湖北日報(bào)全媒記者 田佩雯 通訊員 吳江龍 張學(xué)敏

“啟明星一號(hào)”是我國首顆可見光高光譜和夜光多光譜多模式在軌可編程微納衛(wèi)星，以學(xué)生為研制主體，具有低成本、快響應(yīng)和靈活性等特點(diǎn)。

如此高精尖的衛(wèi)星，為何學(xué)生是研制主體？學(xué)生是如何參與的？未來“啟明星一號(hào)”將有何應(yīng)用？湖北日報(bào)全媒記者來到武漢大學(xué)宇航科學(xué)與技術(shù)研究院，了解這顆“學(xué)生造”衛(wèi)星背后的故事。

“真沒想到，學(xué)生也能造衛(wèi)星！”

“我們能夠主動(dòng)設(shè)計(jì)‘啟明星一號(hào)’的觀測任務(wù)，精準(zhǔn)操控衛(wèi)星的速度、位置和角度，獲得我們想要的各種定點(diǎn)數(shù)據(jù)。”博士生張雪峰向記者演示了衛(wèi)星的模擬工作情況。在衛(wèi)星模擬系統(tǒng)上，一顆張開翅膀的“小盒子”劃過地球上空，坐標(biāo)數(shù)值、飛行速度不斷變換，衛(wèi)星下方的視野也逐漸開闊。“如果配備專門的望遠(yuǎn)鏡，甚至能觀測到這枚小小的衛(wèi)星。”高級工程師沈欣說。

2018年，武大曾成功發(fā)射“珞珈一號(hào)”衛(wèi)星，但學(xué)生主導(dǎo)造衛(wèi)星，歷史上還是第一次。武大宇航研究院教授巫兆聰向記者介紹，研制“啟明星一號(hào)”的想法，最初就來自于學(xué)生。在2019年5月的一場畢業(yè)論文答辯上，學(xué)生們暢所欲言，提出了許多新穎的想法，但由于當(dāng)時(shí)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)多數(shù)依賴國外，并且大多數(shù)據(jù)不能滿足研究需要，這些想法無法落地。武大宇航研究院教授金光提出，宇航院有技術(shù)、有實(shí)力，為何不能研制設(shè)計(jì)自己的衛(wèi)星呢？經(jīng)過學(xué)院研究，“啟明星一號(hào)”的研制很快便提上日程。

金光表示，為了集結(jié)優(yōu)秀學(xué)生參與，團(tuán)隊(duì)在武大廣發(fā)海報(bào)：“無論是本科生還是在讀研究生，只要是有志于航天衛(wèi)星研制的同學(xué)都可以報(bào)名。”這一舉措吸引了不同學(xué)科背景的同學(xué)報(bào)名參加選拔，有的同學(xué)本科來自于電子信息專業(yè)，有的則來自軟件工程專業(yè)。來到宇航院后，同學(xué)們被分為8個(gè)小組，有的負(fù)責(zé)數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)的搭建和調(diào)試，有的負(fù)責(zé)地面數(shù)據(jù)的處理，他們的專業(yè)能力在“啟明星一號(hào)”的研制中得到了充分的整合與發(fā)展。“目前團(tuán)隊(duì)中，從本科生到博士后，共有50多名學(xué)生參與，其中本科生20名左右。”金光說。

“真沒想到，學(xué)生也能造衛(wèi)星！”衛(wèi)星發(fā)射前，回望自己幾年來的努力，博士生黃淑娟感嘆。從事夜光遙感影像應(yīng)用研究的她，本科階段就參與到“啟明星一號(hào)”的設(shè)計(jì)制造中，“在大一大二的時(shí)候，老師帶我們?nèi)ノ錆h地面站參觀，那時(shí)我想衛(wèi)星離我們好遙遠(yuǎn)。今天能見證自己參與研制的衛(wèi)星上天，我感到非常榮幸。”

完成科研到應(yīng)用的閉環(huán)

巫兆聰表示，武漢大學(xué)遙感學(xué)科連續(xù)5年排名全球第一，但在培養(yǎng)遙感領(lǐng)域復(fù)合型人才方面，此前曾存在兩個(gè)難題：數(shù)據(jù)受制于人，許多創(chuàng)新嘗試無法深入；硬件制造環(huán)節(jié)缺失，學(xué)生們的創(chuàng)新工作急需一個(gè)實(shí)驗(yàn)場。

為什么要以學(xué)生為主體研制“啟明星一號(hào)”衛(wèi)星？可以說，“啟明星一號(hào)”是一枚紐扣，幫助合上衛(wèi)星從科研到應(yīng)用的閉環(huán)。巫兆聰解釋，有了“啟明星一號(hào)”這個(gè)“空間實(shí)驗(yàn)室”，學(xué)生們可以突破教材、論文、課堂的有限知識(shí)，按照他們的創(chuàng)意設(shè)計(jì)應(yīng)用方案，通過衛(wèi)星的研制、發(fā)射、監(jiān)測，全面熟悉掌握衛(wèi)星相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用，得到珍貴的一手?jǐn)?shù)據(jù)，從而驗(yàn)證他們當(dāng)初的奇思妙想是否合理、是否可行。

