北京时间2022年2月27日11时06分，长征八号运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空，随后成功将其运载的22颗卫星送入预定轨道。 此次发射任务取得圆满成功，创造了我国一箭发射多颗卫星的最高纪录。
这22颗卫星中，有一颗叫做“金星”，是由武汉大学航天科学技术学院和遥感与信息工程学院的师生团队历时三年研制成功。
在小《晨星》中，老师搭台，学生唱主角。 经过50多名学生三年的努力，这颗微纳卫星背后的故事也耐人寻味。
《晨星》从一次学生论文答辩中诞生
开发《维纳斯》的想法来自于一名学生的论文答辩。 武汉大学遥感与信息工程学院教授吴兆聪回忆，答辩过程中，同学们多次表示有很多新想法，但苦于缺乏合适的数据进行研究和验证。 可以使用的数据大部分来自国外，而这些数据并不能满足你的需求。 别人发布的不是你想要的，你也得不到你想要的。
这让坐在观众席上的吴兆聪和金光教授深深感受到，如果没有自己的卫星，怎么可能有自己想要的数据。 有了自己的卫星，今天就可以立即发出射击命令，明天就可以传输数据。
吴兆聪和金光义联手，既然已经具备了团队的研发能力，何不自己筹集资金来设计、制造、发射自己的卫星。 就这样，《晨星》在一次心灵的碰撞中诞生了。
“晨星”升上天空，武汉大学航天科技研究院副院长毛庆洲形容，这推动了武汉大学遥感学科从软件到硬件的升级。 吴兆聪教授反思说，武汉大学遥感科学与技术连续五年被一些学术机构评为世界第一。 此次，学生们全程参与“维纳斯”的设计、制造和应用研究，进一步增强了他们对这个“世界第一”的信心。
老师花了800万研发卫星
“晨星”项目负责人金光教授长期在中科院长春光机所工作。 他是我国航天光学遥感卫星研发的带头人。 著名的“吉林一号”等卫星都是他的航天杰作。 2019年退休后，他作为高端人才被引进到武汉大学。 武汉大学给了他1000万元的科研启动经费。 2019年资金到位时，金光教授花费500万元作为卫星研发费用，“启明星辰”项目正式启动。
武汉大学金光教授（前排左二）。扬子报记者 任勇 摄
武汉大学遥感信息工程学院李德仁院士在接受采访时介绍，武汉大学近年来规划了传感卫星的研制和发射，专门成立了航天科学技术研究院。 在武汉大学、湖北省和武汉市的大力支持下，引进了许多高端人才，金光教授就是其中之一。
李德仁院士对于金光教授利用自己的科研经费研制卫星的举动印象深刻。 “做人、做事都很清爽。”李院士说。
金光泽表示，武汉作为中国航天事业的重要基地，没有自己的卫星有效载荷，总感觉少了点什么。 我只是想用这笔钱贡献自己的微薄之力。
除了用于卫星研制的500万元外，金光教授还花费了300万元的科研经费作为发射费用。 这1000万元中，一颗卫星就花费了800万元。 金光教授表示，无论是研发还是推出，都太便宜了，值得。
全校刊登广告招募学生团队
“晨星”让学生去做是一个大胆的想法，也是武汉大学遥感学科教师的共识。
武汉大学宇航学院提出了新的教学理念——空间实验室。 利用卫星作为新型教学平台，把实验室放在天上。 金光教授表示，这样学生就可以通过与卫星的实时交互，在太空中设计并完成实验。
这实际上是单一学科背景的学生通过参与卫星研制、发射和监测，全面熟悉卫星相关技术和应用，发展成为遥感领域综合人才的过程。 吴兆聪教授评价，过去大部分学生都是做一些算法和软件开发，而卫星的设计和制造比这复杂得多。 从软到硬的突破和改进，让学生在系统工程全链条上锻炼思维。
欢迎所有人。 2019年4月，“维纳斯”团队在武汉大学各处张贴“招聘”海报。 无论是本科生、硕士生、博士生，只要愿意从事航天事业，有研制卫星的热情，谁都可以报名，不同学科的学生越多越好。 初步名单获得后，将由教学团队仔细评估，从学术水平、对科学研究的奉献精神到是否对卫星项目有浓厚的兴趣等。 经过多方考虑，最终确定了正式名单。 该清单还充分考虑到不同学科的学生在课堂或实验以及卫星研发时间和方向上会遇到的实际冲突。 为了解决这一冲突，团队采取了灵活多样的形式，尽量让每个学生将自己原来的专业和卫星研究结合起来。 所需专业有机结合。
