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

作者: 编译 七君

来源: 把科学带回家

发布日期: 2018-05-07

美国的小学生早在2年前就已经设计制造出了卫星,并将其送上了天。这一项目由圣托马斯莫尔中学的学前班和小学1、2年级的小学生们完成,他们在NASA工程师的指导下,设计了一个名为STMSat-1的微型人造卫星,主要功能是给地球拍照并将照片传回地球。整个项目历时近三年,孩子们亲自参与了电路板焊接、通讯设备调试等环节,并成功将卫星送入国际空间站运行。

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。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。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。

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。”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。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。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。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。”

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