黑白的,只有明和暗的区别。有位研一女生提出,能不能让启明星戴上“有色眼镜”?只有黑与白,学生不满意。只能看到红黄蓝,学生还是觉得简单。该位女生梦想看到夜晚的深蓝浅蓝、深黄浅黄、深红浅红等等。能做到吗?这可是大大超越目前全球先进水平啊。

能够看到明和暗,一个波段即可;看到红黄蓝,三个波段可能实现,而已经是超越世界先进水平了;为了看到各种颜色,最终增加到8个波段。这不是说说而已,而必须解决如何实现的难题。最后经过反复演算、论证、设计,研制团队终于给“启动星”戴上了不同的“有色眼镜”,想看红的就看红的,想看绿的就看绿的,想看什么颜色就有什么颜色。这就突破了教材、论文中的条条框框,按照自己的意愿给卫星下命令,以自己想要的方式观测地球。

卫星就是围绕地球旋转的机器人。全国高校“玩”机器人的很多,但能“玩”卫星的极少。武大以学生为主体研发卫星,既提升学生的学识、技术,让卫星飞上太空,也培养学生的使命感、自豪感还有自信心。网友们,你们觉得武大这种做法如何?欢迎留言讨论,以便交流分享!谢谢你的阅读,期待

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