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培养未来的航天专家和工程师

2010-11-29沈羡云

太空探索 2010年2期
关键词:欧空局快车空间站

□ 沈羡云

欧洲空间局为欧洲青年学生提供了航天大舞台。在这个舞台中,他们有人担任编剧,有人当导演,更多的人是演员,大家分工又合作,即学得了很多航天知识,又真正地参加了航天实践。对于他们来说,航天不再是一个陌生的名词,他们已经亲身参加到这个行列中了。

欧洲学生太空探索及技术倡议(SSETI)

2000年欧空局教育署提出这个倡议,在这个计划中学生需要完成四项研制任务:“SSEII快车”号试验卫星、欧洲学生地球轨道器、欧洲学生月球轨道器、研制月球登陆车。

“SSETI 快车”项目由欧盟14个国家15所大学的250名学生参加,这些学生分成若干个研究小组,每个小组都有明确的任务。研究小组之间平时主要通过互联网联系,每周研究一次进展和讨论存在的问题,1年中在SSETI装配车间真正见面只有两次。欧空局则负责指导和协调学生们的工作,监督实际工作中的设备研制以及组织卫星发射工作。

学生们将“SSETI快车”试验卫星设计为绕地球低轨飞行的小型卫星,体积只相当于普通洗衣机的大小,内部还可载重24千克的试验设备。升空后卫星的主要功能是拍摄地理图片、进行通信广播联系以及测试“轨道调整器”等学生设计的各类小装备。

在真正组装卫星前,他们是通过网络模拟进行组装。卫星组装出来后,在荷兰的技术实验室进行各种测试。2005年10月27日,“SSETI快车”从俄罗斯普列谢茨克发射场升空。卫星在进入地球轨道后,在505千米的高度环绕地球南北两极飞行,大约90分钟之后,位于丹麦的第一个地面控制中心接收到了从该卫星发出的第一组信号。这颗卫星从开始设计到进行组装总共用了18个月时间,创下了该领域一项新的研制时间最短的纪录,正因为如此,该卫星被命名为“快车”。

在“SSETI快车”项目中,大学生们和自己研制的卫星在一起

组装天线

欧空局对这个学生项目给予了很大支持,免费提供了大部分零部件和实验设备,而一些关键技术则要求学生自己解决。项目完成后,所有参与“SSETI快车”的学生都获得由欧空局颁发的特别证书,作为他们以后申请到欧空局工作的有利参考,这一计划为欧空局未来的航天事业储备了大量人才。

欧洲学生地球轨道器是学生们设计的一颗总重120千克绕地球轨道运行的学生试验用卫星,如果顺利,这颗试验卫星将于2012年由欧空局“阿里安”-5运载火箭发射升空;另一项欧洲学生月球轨道器预定2011年发射,最后一项是研制月球登陆车。通过这些任务,欧空局计划未来将学生设计的卫星项目发展到欧洲国家以外的范围,让更多国家的学生参与到类似项目中,比如开展和中国大学生的合作设计月球登陆车,推动发展世界各国在太空探测项目中的合作关系等。

YES2卫星发射前的检测

国际空间站应用创意大赛(SUCCESS)

该创意大赛是为国际空间站选拔工作人员的一种选拔赛,主要目的在于把今天的大学生培养成为明日国际空间站的工作人员。参与的大学生要对国际空间站的一些实验提出有创意的想法。此届活动共收到80多条有建设性的建议与想法,涉及了很多的领域,包括传统的生命科学、物理实验、机械臂设计与改造等。通过竞赛,一等奖获得者将获得在欧空局下的欧洲航天技术中心实习一年的机会。在此期间,他可以与一些航天专家—起参加各种实验,并熟悉国际空间站的相关设施。

2007年3月21日,评审委员会选出了3 名获奖者。一等奖的获得者是挪威学生哈肯·林蒂克莱夫 ,他建议在国际空间站上搭载改进的视网膜电流描记器,以探讨航天员飞行中眼睛出现闪光现象的原因;二等奖授予英国莱斯特大学的丹尼尔·勃兰德,他的创意是研制可用于国际空间站的被动式低成本微陨石探测器; 三等奖获得者是德国柏林洪保德大学矿物学院的考尼里·玛约,他的想法是在国际空间站上放置一个人造陨星,验证“有生源说”的第二阶段理论。

