送玩具小熊飛天

寧波諾丁漢大學(xué)的李正漢和王澤晨來(lái)到遼寧阜新和內(nèi)蒙古通遼交界處，用氦氣球?qū)⒁恢煌婢呙q熊送上了2.8萬(wàn)米高空。在運(yùn)動(dòng)相機(jī)的記錄下，只見(jiàn)小熊扶搖直上，在穿越層層云海后，和藍(lán)色的地球同框，鐫刻成一幅動(dòng)人的畫(huà)面。為了在畢業(yè)前實(shí)現(xiàn)小時(shí)候的“飛天夢(mèng)”，李正漢和團(tuán)隊(duì)奮戰(zhàn)60個(gè)日夜，運(yùn)用在校所學(xué)的知識(shí)，以硬核的方式完成“小熊飛天記”，被網(wǎng)友贊為“理工生的浪漫”。

畢業(yè)前大膽酷一把

李正漢就讀于寧波諾丁漢大學(xué)理工學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)，從小他就有一個(gè)航空航天夢(mèng)。遺憾的是高中飛行員體檢最后一關(guān)沒(méi)過(guò)，最終沒(méi)能成功入選空軍飛行員，開(kāi)上轟炸機(jī)。

他還是想看看天上的風(fēng)景。剛進(jìn)入大學(xué)不久，有一次，他在B站上看到UP主“信誓蛋蛋”曾在2018年將月餅送上了萬(wàn)米高空，埋藏于心底的“飛天夢(mèng)”再一次被喚醒。但當(dāng)時(shí)的他只是一名大學(xué)“萌新”，知識(shí)儲(chǔ)備不足，完全不知道從哪里下手。

在接下來(lái)的時(shí)間里，他一直惦記著心底的那個(gè)夢(mèng)想，課堂上勤于思考，機(jī)械工程領(lǐng)域知識(shí)、編程技能、建模技能、電路知識(shí)等方面都積累得比較厚實(shí)，尤其是有機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)課時(shí)，他更是著迷，一次一次嘗試，每次都是最后一個(gè)離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室的人。平時(shí)，他也一直致力于研發(fā)“質(zhì)量靠譜、想法離譜”的創(chuàng)意機(jī)械，被老師和同學(xué)們親切地稱呼為“寧諾手工耿”。

臨近畢業(yè)，經(jīng)過(guò)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，李正漢感覺(jué)自己的知識(shí)儲(chǔ)備已經(jīng)差不多，時(shí)機(jī)成熟了。更幸運(yùn)的是，他在大學(xué)遇到了志同道合的隊(duì)友、同專業(yè)的王澤晨。王澤晨也是從小就是機(jī)械發(fā)燒友，個(gè)人能力很強(qiáng)，在初、高中參加了多項(xiàng)機(jī)器人大賽。

他們一拍即合，決定在畢業(yè)之前大膽嘗試一個(gè)很酷的飛天項(xiàng)目，讓青春畫(huà)上圓滿的句號(hào)。既然做不了送火箭上天的大項(xiàng)目，但用氦氣球把寧波諾丁漢理工學(xué)院的特色吉祥物——理工實(shí)驗(yàn)服小熊送上天，讓小熊玩具“拍攝”飛行過(guò)程中的風(fēng)景，是可以憑實(shí)力做到的。

李正漢說(shuō)：“我不想讓青春留遺憾，在畢業(yè)前大膽酷一把！”他們給實(shí)驗(yàn)起了個(gè)很酷的名字——“飛天小熊”。兩人在寧波諾丁漢大學(xué)理工學(xué)院度過(guò)了整個(gè)大學(xué)生活，對(duì)學(xué)校、對(duì)學(xué)院都很有感情。在他們心里，“飛天小熊”項(xiàng)目也算是對(duì)學(xué)校即將到來(lái)的建校20周年的獻(xiàn)禮。

