快乐者1号校园航天探测器的研发

郑德杨 李勉

摘 要：青少年是祖国的未来，在他们身上有着令人赞叹创造潜力。因此，通过快乐者1号校园航天探测器的研发，用自己特有的方式、创造机遇、搭建平台，立志为我国培养更多、更好青少年航天科技后备人才做出新的贡献。

关键词：校园航天；火箭；快乐者1号；探测器

1 研究背景和意义

美国“信使号”水星探测飞船于2004年8月3日在佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心由“德尔塔2”型火箭送入太空，明亮的火焰照亮了当时洒满月光的夜空辉映在大西洋上。“信使号”开始了计划中的耗时6年半、飞行79亿公里的探测远征。2015年04月30日，北京时间（即5月1日）“信使号”探测器通过硬着陆以3.9km/s撞击水星表面的方式，结束其探测使命，在水星北极附近留下一个直径为16米的撞击坑，新的探测器将于2024年抵达，届时我们才能看到这个撞击坑的图像。

以此为契机，作者特研发了快乐者1号校园航天探测器，旨在通过制作、发射校园航天探测器，使青少年既能尝试到探测器在天空飞行过程中执行“探测任务”的乐趣，又能学到一些航天科技知识，对培养青少年从小养成“动脑想、动手做”的良好习惯以及激发其航天科技创新热情，乃至为国家培养未来航天人才具有举足轻重的作用。

2 基本原理

快乐者1号校园航天探测器搭乘自制校园航天火箭，在野外发射场点火升空后，摄像头以及传感器在空中开展“观天、看地”的预定科学探测任务以及追踪火箭的飞行姿态，并将实时画面、照片通过发射天线传回到地面接收机。

3 试验情况

这一项目研究规划从2014年开始，先后对准备搭载快乐者1号校园航天探测器的自制火箭运载能力以及稳定性进行了3次野外发射试验。最近一次发射快乐者1号探测器的时间是2015年5月1日，之所以选择这一天是因为这一天（北京时间）是美国“信使号”壮丽撞击水星的时间。快乐者1号发射升空飞行一段时间后，类似“信使号”以硬着陆方式撞击地面，撞击地面后仪器残骸散落一地。

因经费、时间等客观因素存在，快乐者1号当前基于青少年航天科技教育而研发，属于民间航天技术的低空飞行探测器，有别于国家级层面太空飞行器，因此作者首次引入“校园航天”概念，并获得了首个这一领域的专利。

4 “观天、看地”，探测器拍摄后返回的照片（图7-图12）

5 创新点

（1）其特征主要是将摄像机收集数据通过发射天线，采用2.4GHz无线射频技术发送照片、视频及音频讯号至地面接收机。

（2）接收机可以在地面时实观察空中探测的数据，并将所探测器的数据进行存储，倘若探测器在落地过程中意外坠毁，存储在探测器中数据可能丢失，但地面接收机已存储了数据，可有效防止数据丢失。

（3）根據国家知识产权局数据检索，作者所引入 “校园航天”概念，目前有且只有1个“校园航天”领域的专利，即文章所表述的“探测器（快乐者1号校园航天探测器）”。

5 进一步完善设想

作者期待，在今后的研究试验中，不断完善这一校园航天探测器的功能，如增加速度传感器、加速度传感器、高度计等设备，以提供更多的科学探测服务，使其更具有实用性、创新性。计划到2017年实现探测器软着陆返回，届时探测器飞得更高，飞行更稳，图像分辨率更高！本项目于2015年3月获得专利，专利号：ZL 2014303766297，仍在不断研发中，只有开始，木有结束，致力于为青少年开展航天科普实践活动的航天梦而奋斗，建立一个“小小航天工程”。