当我们在纠结中国芯的时候,美国的小学生早已设计发射了卫星

 

这是真的...

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小学生能干嘛?能搞得懂大多数大人都捣鼓不明白的航天科技吗?

还真别小看他们。当我们还在纠结为何迟迟造不出中国芯的时候,大洋彼岸的美国小学生早在2年前就已经设计制造出了卫星,还把它送上了天。

编译 七君

太空里所有的人造飞行物都是科学家们造的吗?这可不一定。2016年,美国的小学生们(以及一些学前班小朋友)就造了一个迷你卫星,还把它送上了太空。

2016年5月,美国弗吉尼亚州的圣托马斯莫尔中学(St. Thomas More Cathedral School)的学前班和小学1、2年级的小学生们设计了一个叫做 STMSat-1的 CubeSat(微型人造卫星)。

CubeSat 是一种迷你太空飞行器,它一般只有一个功能。这些孩子们设计的 STMSat-1 的主要功能就是给地球拍照,然后把照片传回地球。换句话说 STMSat-1 就是个地球的自拍器。

别小看了这个地球的自拍器,它是首个由小学生设计制造的卫星。圣托马斯莫尔中学的400个孩子们足足花了近三年的时间才把它设计安装完成。孩子们亲自焊接了电路板、调试了通讯设备,还前后两次用气球运载 STMSat-1 的设备进入高海拔区域测试。

圣托马斯莫尔中学的学生们正在制造微型卫星。图片来源:NASA

在整个设计制造以及发射的过程中,孩子们学会了如何操作使用无线电台、搭建卫星地面基站。他们还了解到,在焊接电子设备的时候要穿上专业的防静电衣服。

2012年,这个学校的孩子们就开始了这个项目。这个项目的缘起是,4年前该校的学生 Felix Pellegrino 的爸爸 Joe 听说了美国航空航天局(NASA)启动的一个微型卫星的项目,而 Joe 碰巧是一个 NASA 的工程师,也是 NASA 戈达德太空飞行中心的副项目经理。

在他的指导下,孩子们开始设计测试一个小型航天摄像头,然后把它装载到了一个 CubeSat 的外壳里。

Pellegrino 说,“我教孩子们怎么用计算机绘图,还教了他们设计的思想。孩子们一起做了一次振动测试,还在学校的停车场里做了一次高空试验。”

参与了这个项目的11岁的 Gabriel MacPhail 兴奋地向美国哥伦比亚广播公司的记者表达了他的激动之情:“我当时想,‘哇,这个是件大事诶,我们真的能做到吗?’”

13岁的 Rebecca El Choueiry 却说,“我的想法是,‘我们可以做到的’。一旦你开始做了就没有回头路了。”

 STMSat-1卫星

不过,造迷你卫星的花费也不小,孩子们在这个项目上一共花了大约5万美金。这些钱完完全全是学校和学生们自己筹集来的。

STMSat-1上装载有慢扫描电视(Slow Scan Television,SSTV),它能够传输70 厘米波段的业余无线电信号。理论上,它的摄像机每30秒将会向地面传输一张地球的照片,它的电池可以连续工作大约一年。

小学生制造的 STMSat 微型卫星

在地面基站里,孩子们可以用一个火腿电台(业余无线电台)截取图像信号,然后把无线电信号转化为图像。半个世纪前,阿波罗11号的宇航员就是用这种方式把月球的图片传回地球的。

然后,孩子们向 NASA 的微型卫星项目(CubeSat Launch Initiative)递交了申请书,在经过筛选后成为了16家入选的组织之一。这16个幸运儿里就包括大名鼎鼎的麻省理工学院、密歇根大学以及约翰霍普金斯大学的实验室。

为了支持这些热忱的小学生们,NASA 为孩子们提供了一个净室,以确保卫星的制造过程符合国际空间站的标准。NASA 还为学校提供了一个接受 SSTV 信号的天线。

NASA署长查尔斯·伯尔登赞赏鼓励制造了STMSat的小学生们

2015年12月,STMSat-1 被送入了国际空间站。2016年5月16日,STMSat-1和密歇根大学以及科罗拉多大学博尔德分校的微型卫星一起被部署运行。STMSat-1 和国际空间站在差不多的高度运行,大约距离地表400千米。在进入轨道后,STMSat-1 的计时装置就让计算机开始传输信号。

STMSat 等微型卫星的部署。图片来源:NASA

MacPhail 说,“我以前不相信我们这些小孩可以把卫星送上天。但是我们做到了!”

虽然目前大家还没有收到 STMSat-1的信号,但这并不是件糟糕的事情。Joe Pellegrino 说,“大约只有一半的 CubeSat 能够正常运作。”

孩子们会继续每天追踪卫星的高度,观察它是否会返回地球大气层。与此同时,他们还会用鱼骨图(fishbone diagram)对卫星的状况进行分析,判断它何时会重返地球大气层。

对于 Joe Pellegrino 来说,这个迷你卫星的意义远远超过了这个边长仅为10厘米的小方块里承载的技术:“如果小卫星能够正常工作、给地球拍照,那将是很棒的事情,但那只是锦上添花而已。我们需要培养美国本土的工程师和科学家,这才是这个项目的目的。”

在被问到从这个项目里学到了什么的时候,MacPhail 回答:“我学到了要永远相信你自己,这样你就不会在这样宏大的项目上轻易放弃了。”

圣托马斯莫尔中学的学生们正在设计接受信号的天线。图片来源:NASA


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图片来源和参考资料:

http://www.arrl.org/news/elementary-school-s-stmsat-1-cubesat-now-in-orbit

https://www.nasa.gov/feature/first-cubesat-built-by-an-elementary-school-deployed-into-space

https://www.cbsnews.com/news/cubesat-satellite-nasa-arlington-virginia-school-students-to-be-launched-space/

http://www.arrl.org/news/stmsat-1-youngsters-told-only-half-of-the-cubesats-deployed-into-space-work


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