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        培養(yǎng)未來(lái)的航天專(zhuān)家和工程師

        2010-11-29 09:59:40沈羨云
        太空探索 2010年2期
        關(guān)鍵詞:歐空局快車(chē)空間站

        □ 沈羨云

        歐洲空間局為歐洲青年學(xué)生提供了航天大舞臺(tái)。在這個(gè)舞臺(tái)中,他們有人擔(dān)任編劇,有人當(dāng)導(dǎo)演,更多的人是演員,大家分工又合作,即學(xué)得了很多航天知識(shí),又真正地參加了航天實(shí)踐。對(duì)于他們來(lái)說(shuō),航天不再是一個(gè)陌生的名詞,他們已經(jīng)親身參加到這個(gè)行列中了。

        歐洲學(xué)生太空探索及技術(shù)倡議(SSETI)

        2000年歐空局教育署提出這個(gè)倡議,在這個(gè)計(jì)劃中學(xué)生需要完成四項(xiàng)研制任務(wù):“SSEII快車(chē)”號(hào)試驗(yàn)衛(wèi)星、歐洲學(xué)生地球軌道器、歐洲學(xué)生月球軌道器、研制月球登陸車(chē)。

        “SSETI 快車(chē)”項(xiàng)目由歐盟14個(gè)國(guó)家15所大學(xué)的250名學(xué)生參加,這些學(xué)生分成若干個(gè)研究小組,每個(gè)小組都有明確的任務(wù)。研究小組之間平時(shí)主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系,每周研究一次進(jìn)展和討論存在的問(wèn)題,1年中在SSETI裝配車(chē)間真正見(jiàn)面只有兩次。歐空局則負(fù)責(zé)指導(dǎo)和協(xié)調(diào)學(xué)生們的工作,監(jiān)督實(shí)際工作中的設(shè)備研制以及組織衛(wèi)星發(fā)射工作。

        學(xué)生們將“SSETI快車(chē)”試驗(yàn)衛(wèi)星設(shè)計(jì)為繞地球低軌飛行的小型衛(wèi)星,體積只相當(dāng)于普通洗衣機(jī)的大小,內(nèi)部還可載重24千克的試驗(yàn)設(shè)備。升空后衛(wèi)星的主要功能是拍攝地理圖片、進(jìn)行通信廣播聯(lián)系以及測(cè)試“軌道調(diào)整器”等學(xué)生設(shè)計(jì)的各類(lèi)小裝備。

        在真正組裝衛(wèi)星前,他們是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模擬進(jìn)行組裝。衛(wèi)星組裝出來(lái)后,在荷蘭的技術(shù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各種測(cè)試。2005年10月27日,“SSETI快車(chē)”從俄羅斯普列謝茨克發(fā)射場(chǎng)升空。衛(wèi)星在進(jìn)入地球軌道后,在505千米的高度環(huán)繞地球南北兩極飛行,大約90分鐘之后,位于丹麥的第一個(gè)地面控制中心接收到了從該衛(wèi)星發(fā)出的第一組信號(hào)。這顆衛(wèi)星從開(kāi)始設(shè)計(jì)到進(jìn)行組裝總共用了18個(gè)月時(shí)間,創(chuàng)下了該領(lǐng)域一項(xiàng)新的研制時(shí)間最短的紀(jì)錄,正因?yàn)槿绱?,該衛(wèi)星被命名為“快車(chē)”。

        在“SSETI快車(chē)”項(xiàng)目中,大學(xué)生們和自己研制的衛(wèi)星在一起

        組裝天線

        歐空局對(duì)這個(gè)學(xué)生項(xiàng)目給予了很大支持,免費(fèi)提供了大部分零部件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備,而一些關(guān)鍵技術(shù)則要求學(xué)生自己解決。項(xiàng)目完成后,所有參與“SSETI快車(chē)”的學(xué)生都獲得由歐空局頒發(fā)的特別證書(shū),作為他們以后申請(qǐng)到歐空局工作的有利參考,這一計(jì)劃為歐空局未來(lái)的航天事業(yè)儲(chǔ)備了大量人才。