卫星研制一般分为机械、热控、姿态控制、卫星运行、通信、供电等几大系统。 入选的“维纳斯”学生团队也非常相似。 根据这些制度，他们被分成几个研发小组并参与整个过程。 卫星研制方面，从研制、控制、管理到后期应用四个环节实现了真正的闭环。
从卫星的想法到研制完成，花了三年多的时间。 在此期间，也有一些学生毕业离开。 金光教授粗略统计了一下，参与“维纳斯”研制的学生约有50人，其中本科生和研究生20人。 30人，学生确实是“启明星”研发的主力军。
图为参与“金星”微纳卫星研发的部分武汉大学学生代表合影。扬子报记者 任勇 摄
学生的创造力带来发光遥感
“晨星”的一大亮点是夜光遥感。 拥有8个频段，说优于其他也不为过。 这个想法是一个女孩提出的。
李津津是“启明星”学生研发团队中众多女孩之一。 正是当时还在读研究生一年级的她问是否可以允许启明星戴“有色眼镜”？
过去，卫星夜间遥感是黑白的，只有明暗之分。 只有一个频段的美国卫星就是这种情况。 如果你想看到颜色，就必须增加频段。 只看到红、黄、蓝感觉太简单了。 李津津的“愿望”是晚上能看到深蓝色和浅蓝色、深黄色和浅黄色、深红色和浅红色等。 这样一来，频段数量不断增加到8个，比我国同类卫星之前的3个频段增加了一倍多。 频段的增加并不像搭积木那么容易。 专门从事夜光遥感研究的李曦教授表示，从3到8的变化不是量变而是质变。
人眼可见光的频率为480至650纳米，8波段“金星”夜光遥感频率覆盖了400至1000纳米的范围，这意味着它超出了人眼的可见范围。 这样，“金星”所看到的地球之夜不仅像人眼一样真实，而且更加清晰、广阔。
学生们正在开发和测试Daystar。图片来源：武汉大学航天学院
更重要的是，“金星”夜光遥感的8个波段是可控可变的。 它们可以像乐高一样随意搭配。 它们在轨道上是可编程的。 用户可以自定义任意波段组合进行成像。 这是其他卫星所不具备的功能。 吴兆聪教授将这种灵活的工作模式描述为类似于人类戴着不同的“有色眼镜”看世界。 如果他们想看到红色，他们可以看到红色，如果他们想看到绿色，他们可以看到绿色。 看似一个小小的改进，但对我们的研究来说意义重大。 学生们利用这颗卫星突破课本和论文中学到的条条框框，按照自己的创意应用设计方案向卫星发出指令，以自己想要的方式观测地球。 获得数据后，我们可以验证原来的奇思妙想是否合理可行，相当于为学生的创新工作提供了一个良好的试验场。
学生的建议得到了老师们的认可，学生们大胆的想法也让老师们深思熟虑。 经过讨论，大家都觉得可以实现。 此前从未做过的8波段发光遥感已经最终确定。
通过实验学习，通过实践发现。 因为没有人做过，所以没有人知道8波段夜光遥感的参数如何设置，权重因子应该是多少。 按照习惯，设置为1.23。 但经过研究计算，李进进提出1.23不合适，应该调整到1.0左右，一个很小的数字变化，金光教授高度评价，就像女孩化妆一样，1.23代表素颜，1.0代表淡妆淡妆和浓妆，立刻就有吸引力，精细的权重会让测得的数据更加完美。 学生们的创造力在本次卫星研制中得到了充分体现。
“晨星”是一颗“信心”卫星
不仅是李津津，还有参与早期系统组织、星上传感器集成以及后期测试的周浩，从事卫星姿态控制工作的李五洲，从事数字卫星系统工作的张雪峰，从事卫星数字系统工作的饶科一等。后期应用，陈俊波负责卫星数据处理，地面处理柯世云负责数据接收和卫星测控，陆泽忠负责数据接收和卫星测控，林卫华负责遥感波段选择，黄淑娟负责夜光遥感应用，王光启进行卫星总体设计。 采访中几乎都提到，参与卫星研发是一个“从理论知识到工程实践的转化，理论要支持实践，但实践不仅仅是理论，是一个把书本上的知识变成自己的过程”知识。
