“快乐者1号”校园航天探测器设计与野外发射试验

从天宫一号到神舟十号，再到嫦娥三号，无不彰显我国航天技术实力在世界上占有相当重要的地位。但中国的航天技术与美国和俄罗斯相比，还有一定的差距，身为一名科技教育工作者，深感责任重大。青少年是祖国的未来，在他们身上有着令人赞叹的创造潜力，因此笔者希望通过“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、更好的青少年航天科技后备人才做出新的贡献。

该项目荣获全国第31届青少年科技创新大赛科技辅导员创新项目二等奖，云南赛区选拔赛一等奖；于2015年3月获得专利，专利号：ZL 2014303766297，目前仍在不断研发中。项目致力于“校园航天”（即：在校园层面，校园里展开的航天研究，“中国航天”则是指国际级层面的），旨在为青少年开展航天科普实践活动的航天梦而奋斗，建立一个校园内的“小小航天工程”。《“校园航天”科技创新教育实践》项目，被临沧市委、临沧市政府授予“2016年度临沧市科学技术进步奖”！

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，笔者特研发了“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的方式，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产生了积极的作用。

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。

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。共有3个发射场：油菜花发射场、南美发射场、老母猪河发射场。第3次发射快乐者1号探测器的发射场分别位于23°55’25.12”北，99°53’54.03”东的南美发射场第三个发射窗口；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，因此笔者首次引入“校园航天”概念，并获得了首个这一领域的专利。

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.接收机可以在地面实时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，存储在探测器中的数据可能丢失，但地面接收机已存储了数据，可有效防止数据丢失。

3.根据国家知识产权局数据检索，笔者所引入“校园航天”概念，目前有且只有1个“校园航天”领域的专利，即本文所表述的“探测器（快乐者1号校园航天探测器）”。

后续设想

我想，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2018年底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！

郑德杨：

荣获世界发明智慧财产联盟总会专项奖、第五届澳门国际创新发明展银奖、2016年泰国发明者日国际银奖；全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新项目二、三等奖；被云南省科学技术协会、云南省发展和改革委员会评为2018年“大众创业 万众创新”考核评优工作优秀个人。

现任云南省临沧市第一中学科技创新中心主任、创新人才培养处副主任。中国青少年科技辅导员协会会员，中国发明协会会员；2017年被聘请担任中国青少年创意梦想评委；获专利10余项。《“校园航天”科技创新教育实践》项目，被临沧市人民政府授予2016年度临沧市科学技术进步奖。

热爱科技教育事业，主抓青少年科技创新教育。荣获2017年第八届全国科学影像节优秀科技指导教师、2017年“北斗领航梦想”全国青少年北斗科技实践系列活动中学组优秀科技教师；辅导学生在省级、国家级比赛中多次获奖。在青少年科技创新教育实践中引出“校园航天”概念，并带领学生进行作品研发。辅导科创学生孙海媛，在2018年清华大学中获50分降分认定，并通过自主招生批次被工科试验班类专业录取，林一乙被云南大学降至一本线录取。