        歐洲學(xué)生地球軌道器是學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)的一顆總重120千克繞地球軌道運(yùn)行的學(xué)生試驗(yàn)用衛(wèi)星,如果順利,這顆試驗(yàn)衛(wèi)星將于2012年由歐空局“阿里安”-5運(yùn)載火箭發(fā)射升空;另一項(xiàng)歐洲學(xué)生月球軌道器預(yù)定2011年發(fā)射,最后一項(xiàng)是研制月球登陸車(chē)。通過(guò)這些任務(wù),歐空局計(jì)劃未來(lái)將學(xué)生設(shè)計(jì)的衛(wèi)星項(xiàng)目發(fā)展到歐洲國(guó)家以外的范圍,讓更多國(guó)家的學(xué)生參與到類(lèi)似項(xiàng)目中,比如開(kāi)展和中國(guó)大學(xué)生的合作設(shè)計(jì)月球登陸車(chē),推動(dòng)發(fā)展世界各國(guó)在太空探測(cè)項(xiàng)目中的合作關(guān)系等。

        YES2衛(wèi)星發(fā)射前的檢測(cè)

        國(guó)際空間站應(yīng)用創(chuàng)意大賽(SUCCESS)

        該創(chuàng)意大賽是為國(guó)際空間站選拔工作人員的一種選拔賽,主要目的在于把今天的大學(xué)生培養(yǎng)成為明日國(guó)際空間站的工作人員。參與的大學(xué)生要對(duì)國(guó)際空間站的一些實(shí)驗(yàn)提出有創(chuàng)意的想法。此屆活動(dòng)共收到80多條有建設(shè)性的建議與想法,涉及了很多的領(lǐng)域,包括傳統(tǒng)的生命科學(xué)、物理實(shí)驗(yàn)、機(jī)械臂設(shè)計(jì)與改造等。通過(guò)競(jìng)賽,一等獎(jiǎng)獲得者將獲得在歐空局下的歐洲航天技術(shù)中心實(shí)習(xí)一年的機(jī)會(huì)。在此期間,他可以與一些航天專(zhuān)家—起參加各種實(shí)驗(yàn),并熟悉國(guó)際空間站的相關(guān)設(shè)施。

        2007年3月21日,評(píng)審委員會(huì)選出了3 名獲獎(jiǎng)?wù)摺R坏泉?jiǎng)的獲得者是挪威學(xué)生哈肯·林蒂克萊夫 ,他建議在國(guó)際空間站上搭載改進(jìn)的視網(wǎng)膜電流描記器,以探討航天員飛行中眼睛出現(xiàn)閃光現(xiàn)象的原因;二等獎(jiǎng)授予英國(guó)萊斯特大學(xué)的丹尼爾·勃蘭德,他的創(chuàng)意是研制可用于國(guó)際空間站的被動(dòng)式低成本微隕石探測(cè)器; 三等獎(jiǎng)獲得者是德國(guó)柏林洪保德大學(xué)礦物學(xué)院的考尼里·瑪約,他的想法是在國(guó)際空間站上放置一個(gè)人造隕星,驗(yàn)證“有生源說(shuō)”的第二階段理論。

        YES2任務(wù)中的學(xué)生和他的導(dǎo)師

        年輕工程師衛(wèi)星計(jì)劃(Yes計(jì)劃)

        YES任務(wù)共分為三個(gè)階段:YES1是為歐空局設(shè)計(jì)和研制一顆衛(wèi)星和一顆全球定位系統(tǒng)接收器。在1997年,一顆由歐洲10余個(gè)國(guó)家大學(xué)生設(shè)計(jì)、并完成的重349.7千克的衛(wèi)星和一顆全球定位系統(tǒng)接收器成功發(fā)射升空。YES3 現(xiàn)在正處于籌備階段,許多大學(xué)生、教授和大學(xué)已被邀請(qǐng)為YES3計(jì)劃提供突破性的創(chuàng)意。如誰(shuí)的建議被采用,將可參與YES3計(jì)劃的設(shè)計(jì)和建造工作。

        YES2計(jì)劃是由荷蘭的一家高科技企業(yè)倡導(dǎo)和締造的,其目的是利用太空繩索將衛(wèi)星牽回地球,是為了實(shí)現(xiàn)“太空天梯”而進(jìn)行的第一次真正太空試驗(yàn)。2007年9月14日,YES2 試驗(yàn)衛(wèi)星隨同歐空局研制的“Foton-M3”航天器發(fā)射成功。

