湖北日報全媒記者 田佩雯 通訊員 吳江龍 張學敏
“啟明星一號”是我國首顆可見光高光譜和夜光多光譜多模式在軌可編程微納衛星，以學生為研制主體，具有低成本、快響應和靈活性等特點。
如此高精尖的衛星，為何學生是研制主體？學生是如何參與的？未來“啟明星一號”將有何應用？湖北日報全媒記者來到武漢大學宇航科學與技術研究院，了解這顆“學生造”衛星背后的故事。
“真沒想到，學生也能造衛星！”
“我們能夠主動設計‘啟明星一號’的觀測任務，精準操控衛星的速度、位置和角度，獲得我們想要的各種定點數據。”博士生張雪峰向記者演示了衛星的模擬工作情況。在衛星模擬系統上，一顆張開翅膀的“小盒子”劃過地球上空，坐標數值、飛行速度不斷變換，衛星下方的視野也逐漸開闊。“如果配備專門的望遠鏡，甚至能觀測到這枚小小的衛星。”高級工程師沈欣說。
2018年，武大曾成功發射“珞珈一號”衛星，但學生主導造衛星，歷史上還是第一次。武大宇航研究院教授巫兆聰向記者介紹，研制“啟明星一號”的想法，最初就來自于學生。在2019年5月的一場畢業論文答辯上，學生們暢所欲言，提出了許多新穎的想法，但由于當時的衛星數據多數依賴國外，并且大多數據不能滿足研究需要，這些想法無法落地。武大宇航研究院教授金光提出，宇航院有技術、有實力，為何不能研制設計自己的衛星呢？經過學院研究，“啟明星一號”的研制很快便提上日程。
金光表示，為了集結優秀學生參與，團隊在武大廣發海報：“無論是本科生還是在讀研究生，只要是有志于航天衛星研制的同學都可以報名。”這一舉措吸引了不同學科背景的同學報名參加選拔，有的同學本科來自于電子信息專業，有的則來自軟件工程專業。來到宇航院后，同學們被分為8個小組，有的負責數字衛星系統的搭建和調試，有的負責地面數據的處理，他們的專業能力在“啟明星一號”的研制中得到了充分的整合與發展。“目前團隊中，從本科生到博士后，共有50多名學生參與，其中本科生20名左右。”金光說。
“真沒想到，學生也能造衛星！”衛星發射前，回望自己幾年來的努力，博士生黃淑娟感嘆。從事夜光遙感影像應用研究的她，本科階段就參與到“啟明星一號”的設計制造中，“在大一大二的時候，老師帶我們去武漢地面站參觀，那時我想衛星離我們好遙遠。今天能見證自己參與研制的衛星上天，我感到非常榮幸。”
完成科研到應用的閉環
巫兆聰表示，武漢大學遙感學科連續5年排名全球第一，但在培養遙感領域復合型人才方面，此前曾存在兩個難題：數據受制于人，許多創新嘗試無法深入；硬件制造環節缺失，學生們的創新工作急需一個實驗場。
為什么要以學生為主體研制“啟明星一號”衛星？可以說，“啟明星一號”是一枚紐扣，幫助合上衛星從科研到應用的閉環。巫兆聰解釋，有了“啟明星一號”這個“空間實驗室”，學生們可以突破教材、論文、課堂的有限知識，按照他們的創意設計應用方案，通過衛星的研制、發射、監測，全面熟悉掌握衛星相關技術及應用，得到珍貴的一手數據，從而驗證他們當初的奇思妙想是否合理、是否可行。
“紙上得來終覺淺，決知此事要躬行”是很多同學的共同體會。碩士生周昊在“啟明星一號”研制過程中負責傳感器集成和測試。1月下旬，他曾遠赴海南文昌，對“啟明星一號”衛星的部件進行最后的測試，發射當天，他也在文昌見證這一激動人心的時刻。“測試過程中最大的難點，在于學習多種傳感器的原理。”談起“啟明星一號”的測試過程，周昊表示，傳感器涉及廣泛的知識面，一旦沒有理解傳輸協議，或者軟硬件出了問題，都需要系統性地排查，這也對他的動手能力提出了很高的要求，“相機是測得最多的，為了安全發射，所有部件我們都要反復進行測試，平均每個部件要測10次左右。”
學生們的創新思路在“啟明星一號”上也得到了呈現。過去夜光衛星拍攝的圖像大多為黑白兩色，在導師李熙教授的指導下，博士生李津津提出：是否能讓遙感圖像“帶點顏色”？以紅綠藍為主的色彩顯示過于簡單，因此李津津和團隊嘗試在紅綠藍基礎上又增加了深藍、淺藍、深黃、淺黃等多種顏色，并參與到圖像參數的調整，讓畫面顯示更加完善。“我們給予學生創新的土壤，由學生主導研制衛星，這在全國來說都很少見。”金光說。
“啟明星”數據將對全世界開放
衛星研制過程中，李德仁院士、龔健雅院士、曾國強教授等專家給予了很多指導。作為項目具體負責人，金光教授、毛慶洲教授、張學敏副教授帶領學生開展衛星技術參數討論、衛星總體設計、衛星裝配測試，攻克了衛星一體化設計、載荷研制、姿態控制等難關，積累了豐富的工程實踐經驗，并將最終的研發費用降至500萬元，發射費用約300萬元，做到了效益最大化。
“在我們心中，‘啟明星一號’是一座里程碑！”“我們能做更多創新性、個性化的實驗嘗試！”武大“學生造”衛星成功發射入軌，極大鼓舞了同學們的自信，與此同時，有關后續研究也在陸續展開。
武大宇航研究院教授李熙介紹，“啟明星一號”搭載了全球第一顆8譜段夜光相機，在即將開展的全球夜光遙感觀測活動中，相機將從太空俯瞰地球，在夜晚捕捉城市發光分布情況，從而反映社會經濟活動的變化。“傳統夜光遙感搭載的相機最多只有3個譜段，那么8個譜段能看到什么東西，我們非常期待。”李熙說。
“未來‘啟明星一號’的數據將對全世界用戶免費開放。”李熙補充，目前團隊已經收到了來自聯合國衛星中心、地球觀測組織等多家機構的幾十份數據拍攝需求，“他們都對我們衛星的數據產生了極大興趣。我們相信，‘啟明星一號’的發射不僅能提升武漢大學的科研實力，也能為推動人類命運共同體建設貢獻一定的力量。”
據了解，“啟明星一號”衛星發射后，武漢大學還將依托宇航研究院，發射“珞珈二號01星”“珞珈三號01星”“珞珈三號02星”。武漢大學副校長吳平表示，從“珞珈一號”到“啟明星一號”，武大師生不斷取得一個又一個技術突破，以學生為主研制衛星的舉措是武漢大學充分發揮科研優勢，將科研育人落到實處的具體體現。
