快樂者1號校園航天探測器的研發(fā)

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號校園航天探測器的研發(fā)，用自己特有的方式、創(chuàng)造機遇、搭建平臺，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。

關(guān)鍵詞：校園航天；火箭；快樂者1號；探測器

1 研究背景和意義

美國“信使號”水星探測飛船于2004年8月3日在佛羅里達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時灑滿月光的夜空輝映在大西洋上?！靶攀固枴遍_始了計劃中的耗時6年半、飛行79億公里的探測遠征。2015年04月30日，北京時間（即5月1日）“信使號”探測器通過硬著陸以3.9km/s撞擊水星表面的方式，結(jié)束其探測使命，在水星北極附近留下一個直徑為16米的撞擊坑，新的探測器將于2024年抵達，屆時我們才能看到這個撞擊坑的圖像。

以此為契機，作者特研發(fā)了快樂者1號校園航天探測器，旨在通過制作、發(fā)射校園航天探測器，使青少年既能嘗試到探測器在天空飛行過程中執(zhí)行“探測任務(wù)”的樂趣，又能學(xué)到一些航天科技知識，對培養(yǎng)青少年從小養(yǎng)成“動腦想、動手做”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號校園航天探測器搭乘自制校園航天火箭，在野外發(fā)射場點火升空后，攝像頭以及傳感器在空中開展“觀天、看地”的預(yù)定科學(xué)探測任務(wù)以及追蹤火箭的飛行姿態(tài)，并將實時畫面、照片通過發(fā)射天線傳回到地面接收機。

3 試驗情況

這一項目研究規(guī)劃從2014年開始，先后對準備搭載快樂者1號校園航天探測器的自制火箭運載能力以及穩(wěn)定性進行了3次野外發(fā)射試驗。最近一次發(fā)射快樂者1號探測器的時間是2015年5月1日，之所以選擇這一天是因為這一天（北京時間）是美國“信使號”壯麗撞擊水星的時間?？鞓氛?號發(fā)射升空飛行一段時間后，類似“信使號”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、時間等客觀因素存在，快樂者1號當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)的低空飛行探測器，有別于國家級層面太空飛行器，因此作者首次引入“校園航天”概念，并獲得了首個這一領(lǐng)域的專利。

4 “觀天、看地”，探測器拍攝后返回的照片（圖7-圖12）

5 創(chuàng)新點

（1）其特征主要是將攝像機收集數(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、視頻及音頻訊號至地面接收機。

（2）接收機可以在地面時實觀察空中探測的數(shù)據(jù)，并將所探測器的數(shù)據(jù)進行存儲，倘若探測器在落地過程中意外墜毀，存儲在探測器中數(shù)據(jù)可能丟失，但地面接收機已存儲了數(shù)據(jù)，可有效防止數(shù)據(jù)丟失。

（3）根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局數(shù)據(jù)檢索，作者所引入 “校園航天”概念，目前有且只有1個“校園航天”領(lǐng)域的專利，即文章所表述的“探測器（快樂者1號校園航天探測器）”。

5 進一步完善設(shè)想

作者期待，在今后的研究試驗中，不斷完善這一校園航天探測器的功能，如增加速度傳感器、加速度傳感器、高度計等設(shè)備，以提供更多的科學(xué)探測服務(wù)，使其更具有實用性、創(chuàng)新性。計劃到2017年實現(xiàn)探測器軟著陸返回，屆時探測器飛得更高，飛行更穩(wěn)，圖像分辨率更高！本項目于2015年3月獲得專利，專利號：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踐活動的航天夢而奮斗，建立一個“小小航天工程”。