我为什么放手让学生做卫星:专访武汉大学“启明星”卫星研发负责人
武汉晚报 2022-03-03 09:39

“像一串糖葫芦,一箭22星飞到各自的轨道,彼此太相似了,地面测控站正忙着给各家找自己的‘孩子’”,采访中,金光的电话不断,都是关于接收卫星信号,如何锁定“不安分”的“启明星”的事情。 

一天前,武汉大学自研的卫星“启明星”发射升空,引起广泛关注。除了发射本身创纪录的“一箭多星”外,就是“启明星”身上的特殊标签——它是一颗以50名博士、硕士、本科生“混编”团队为主体,老师们为辅导辅助,而研制出来的“学生”卫星。

学生们站上前台,放手去做,老师们退后一步,放心帮扶,这颗截至目前国内独一无二的“学生”卫星,既圆了学生的航天梦、科研梦,也圆了老师的育人梦、教学梦。

2月28日,记者来到武汉大学宇航院金光办公室,和他聊起了他的梦。

有传承有经验:带着学生干从没干过的事业

带着学生一头扎进科技最前沿,放手让学生承担重大研究任务,是件稀罕事儿吗?金光说,在百废待兴、自力更生的中国科学界,这可是常态。

金光,1958年生于长春。1978年他作为恢复高考后的第一批大学生考入长春光学精密机械学院(今长春理工大学前身),当时,这个由中国科学院创办,和长春光机所“一块牌子两个单位”的教学学院,也是新中国第一所培养光学专门人才的高等院校。1988年,金光又考上长春光机所硕士研究生,毕业后留所工作,1995年在职攻读王家骐院士的博士研究生。

20世纪90年代,随着中国航天科技的发展,长春光机所开始进入航天光学领域,为神舟系列飞船研制对地观测相机,金光说,跟他们原来做靶场光学追踪完全两码事儿,以前是从地上往天上看,现在从天上往地上看,正好倒过来,整个研究体系和标准完全不一样,相当于再次从零开始。经过10年努力,当神五神六飞上太空时,我国对地光学观测分辨率从几十米一下跃升到一米,一个质的变化。期间,金光不仅积累了空间光学观测的诸多经验,还对航天、卫星的设计、制造流程有了全面的了解。

2003年,45岁的金光向所里提出,既然我们能做光学照相机,为什么不能造卫星呢?正在面临转型,从军向军民结合转变的长春光机所采纳了他的建议,将卫星作为所内科研发展的三大方向之一。当时的所长宣明对金光说,既然是你提的建议,就你来干吧。于是,长春光机所特别成立了空间新技术研究室,金光任主任。

研究室有了,人从哪里来?从就读的博士生、硕士生里找。金光在所里张贴海报,开始全所硕士博士生海选,经过综合考量,最后选了11个学生组建最初的队伍。

组队的第一件事是“忘本”,把之前定的很多研究方向都抛弃了,金光和他们一起从头学起,从怎么造卫星的每一步学起。在此基础上,一年一年不断招聘,慢慢队伍壮大到四五十人,从2005年开始,金光说,我领着这帮年轻人,像自己的孩子似的,手把手从“什么是卫星”开始讲起、研究起来。

2005年到2015年,整十年的努力拼搏,金光说,我把这帮孩子基本培养成才了。

2015年10月7日,在中国航天酒泉发射基地,一箭四星,长春光机所研制的“吉林1号”4颗组星发射成功,开辟了我国商业航天的先河,他们将卫星光学分辨率提升到0.72米级别,当时的新闻报道说,“在航天界引发巨大震动”“一次具有里程碑意义的跨越”,金光说,我们使高分辨率空间相机从神秘的殿堂走向寻常百姓家,现在很普通的0.5米、0.8米分辨率的光学卫星,在吉林1号之前想都不敢想。