YES2任务中的学生和他的导师

年轻工程师卫星计划(Yes计划)

YES任务共分为三个阶段:YES1是为欧空局设计和研制一颗卫星和一颗全球定位系统接收器。在1997年,一颗由欧洲10余个国家大学生设计、并完成的重349.7千克的卫星和一颗全球定位系统接收器成功发射升空。YES3 现在正处于筹备阶段,许多大学生、教授和大学已被邀请为YES3计划提供突破性的创意。如谁的建议被采用,将可参与YES3计划的设计和建造工作。

YES2计划是由荷兰的一家高科技企业倡导和缔造的,其目的是利用太空绳索将卫星牵回地球,是为了实现“太空天梯”而进行的第一次真正太空试验。2007年9月14日,YES2 试验卫星随同欧空局研制的“Foton-M3”航天器发射成功。

YES2卫星重36千克、长达1米 ,按照原定的计划, 在Foton-M3飞行最后一天,一条30千米长的绳索从它的下面伸出,向下逐渐展开,系绳的前端是YES2卫星。系绳全面展开后,立刻脱离航天器,连同返回舱一起释放到空中,在到达海拔5千米高度时,小舱上的降落伞将打开,使卫星的小舱软着陆在地面。最初,试验进行很顺利,绳索被释放到空中,开始展开,但是,当它展开8.5千米时,Foton-M3提前就将绳索和小舱释放出来,之后它的一切信息中断,至今YES2返回舱的命运未卜。对于这次YES2 试验来说,虽然没有获得预期的成功,但它作为有史以来第一次在太空进行的展开长达30千米的绳索的试验,还是具有十分重大的意义。绳索初期展开的成功,意味着用绳索的方法将一个小的载荷送回地球是可能的;试验中获得的信息对于下一步的改进提供了宝贵的资料;更重要的是通过YES2任务,给年轻人一个实践的机会,更多未来的年轻工程师卫星专家将从这些学生中产生。

在卫星研制的五年中,来自欧空局成员国,以及俄罗斯、波兰、日本、北美和澳大利亚等国的450多名学生参加了YES2项目。欧空局教育处负责监督YES2教育项目,提供学生组织和研制硬件产品的主要经费。在技术上得到欧洲工业界,尤其是荷兰公司的积极的支持,四个大学的专业技术中心在其中做出重大贡献。在实施时,由YES2项目的总工程师负责整个计划的设计、监督、协调和经费分配工作,而所有硬件、电子部件和软件的设计和制造都是由研究生和大学生完成的。这些学生主要来自欧空局成员国和欧洲其他国家,他们都是一些想为航天器设计与建造贡献自己一份力量的学生。他们通过网络与项目的秘书处取得联系,将自己的简历和导师(或者学校)的介绍信发给秘书处。在简历里写明自己对航天器哪个部件感兴趣,并能为之做些什么。通过审核,他们就可以成为YES团队的成员。他们的管理者会根据学生的特长与兴趣点安排合理的任务,并提供给学生相关的设备和软件设施,制定任务的最后完成日期,通常他们的工作地点是自己所在的大学。 YES团队成员每周至少保持一次与团队其他成员交流,并随时下载更新各种文件,接受管理者提供的帮助。YFS团队成员在完成管理者交给的任务后,如果愿意,可以请求更多的任务。在YES2计划中充满了活力与发挥积极作用的团队至少有30个。

当然,除上述计划外,欧空局还举办了同温层气球升空实验竞赛、学生抛物线飞行体验、曙光女神学生设计竞赛。通过活动,让学生逐渐明白,单靠书本上的知识根本无法使卫星上天,除了要克服卫星本身研制过程中的各种技术难关,还要向有关部门申请卫星信号的发射频率、组织运输、海关申报、技术专利保护等,学生研制过程中积累了许多以往书本上没学到的经验和知识,他们对航天事业也越来越感兴趣,这些人中很多人将成为欧空局中未来的航天专家和工程师。

参加YES2的大学生

YES2卫星所用的超强性太空绳

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