從天宮一號(hào)到神舟十號(hào)，再到嫦娥三號(hào)，無(wú)不彰顯我國(guó)航天技術(shù)實(shí)力在世界上占有相當(dāng)重要的地位。但中國(guó)的航天技術(shù)與美國(guó)和俄羅斯相比，還有一定的差距，身為一名科技教育工作者，深感責(zé)任重大。青少年是祖國(guó)的未來(lái)，在他們身上有著令人贊嘆的創(chuàng)造潛力，因此筆者希望通過(guò)“快樂(lè)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(guó)培養(yǎng)更多、更好的青少年航天科技后備人才做出新的貢獻(xiàn)。

該項(xiàng)目榮獲全國(guó)第31屆青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員創(chuàng)新項(xiàng)目二等獎(jiǎng)，云南賽區(qū)選拔賽一等獎(jiǎng)；于2015年3月獲得專利，專利號(hào)：ZL 2014303766297，目前仍在不斷研發(fā)中。項(xiàng)目致力于“校園航天”（即：在校園層面，校園里展開(kāi)的航天研究，“中國(guó)航天”則是指國(guó)際級(jí)層面的），旨在為青少年開(kāi)展航天科普實(shí)踐活動(dòng)的航天夢(mèng)而奮斗，建立一個(gè)校園內(nèi)的“小小航天工程”。《“校園航天”科技創(chuàng)新教育實(shí)踐》項(xiàng)目，被臨滄市委、臨滄市政府授予“2016年度臨滄市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”！

研究背景和意義

美國(guó)“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?tīng)査?”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，“信使號(hào)”開(kāi)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(guò)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)，筆者特研發(fā)了“快樂(lè)者1號(hào)”校園航天探測(cè)器，旨在通過(guò)制作、發(fā)射校園航天探測(cè)器的方式，使青少年既能嘗試到探測(cè)器在天空飛行過(guò)程中執(zhí)行“探測(cè)任務(wù)”的樂(lè)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(guó)家培養(yǎng)未來(lái)航天人才產(chǎn)生了積極的作用。

基本原理

“快樂(lè)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(kāi)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(huà)面、照片通過(guò)發(fā)射天線傳回到地面接收機(jī)。

試驗(yàn)情況

這一項(xiàng)目研究規(guī)劃從2014年開(kāi)始，先后對(duì)準(zhǔn)備搭載快樂(lè)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)。共有3個(gè)發(fā)射場(chǎng)：油菜花發(fā)射場(chǎng)、南美發(fā)射場(chǎng)、老母豬河發(fā)射場(chǎng)。第3次發(fā)射快樂(lè)者1號(hào)探測(cè)器的發(fā)射場(chǎng)分別位于23°55’25.12”北，99°53’54.03”東的南美發(fā)射場(chǎng)第三個(gè)發(fā)射窗口；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(guó)“信使號(hào)”壯麗撞擊水星的時(shí)間?？鞓?lè)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(lè)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(guó)家級(jí)層面太空飛行器，因此筆者首次引入“校園航天”概念，并獲得了首個(gè)這一領(lǐng)域的專利。

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(guò)發(fā)射天線，采用2.4GHz無(wú)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)可以在地面實(shí)時(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(guò)程中意外墜毀，存儲(chǔ)在探測(cè)器中的數(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(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)檢索，筆者所引入“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，即本文所表述的“探測(cè)器（快樂(lè)者1號(hào)校園航天探測(cè)器）”。

后續(xù)設(shè)想

我想，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2018年底實(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！

鄭德楊：

榮獲世界發(fā)明智慧財(cái)產(chǎn)聯(lián)盟總會(huì)專項(xiàng)獎(jiǎng)、第五屆澳門國(guó)際創(chuàng)新發(fā)明展銀獎(jiǎng)、2016年泰國(guó)發(fā)明者日國(guó)際銀獎(jiǎng)；全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員創(chuàng)新項(xiàng)目二、三等獎(jiǎng)；被云南省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、云南省發(fā)展和改革委員會(huì)評(píng)為2018年“大眾創(chuàng)業(yè) 萬(wàn)眾創(chuàng)新”考核評(píng)優(yōu)工作優(yōu)秀個(gè)人。

現(xiàn)任云南省臨滄市第一中學(xué)科技創(chuàng)新中心主任、創(chuàng)新人才培養(yǎng)處副主任。中國(guó)青少年科技輔導(dǎo)員協(xié)會(huì)會(huì)員，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)會(huì)員；2017年被聘請(qǐng)擔(dān)任中國(guó)青少年創(chuàng)意夢(mèng)想評(píng)委；獲專利10余項(xiàng)。《“校園航天”科技創(chuàng)新教育實(shí)踐》項(xiàng)目，被臨滄市人民政府授予2016年度臨滄市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

熱愛(ài)科技教育事業(yè)，主抓青少年科技創(chuàng)新教育。榮獲2017年第八屆全國(guó)科學(xué)影像節(jié)優(yōu)秀科技指導(dǎo)教師、2017年“北斗領(lǐng)航夢(mèng)想”全國(guó)青少年北斗科技實(shí)踐系列活動(dòng)中學(xué)組優(yōu)秀科技教師；輔導(dǎo)學(xué)生在省級(jí)、國(guó)家級(jí)比賽中多次獲獎(jiǎng)。在青少年科技創(chuàng)新教育實(shí)踐中引出“校園航天”概念，并帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行作品研發(fā)。輔導(dǎo)科創(chuàng)學(xué)生孫海媛，在2018年清華大學(xué)中獲50分降分認(rèn)定，并通過(guò)自主招生批次被工科試驗(yàn)班類專業(yè)錄取，林一乙被云南大學(xué)降至一本線錄取。