鄭德楊 李勉

摘 要：青少年是祖國的未來，在他們身上有著令人贊嘆創(chuàng)造潛力。因此，通過快樂者1號(hào)校園航天探測(cè)器的研發(fā)，用自己特有的方式、創(chuàng)造機(jī)遇、搭建平臺(tái)，立志為我國培養(yǎng)更多、更好青少年航天科技后備人才做出新的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：校園航天；火箭；快樂者1號(hào)；探測(cè)器

1 研究背景和意義

美國“信使號(hào)”水星探測(cè)飛船于2004年8月3日在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心由“德爾塔2”型火箭送入太空，明亮的火焰照亮了當(dāng)時(shí)灑滿月光的夜空輝映在大西洋上?！靶攀固?hào)”開始了計(jì)劃中的耗時(shí)6年半、飛行79億公里的探測(cè)遠(yuǎn)征。2015年04月30日，北京時(shí)間（即5月1日）“信使號(hào)”探測(cè)器通過硬著陸以3.9km/s撞擊水星表面的方式，結(jié)束其探測(cè)使命，在水星北極附近留下一個(gè)直徑為16米的撞擊坑，新的探測(cè)器將于2024年抵達(dá)，屆時(shí)我們才能看到這個(gè)撞擊坑的圖像。

以此為契機(jī)，作者特研發(fā)了快樂者1號(hào)校園航天探測(cè)器，旨在通過制作、發(fā)射校園航天探測(cè)器，使青少年既能嘗試到探測(cè)器在天空飛行過程中執(zhí)行“探測(cè)任務(wù)”的樂趣，又能學(xué)到一些航天科技知識(shí)，對(duì)培養(yǎng)青少年從小養(yǎng)成“動(dòng)腦想、動(dòng)手做”的良好習(xí)慣以及激發(fā)其航天科技創(chuàng)新熱情，乃至為國家培養(yǎng)未來航天人才具有舉足輕重的作用。

2 基本原理

快樂者1號(hào)校園航天探測(cè)器搭乘自制校園航天火箭，在野外發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空后，攝像頭以及傳感器在空中開展“觀天、看地”的預(yù)定科學(xué)探測(cè)任務(wù)以及追蹤火箭的飛行姿態(tài)，并將實(shí)時(shí)畫面、照片通過發(fā)射天線傳回到地面接收機(jī)。

3 試驗(yàn)情況

這一項(xiàng)目研究規(guī)劃從2014年開始，先后對(duì)準(zhǔn)備搭載快樂者1號(hào)校園航天探測(cè)器的自制火箭運(yùn)載能力以及穩(wěn)定性進(jìn)行了3次野外發(fā)射試驗(yàn)。最近一次發(fā)射快樂者1號(hào)探測(cè)器的時(shí)間是2015年5月1日，之所以選擇這一天是因?yàn)檫@一天（北京時(shí)間）是美國“信使號(hào)”壯麗撞擊水星的時(shí)間。快樂者1號(hào)發(fā)射升空飛行一段時(shí)間后，類似“信使號(hào)”以硬著陸方式撞擊地面，撞擊地面后儀器殘骸散落一地。

因經(jīng)費(fèi)、時(shí)間等客觀因素存在，快樂者1號(hào)當(dāng)前基于青少年航天科技教育而研發(fā)，屬于民間航天技術(shù)的低空飛行探測(cè)器，有別于國家級(jí)層面太空飛行器，因此作者首次引入“校園航天”概念，并獲得了首個(gè)這一領(lǐng)域的專利。

4 “觀天、看地”，探測(cè)器拍攝后返回的照片（圖7-圖12）

5 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）其特征主要是將攝像機(jī)收集數(shù)據(jù)通過發(fā)射天線，采用2.4GHz無線射頻技術(shù)發(fā)送照片、視頻及音頻訊號(hào)至地面接收機(jī)。

（2）接收機(jī)可以在地面時(shí)實(shí)觀察空中探測(cè)的數(shù)據(jù)，并將所探測(cè)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，倘若探測(cè)器在落地過程中意外墜毀，存儲(chǔ)在探測(cè)器中數(shù)據(jù)可能丟失，但地面接收機(jī)已存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)，可有效防止數(shù)據(jù)丟失。

（3）根據(jù)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)檢索，作者所引入 “校園航天”概念，目前有且只有1個(gè)“校園航天”領(lǐng)域的專利，即文章所表述的“探測(cè)器（快樂者1號(hào)校園航天探測(cè)器）”。

5 進(jìn)一步完善設(shè)想

作者期待，在今后的研究試驗(yàn)中，不斷完善這一校園航天探測(cè)器的功能，如增加速度傳感器、加速度傳感器、高度計(jì)等設(shè)備，以提供更多的科學(xué)探測(cè)服務(wù)，使其更具有實(shí)用性、創(chuàng)新性。計(jì)劃到2017年實(shí)現(xiàn)探測(cè)器軟著陸返回，屆時(shí)探測(cè)器飛得更高，飛行更穩(wěn)，圖像分辨率更高！本項(xiàng)目于2015年3月獲得專利，專利號(hào)：ZL 2014303766297，仍在不斷研發(fā)中，只有開始，木有結(jié)束，致力于為青少年開展航天科普實(shí)踐活動(dòng)的航天夢(mèng)而奮斗，建立一個(gè)“小小航天工程”。