        YES2衛(wèi)星重36千克、長(zhǎng)達(dá)1米 ,按照原定的計(jì)劃, 在Foton-M3飛行最后一天,一條30千米長(zhǎng)的繩索從它的下面伸出,向下逐漸展開(kāi),系繩的前端是YES2衛(wèi)星。系繩全面展開(kāi)后,立刻脫離航天器,連同返回艙一起釋放到空中,在到達(dá)海拔5千米高度時(shí),小艙上的降落傘將打開(kāi),使衛(wèi)星的小艙軟著陸在地面。最初,試驗(yàn)進(jìn)行很順利,繩索被釋放到空中,開(kāi)始展開(kāi),但是,當(dāng)它展開(kāi)8.5千米時(shí),F(xiàn)oton-M3提前就將繩索和小艙釋放出來(lái),之后它的一切信息中斷,至今YES2返回艙的命運(yùn)未卜。對(duì)于這次YES2 試驗(yàn)來(lái)說(shuō),雖然沒(méi)有獲得預(yù)期的成功,但它作為有史以來(lái)第一次在太空進(jìn)行的展開(kāi)長(zhǎng)達(dá)30千米的繩索的試驗(yàn),還是具有十分重大的意義。繩索初期展開(kāi)的成功,意味著用繩索的方法將一個(gè)小的載荷送回地球是可能的;試驗(yàn)中獲得的信息對(duì)于下一步的改進(jìn)提供了寶貴的資料;更重要的是通過(guò)YES2任務(wù),給年輕人一個(gè)實(shí)踐的機(jī)會(huì),更多未來(lái)的年輕工程師衛(wèi)星專(zhuān)家將從這些學(xué)生中產(chǎn)生。

        在衛(wèi)星研制的五年中,來(lái)自歐空局成員國(guó),以及俄羅斯、波蘭、日本、北美和澳大利亞等國(guó)的450多名學(xué)生參加了YES2項(xiàng)目。歐空局教育處負(fù)責(zé)監(jiān)督Y(jié)ES2教育項(xiàng)目,提供學(xué)生組織和研制硬件產(chǎn)品的主要經(jīng)費(fèi)。在技術(shù)上得到歐洲工業(yè)界,尤其是荷蘭公司的積極的支持,四個(gè)大學(xué)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)中心在其中做出重大貢獻(xiàn)。在實(shí)施時(shí),由YES2項(xiàng)目的總工程師負(fù)責(zé)整個(gè)計(jì)劃的設(shè)計(jì)、監(jiān)督、協(xié)調(diào)和經(jīng)費(fèi)分配工作,而所有硬件、電子部件和軟件的設(shè)計(jì)和制造都是由研究生和大學(xué)生完成的。這些學(xué)生主要來(lái)自歐空局成員國(guó)和歐洲其他國(guó)家,他們都是一些想為航天器設(shè)計(jì)與建造貢獻(xiàn)自己一份力量的學(xué)生。他們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與項(xiàng)目的秘書(shū)處取得聯(lián)系,將自己的簡(jiǎn)歷和導(dǎo)師(或者學(xué)校)的介紹信發(fā)給秘書(shū)處。在簡(jiǎn)歷里寫(xiě)明自己對(duì)航天器哪個(gè)部件感興趣,并能為之做些什么。通過(guò)審核,他們就可以成為YES團(tuán)隊(duì)的成員。他們的管理者會(huì)根據(jù)學(xué)生的特長(zhǎng)與興趣點(diǎn)安排合理的任務(wù),并提供給學(xué)生相關(guān)的設(shè)備和軟件設(shè)施,制定任務(wù)的最后完成日期,通常他們的工作地點(diǎn)是自己所在的大學(xué)。 YES團(tuán)隊(duì)成員每周至少保持一次與團(tuán)隊(duì)其他成員交流,并隨時(shí)下載更新各種文件,接受管理者提供的幫助。YFS團(tuán)隊(duì)成員在完成管理者交給的任務(wù)后,如果愿意,可以請(qǐng)求更多的任務(wù)。在YES2計(jì)劃中充滿了活力與發(fā)揮積極作用的團(tuán)隊(duì)至少有30個(gè)。

        當(dāng)然,除上述計(jì)劃外,歐空局還舉辦了同溫層氣球升空實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽、學(xué)生拋物線飛行體驗(yàn)、曙光女神學(xué)生設(shè)計(jì)競(jìng)賽。通過(guò)活動(dòng),讓學(xué)生逐漸明白,單靠書(shū)本上的知識(shí)根本無(wú)法使衛(wèi)星上天,除了要克服衛(wèi)星本身研制過(guò)程中的各種技術(shù)難關(guān),還要向有關(guān)部門(mén)申請(qǐng)衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射頻率、組織運(yùn)輸、海關(guān)申報(bào)、技術(shù)專(zhuān)利保護(hù)等,學(xué)生研制過(guò)程中積累了許多以往書(shū)本上沒(méi)學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),他們對(duì)航天事業(yè)也越來(lái)越感興趣,這些人中很多人將成為歐空局中未來(lái)的航天專(zhuān)家和工程師。

        參加YES2的大學(xué)生

        YES2衛(wèi)星所用的超強(qiáng)性太空繩

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