“紙上得來終覺淺，決知此事要躬行”是很多同學(xué)的共同體會(huì)。碩士生周昊在“啟明星一號(hào)”研制過程中負(fù)責(zé)傳感器集成和測試。1月下旬，他曾遠(yuǎn)赴海南文昌，對“啟明星一號(hào)”衛(wèi)星的部件進(jìn)行最后的測試，發(fā)射當(dāng)天，他也在文昌見證這一激動(dòng)人心的時(shí)刻。“測試過程中最大的難點(diǎn)，在于學(xué)習(xí)多種傳感器的原理。”談起“啟明星一號(hào)”的測試過程，周昊表示，傳感器涉及廣泛的知識(shí)面，一旦沒有理解傳輸協(xié)議，或者軟硬件出了問題，都需要系統(tǒng)性地排查，這也對他的動(dòng)手能力提出了很高的要求，“相機(jī)是測得最多的，為了安全發(fā)射，所有部件我們都要反復(fù)進(jìn)行測試，平均每個(gè)部件要測10次左右。”

學(xué)生們的創(chuàng)新思路在“啟明星一號(hào)”上也得到了呈現(xiàn)。過去夜光衛(wèi)星拍攝的圖像大多為黑白兩色，在導(dǎo)師李熙教授的指導(dǎo)下，博士生李津津提出：是否能讓遙感圖像“帶點(diǎn)顏色”？以紅綠藍(lán)為主的色彩顯示過于簡單，因此李津津和團(tuán)隊(duì)嘗試在紅綠藍(lán)基礎(chǔ)上又增加了深藍(lán)、淺藍(lán)、深黃、淺黃等多種顏色，并參與到圖像參數(shù)的調(diào)整，讓畫面顯示更加完善。“我們給予學(xué)生創(chuàng)新的土壤，由學(xué)生主導(dǎo)研制衛(wèi)星，這在全國來說都很少見。”金光說。

“啟明星”數(shù)據(jù)將對全世界開放

衛(wèi)星研制過程中，李德仁院士、龔健雅院士、曾國強(qiáng)教授等專家給予了很多指導(dǎo)。作為項(xiàng)目具體負(fù)責(zé)人，金光教授、毛慶洲教授、張學(xué)敏副教授帶領(lǐng)學(xué)生開展衛(wèi)星技術(shù)參數(shù)討論、衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)、衛(wèi)星裝配測試，攻克了衛(wèi)星一體化設(shè)計(jì)、載荷研制、姿態(tài)控制等難關(guān)，積累了豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并將最終的研發(fā)費(fèi)用降至500萬元，發(fā)射費(fèi)用約300萬元，做到了效益最大化。

“在我們心中，‘啟明星一號(hào)’是一座里程碑！”“我們能做更多創(chuàng)新性、個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)嘗試！”武大“學(xué)生造”衛(wèi)星成功發(fā)射入軌，極大鼓舞了同學(xué)們的自信，與此同時(shí)，有關(guān)后續(xù)研究也在陸續(xù)展開。

武大宇航研究院教授李熙介紹，“啟明星一號(hào)”搭載了全球第一顆8譜段夜光相機(jī)，在即將開展的全球夜光遙感觀測活動(dòng)中，相機(jī)將從太空俯瞰地球，在夜晚捕捉城市發(fā)光分布情況，從而反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的變化。“傳統(tǒng)夜光遙感搭載的相機(jī)最多只有3個(gè)譜段，那么8個(gè)譜段能看到什么東西，我們非常期待。”李熙說。

“未來‘啟明星一號(hào)’的數(shù)據(jù)將對全世界用戶免費(fèi)開放。”李熙補(bǔ)充，目前團(tuán)隊(duì)已經(jīng)收到了來自聯(lián)合國衛(wèi)星中心、地球觀測組織等多家機(jī)構(gòu)的幾十份數(shù)據(jù)拍攝需求，“他們都對我們衛(wèi)星的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了極大興趣。我們相信，‘啟明星一號(hào)’的發(fā)射不僅能提升武漢大學(xué)的科研實(shí)力，也能為推動(dòng)人類命運(yùn)共同體建設(shè)貢獻(xiàn)一定的力量。”

據(jù)了解，“啟明星一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射后，武漢大學(xué)還將依托宇航研究院，發(fā)射“珞珈二號(hào)01星”“珞珈三號(hào)01星”“珞珈三號(hào)02星”。武漢大學(xué)副校長吳平表示，從“珞珈一號(hào)”到“啟明星一號(hào)”，武大師生不斷取得一個(gè)又一個(gè)技術(shù)突破，以學(xué)生為主研制衛(wèi)星的舉措是武漢大學(xué)充分發(fā)揮科研優(yōu)勢，將科研育人落到實(shí)處的具體體現(xiàn)。