為了完成這個(gè)項(xiàng)目，李正漢和團(tuán)隊(duì)成員“住”進(jìn)了諾丁漢大學(xué)理工樓的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室和機(jī)房，從盛夏到初秋，歷經(jīng)中秋、國(guó)慶假期，60個(gè)日夜，畫(huà)草圖、搗鼓電線裝置、3D打印模型、反復(fù)試驗(yàn)溫控，全身心撲在實(shí)驗(yàn)上。

這個(gè)項(xiàng)目在國(guó)外已經(jīng)有很多前輩的成功實(shí)踐，雖然可以借鑒，但一些具體的細(xì)節(jié)仍然需要摸索，尤其涉及計(jì)算方面。首先要根據(jù)載荷的質(zhì)量、氣球的規(guī)格、氣球爆炸的時(shí)間計(jì)算出小熊的爬升速度，才能預(yù)測(cè)小熊能飛到的最高高度，是否可以到達(dá)看到地球外貌的位置。

整個(gè)設(shè)備載荷，包括保溫箱里的設(shè)備，還有箱外的小熊，總重1.6千克，團(tuán)隊(duì)測(cè)得氣球充氣后向上的拉力約為7千克，再減掉100～200g的降落傘和繩索重量，最后升力大約為5.2千克，再根據(jù)氣球直徑等數(shù)據(jù)以及一些經(jīng)驗(yàn)公式能算出一個(gè)大概的上升速度。氣球內(nèi)充進(jìn)氦氣的量，也并不是越多越好。量過(guò)少的話，氣球上升速度慢，容易被橫風(fēng)吹得太遠(yuǎn)；量過(guò)多的話，則會(huì)在較低的高度爆炸。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，團(tuán)隊(duì)在確定了最終使用的氣球的體積和型號(hào)后，根據(jù)測(cè)試的氣壓區(qū)間以及升力負(fù)重等因素，計(jì)算出所需的氦氣量大概是5立方米。

“載熊氣球”也成功飛天啦

有些科研氦氣球的放飛需要向民航、空管、氣象等部門進(jìn)行報(bào)備，這個(gè)項(xiàng)目在當(dāng)?shù)貨](méi)有先例，為了盡可能保證合法合規(guī)，李正漢到氣象局、公安局、行政服務(wù)中心等部門溝通、咨詢過(guò)。按照《升放氣球管理辦法》，無(wú)人駕駛自由氣球總質(zhì)量大于4千克才處于被監(jiān)管之列，李正漢的氣球總質(zhì)量低于3千克，無(wú)須走報(bào)備程序。得到“項(xiàng)目并不違反航空管制”的反饋后，他才開(kāi)始放心地選放飛地址。

起初他們想在寧波做嘗試，但是浙江較多山地和丘陵地形，城市和人口密集，調(diào)研結(jié)果顯示浙江地區(qū)不太適合放飛。李正漢的家鄉(xiāng)在東北，在綜合考慮地形地勢(shì)、氣候、氣溫、風(fēng)向等方面的客觀因素后，團(tuán)隊(duì)決定驅(qū)車到東北放飛小熊。

起飛前的設(shè)備調(diào)試無(wú)疑是整個(gè)飛行最重要的一環(huán)，沒(méi)想到突發(fā)情況接踵而來(lái)：臨近放飛前5個(gè)小時(shí)，設(shè)備的一個(gè)供電口燒壞了，李正漢知道越是這種緊要關(guān)頭，越需要冷靜思考找到解決辦法，他買了3節(jié)5號(hào)電池串聯(lián)作為單片機(jī)電源來(lái)供電。接著散熱風(fēng)扇接線出了問(wèn)題，調(diào)速線和反饋線焊反了，團(tuán)隊(duì)把它拆了重新焊好……見(jiàn)招拆招，碰到問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)一一解決，而上天也沒(méi)有辜負(fù)他們這一路的決心和努力。