有理念:在最前沿呛水游泳

吉林1号卫星的成功为金光在长春光机所的科研生涯画了一个圆满的句号,2018年他60岁退休。

恰逢武汉大学布局航天光学遥感器和卫星的研发工作,特别成立了宇航科学与技术研究院,在武汉大学和湖北省、武汉市的大力支持之下,引进了很多高端人才,金光就是其中之一。

虽然在研究所里带了很多硕士、博士生,但他一直有一个“大学梦”。金光说,我们上大学的时候,好多老师都是来自长春光机所的老科学家,他们一生在科技前沿做实际研究,经验非常丰富,老先生们给年轻人讲课,他们的课既是理论所在,更是一生经验所系,非常接地气,让我们这一批学生受益匪浅。多年后,他到美国做访问学者,美国最著名的光学系在亚利桑那大学,发现那里的老师原来都在美国各大公司,像雷神、洛马都干过,一般50多岁,不从事科研工作了,带着他们一生的经验来到大学任教。“我当时就有一个小的梦想,将来能不能回到高校给同学们上课,参考这种培养体系,让我国学生在学习的过程中一开始就接触世界的最前沿。”

2019年,金光来到武汉大学,武汉大学给予高端引进人才1000万的科研启动经费落实后,金光想着就用这笔钱让学生们做一颗卫星,将课堂上书本里学到的东西活用起来。他说,以学生为主体来研制卫星,老师进行适当的参与和辅导,最大的好处是啥呢?把他们一下子抛到科技的最前沿,实际应用的最前沿,培养学生热爱科学、投身科学、钻研科学的氛围。

有眼光:准确给学生选择研究方向

2019年4月,“启明星”团队在武汉大学全校范围内张贴海报,无论是本科生,还是在读的硕士生、博士生,只要愿意从事航天,有热情研制卫星者都可以报名。

得到初步名单后,经过教师团队的认真考核,从学术水平和科研奉献的精神,到对卫星项目有没有浓厚的兴趣,几番考量,最后确定下正式名单。这个“混编”学生军一直是“启明星”研制过程中的主力。

卫星研制一般分为结构、热控、姿态控制、星务、通信、电源等几大系统,学生团队也有模有样,按照这些系统分成若干个研发小组,全程参与到了卫星研制中,从研制、管控、管理到后期应用4个环节,做到了真正的闭环。金光当时的三位博士生也参与到了不同领域的研发。

郭羽萱是金光2020级博士研究生,她参与了“启明星”卫星图像处理方面的研究。她想起刚进校时,金光并没有马上告诉他们参与这个项目,而是把他们送到了长春光机所,跟着自己曾经的学生学习。郭羽萱说,卫星项目是一个涉及很多领域的综合性工程,金老师没有将项目很正式提出来,而是让学生们先去学习,先去体验,找自己感兴趣的领域,然后看我们感兴趣的程度以及能否将自己之前所学应用到其中,再来决定我们的方向。引导我们自己先做,自然而然地加入到项目中。

金光另一位2020级博士生李妩舟,一考上武大就参与到了“启明星”项目的研制中。她负责卫星姿态控制,这是金光给她的建议。她说,当时和老师沟通过,他觉得自己是物理学院毕业的,对这一块比较了解,所以定了这样一个方向。卫星的姿态是由两个传感器来决定的,一个是星敏感器,通过测定天空中恒星的位置来确定自身的绝对方位,缺点是更新速度比较慢,跟不上卫星姿态的变化需求;另一个传感器是陀螺仪,可以测出卫星当下姿态变化的角速度,缺点是只能测相对位置,但更新速率快。两个传感器结合就可以准确知道卫星当下的姿态。这是书本上都知道的道理,但是一旦放到实际中,如何将两者组合搭配好,问题就一大堆。“纸上得来终觉浅,绝知此事须躬行,这两句话真实地概括了我的感受。但是最终还是拿下来了,事后证明,他让我做这个的眼光是比较准的。”    

文/周劼

编辑/倪家宁

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