图为参与研发的武汉大学学生代表、博士生张雪峰介绍“金星”微纳卫星相关情况。扬子报记者 任勇 摄
李五洲是金光教授的博士生，主要从事卫星姿态控制研究。 卫星姿态由两个传感器控制：星传感器和陀螺仪。 星传感器利用宇宙中恒星的位置来确定其绝对方向。 准确但更新速度慢； 陀螺仪测量卫星当前姿态变化的角速度并更新它。 速度虽快，但只能测量相对位置。 只有结合两个传感器才能准确获知卫星当前的姿态。 李五洲引用古诗“纸上所见终会浅，行必知”。 她说，以前这些东西她只在书本上看过，理解不是很深刻。 经过这一次，我对这个问题的认识更加透彻了。 这两首诗可以概括我的真实感受。 不管书上读了多少，总比自己亲手做一次要好。
今年读研究生二年级的黄淑娟从本科时期就开始参与《启明星》的开发。 她回忆起大一、大二老师带学生参观武汉地面站时的情景。 “当我抬头仰望天空时，我感觉卫星离我们好远。当老师问我是否愿意参与‘金星之星’设计和制造时，我还是觉得难以置信。 ……真的可以吗？学生也能造卫星吗？ 她说。
答案就在过程中。 博士生张雪峰研究软件并开发数字卫星系统，但他必须处理大量硬件：他必须了解、测试和操作每个组件。 他感慨地说，刚开始的时候经常遇到困难。 老师们每隔十分钟就会过来帮助我们。 经过几天的调试，我们搭建了数字系统。 我以前从来没有在这么短的时间内完成过这么重大的任务，我感觉自己长大了。
增长也促进变化。 2020级博士生卢泽忠之前研究过通过模拟提高卫星观测率。 这其实有点像画画，用别人的线条和轮廓来描绘自己的形象。 因为数据来自于别人，受制于人，所以要“画”下功夫。但现在有了“维纳斯”，他说，就不需要再用模拟的方法了，一个算法软件可以直接嵌入到“维纳斯”中。 “维纳斯”获得更准确的结果和更高质量的图像。“启明星”是学生自主搭建的平台，实现了从描图到绘图的研究方向的转变。
2018级本科生林卫华用“一种美妙的成就感”来表达这种变化。 遥感波段可以在轨编辑，方便数据选择，提高数据的适用性，也有利于学生的创新和个性化。 实验和应用尝试。 不再被动的感觉非常不同。
从被动到主动，博士生王光启表示，现在我们迈出了非常重要的第一步。 通过这次演练，我们对卫星设计和制造流程有了清晰的认识，学生团队成员也得到了很好的锻炼和锻炼。 推动。 未来，这些团队的成员将继续开发卫星2号或其他卫星。 未来，他们一定会制造出更多功能、更复杂、更高质量的卫星，服务社会和国家发展的需要。
卫星出圈了
什么是卫星？ 金光教授说，卫星是绕地球旋转的机器人。 卫星的研发其实和大学里组织学生参加机器人比赛是一样的。 它以学生为主体发展，在教师的指导下完成。 全国很多大学都在“玩”机器人，但能“玩”卫星的却很少。 武汉大学提出的这一理念在国内高校中可以说是首创。 以学生为主体研制卫星，不仅提高学生的知识和技术，让卫星飞向太空，而且培养学生的使命感、自豪感和自信心，让卫星走下神坛。
图为武汉大学航天科技研究院大厅内展示的“金星”微纳卫星模型。扬子报记者 任勇 摄
今年读研究生二年级的柯世云清晰地记得五年前本科时选修的《测绘概论》课程。 本课程由六位院士共同授课。 她在期末论文中写道，希望未来有一天，我国的遥感卫星不仅是科研人员手中的工具，也能为公众和学生所用，能够真正造福学生和学生。普及大众。 她高兴地表示，“启明星”让学生受益，后续的互联网卫星“珞珈三号”也让大众可以接触到，卫星真正“出圈”了。
“以前卫星离我们很远，现在只有十几厘米了。这不仅是距离上的突破，也是遥感学科教育的重大突破。”柯诗云说。 “金星”在遥感卫星发展史上发挥了重要作用。 这或许是一颗“流星”，但在他们心中却是一个里程碑。
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