那天，老天爺也很給面兒，是個(gè)晴空萬(wàn)里的好天氣。一大早，他們就來(lái)到了無(wú)邊的曠野，這里有苞米地，還有水稻田，正適合放飛。這群少年為氣球充入氦氣，屏住呼吸，放手，把一切都交給了氦氣球和小熊。氦氣球帶著小熊順利升空后，記錄設(shè)備的畫(huà)面從他們放飛小熊的那條鄉(xiāng)間小路，漸漸擴(kuò)大成一望無(wú)際的麥田，接著鏡頭里的城鎮(zhèn)周邊出現(xiàn)一塊塊深綠色的水洼狀圖形，那是滋養(yǎng)莊稼的湖泊和水系。在爬升1.5小時(shí)后，小熊晃晃悠悠來(lái)到2.8萬(wàn)米高空平流層，記錄下蔚藍(lán)地球的美麗畫(huà)面。

隨著高度上升，溫度降低，氧氣逐漸稀薄，由于內(nèi)部壓強(qiáng)逐漸大于外部氣壓，氦氣球發(fā)生爆炸。借助地球引力，小熊開(kāi)始返回地球。隊(duì)友王澤晨主要負(fù)責(zé)的是氣壓、風(fēng)速等因素的測(cè)算。在前期準(zhǔn)備的過(guò)程中，他發(fā)現(xiàn)在1/4大氣壓的圈層上有時(shí)速200km的西風(fēng)急流。受到這個(gè)急流的影響，小熊攜帶的攝像鏡頭等設(shè)備很容易飛到無(wú)法回收的位置。不過(guò)幸運(yùn)的是，實(shí)驗(yàn)當(dāng)天西風(fēng)急流帶對(duì)東北地區(qū)影響不大。為了保證精確地找到小熊，團(tuán)隊(duì)在機(jī)箱內(nèi)安裝了兩個(gè)定位設(shè)備。如果著陸時(shí)，接收到的坐標(biāo)是重合的，那么此時(shí)的坐標(biāo)大概率就是小熊降落的準(zhǔn)確位置。如果定位設(shè)備的坐標(biāo)不重合，那說(shuō)明出現(xiàn)了一些預(yù)料范圍之外的事情，也許是機(jī)艙解體，也許是出現(xiàn)了其他故障。不過(guò)他們運(yùn)氣很好，機(jī)艙并沒(méi)有解體，也沒(méi)有出現(xiàn)其他故障，定位設(shè)備確實(shí)重合了。

26分鐘后小熊重回到地球懷抱，完成了一次關(guān)于青春和夢(mèng)想的優(yōu)雅謝幕。他們跟著定位來(lái)到一片田地，車子停在路邊，李正漢站在車頂上環(huán)視眺望，在一片金色的麥浪中找到了目標(biāo)。幾個(gè)小伙子興沖沖圍在麥田邊上，隨后李正漢舉著小熊從田間探出身來(lái)，夕陽(yáng)的金黃色映在他興奮的臉上。

“小熊飛天”的視頻被央視等媒體轉(zhuǎn)發(fā)，在網(wǎng)絡(luò)上爆火后，這群習(xí)慣于埋頭實(shí)驗(yàn)的年輕學(xué)子有些不知所措，但項(xiàng)目的成功，對(duì)他們也是一種肯定。李正漢說(shuō)：“很感謝學(xué)校一直以來(lái)營(yíng)造的開(kāi)放、包容、多元的環(huán)境，讓我們可以盡情地發(fā)揮天馬行空的想象力，開(kāi)發(fā)自己的潛能。作為一個(gè)本科生，這幾年但凡我有需要，都可以盡情地使用學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地、設(shè)備，來(lái)實(shí)踐自己的設(shè)想。未來(lái)，我們也會(huì)繼續(xù)帶著這段經(jīng)歷，去實(shí)踐和開(kāi)發(fā)更多的項(xiàng)目。天空很美，堅(jiān)持很酷，愿每位大學(xué)生都有將夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的機(jī)會(huì)和勇氣。”

（編輯 邢多多 1048572239@qq.com）