向太空求证奇思妙想——记武汉大学“启明星一号”研制团队

湖北日报全媒记者 田佩雯 通讯员 吴江龙 张学敏

“启明星一号”是我国首颗可见光高光谱和夜光多光谱多模式在轨可编程微纳卫星，以学生为研制主体，具有低成本、快响应和灵活性等特点。

如此高精尖的卫星，为何学生是研制主体？学生是如何参与的？未来“启明星一号”将有何应用？湖北日报全媒记者来到武汉大学宇航科学与技术研究院，了解这颗“学生造”卫星背后的故事。

“真没想到，学生也能造卫星！”

“我们能够主动设计‘启明星一号’的观测任务，精准操控卫星的速度、位置和角度，获得我们想要的各种定点数据。”博士生张雪峰向记者演示了卫星的模拟工作情况。在卫星模拟系统上，一颗张开翅膀的“小盒子”划过地球上空，坐标数值、飞行速度不断变换，卫星下方的视野也逐渐开阔。“如果配备专门的望远镜，甚至能观测到这枚小小的卫星。”高级工程师沈欣说。

2018年，武大曾成功发射“珞珈一号”卫星，但学生主导造卫星，历史上还是第一次。武大宇航研究院教授巫兆聪向记者介绍，研制“启明星一号”的想法，最初就来自于学生。在2019年5月的一场毕业论文答辩上，学生们畅所欲言，提出了许多新颖的想法，但由于当时的卫星数据多数依赖国外，并且大多数据不能满足研究需要，这些想法无法落地。武大宇航研究院教授金光提出，宇航院有技术、有实力，为何不能研制设计自己的卫星呢？经过学院研究，“启明星一号”的研制很快便提上日程。

金光表示，为了集结优秀学生参与，团队在武大广发海报：“无论是本科生还是在读研究生，只要是有志于航天卫星研制的同学都可以报名。”这一举措吸引了不同学科背景的同学报名参加选拔，有的同学本科来自于电子信息专业，有的则来自软件工程专业。来到宇航院后，同学们被分为8个小组，有的负责数字卫星系统的搭建和调试，有的负责地面数据的处理，他们的专业能力在“启明星一号”的研制中得到了充分的整合与发展。“目前团队中，从本科生到博士后，共有50多名学生参与，其中本科生20名左右。”金光说。

“真没想到，学生也能造卫星！”卫星发射前，回望自己几年来的努力，博士生黄淑娟感叹。从事夜光遥感影像应用研究的她，本科阶段就参与到“启明星一号”的设计制造中，“在大一大二的时候，老师带我们去武汉地面站参观，那时我想卫星离我们好遥远。今天能见证自己参与研制的卫星上天，我感到非常荣幸。”

完成科研到应用的闭环

巫兆聪表示，武汉大学遥感学科连续5年排名全球第一，但在培养遥感领域复合型人才方面，此前曾存在两个难题：数据受制于人，许多创新尝试无法深入；硬件制造环节缺失，学生们的创新工作急需一个实验场。

为什么要以学生为主体研制“启明星一号”卫星？可以说，“启明星一号”是一枚纽扣，帮助合上卫星从科研到应用的闭环。巫兆聪解释，有了“启明星一号”这个“空间实验室”，学生们可以突破教材、论文、课堂的有限知识，按照他们的创意设计应用方案，通过卫星的研制、发射、监测，全面熟悉掌握卫星相关技术及应用，得到珍贵的一手数据，从而验证他们当初的奇思妙想是否合理、是否可行。

“纸上得来终觉浅，决知此事要躬行”是很多同学的共同体会。硕士生周昊在“启明星一号”研制过程中负责传感器集成和测试。1月下旬，他曾远赴海南文昌，对“启明星一号”卫星的部件进行最后的测试，发射当天，他也在文昌见证这一激动人心的时刻。“测试过程中最大的难点，在于学习多种传感器的原理。”谈起“启明星一号”的测试过程，周昊表示，传感器涉及广泛的知识面，一旦没有理解传输协议，或者软硬件出了问题，都需要系统性地排查，这也对他的动手能力提出了很高的要求，“相机是测得最多的，为了安全发射，所有部件我们都要反复进行测试，平均每个部件要测10次左右。”

学生们的创新思路在“启明星一号”上也得到了呈现。过去夜光卫星拍摄的图像大多为黑白两色，在导师李熙教授的指导下，博士生李津津提出：是否能让遥感图像“带点颜色”？以红绿蓝为主的色彩显示过于简单，因此李津津和团队尝试在红绿蓝基础上又增加了深蓝、浅蓝、深黄、浅黄等多种颜色，并参与到图像参数的调整，让画面显示更加完善。“我们给予学生创新的土壤，由学生主导研制卫星，这在全国来说都很少见。”金光说。

“启明星”数据将对全世界开放

卫星研制过程中，李德仁院士、龚健雅院士、曾国强教授等专家给予了很多指导。作为项目具体负责人，金光教授、毛庆洲教授、张学敏副教授带领学生开展卫星技术参数讨论、卫星总体设计、卫星装配测试，攻克了卫星一体化设计、载荷研制、姿态控制等难关，积累了丰富的工程实践经验，并将最终的研发费用降至500万元，发射费用约300万元，做到了效益最大化。

“在我们心中，‘启明星一号’是一座里程碑！”“我们能做更多创新性、个性化的实验尝试！”武大“学生造”卫星成功发射入轨，极大鼓舞了同学们的自信，与此同时，有关后续研究也在陆续展开。

武大宇航研究院教授李熙介绍，“启明星一号”搭载了全球第一颗8谱段夜光相机，在即将开展的全球夜光遥感观测活动中，相机将从太空俯瞰地球，在夜晚捕捉城市发光分布情况，从而反映社会经济活动的变化。“传统夜光遥感搭载的相机最多只有3个谱段，那么8个谱段能看到什么东西，我们非常期待。”李熙说。

“未来‘启明星一号’的数据将对全世界用户免费开放。”李熙补充，目前团队已经收到了来自联合国卫星中心、地球观测组织等多家机构的几十份数据拍摄需求，“他们都对我们卫星的数据产生了极大兴趣。我们相信，‘启明星一号’的发射不仅能提升武汉大学的科研实力，也能为推动人类命运共同体建设贡献一定的力量。”

据了解，“启明星一号”卫星发射后，武汉大学还将依托宇航研究院，发射“珞珈二号01星”“珞珈三号01星”“珞珈三号02星”。武汉大学副校长吴平表示，从“珞珈一号”到“启明星一号”，武大师生不断取得一个又一个技术突破，以学生为主研制卫星的举措是武汉大学充分发挥科研优势，将科研育人落到实处的具体体现。

关键词： 武汉大学 启明星一号