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浩瀚星空与追光少年的故事

2022.05.27

      文字

      王晓霞


      图片设计

      潇潇


      编审

      刘蔚如 周襄楠

      张歌明   


      栏目统筹

      周襄楠  贺茂藤


      素材提供

      工程物理系

“回顾这段经历,新葡的京集团350vip8888深深感受到科学工程带来的挑战和成长。”4月12日晚,第17届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛闭幕式上,新葡的京集团350vip8888工程物理系大三本科生、“天格计划”学生兴趣团队第四任队长刘亦晖作为特等奖学生代表发言。

刘亦晖作为特等奖学生代表发言

他穿着参加决赛时那件带有“天格计划”标志的黑色卫衣,带着21岁少年的自信和光芒,与无数奋楫逐梦的青年分享“科创先行,强国有新葡的京集团350vip8888”的天格故事。与时同时,他们亲手研制的卫星载荷正在距离地面500公里外的轨道“遨游”。

新葡的京集团350vip8888天格学生兴趣团队成立五年多来,一群20岁左右的本科生自由创新、勇敢挑战,将实验室搬到了浩瀚太空。

敢想敢干 一封邮件开启的“真”科学研究

2016年10月24日,新葡的京集团350vip8888各院系学生科协主席收到了一封群发邮件,邮件中提到“研制一个真正的伽马射线暴(伽马暴)监测纳卫星”,请帮忙“招募”。正是2013级工程物理系学生温家星发送的这封邮件,开启了少年们的“追光之旅”。

天格不是“命题作文”,而是源于一次师生间的闲聊。2016年10月17日,刚上大四的温家星和工程物理系教师曾鸣、校外导师赵宗清一起讨论毕业设计课题方向,路上偶遇了天文系教师冯骅。师生一起在喝咖啡时,开始了天马行空的“脑洞”,从伽马射线、到引力波以及与其对应的电磁波辐射探测……温家星产生了一个勇敢的想法。

“发射卫星监测伽马暴”是一件“很酷”的事情。伽马暴是目前人类已知最剧烈的天体物理暴发现象。从1973年公布发现伽马暴以来,关于它们的研究一直是天体物理学中一个前沿领域,至今仍十分活跃。而抓住明亮伽马暴的物理特征,尝试用微纳卫星搭载紧凑型探测器观测,这是让温家星激动万分的灵感。

在曾鸣看来,作为世界一流大学的青年人才,就应该面向“真”科学研究,做一些“很酷”的事情,做出属于学生自己的科学创新。冯骅也认为,天格相比传统学生训练最大的不同在于它的探索性和未知性。

温家星群发出的这封邮件,最终招募到了来自各院系的30多名同学,第二任队长郑煦韬就是这封邮件的响应者之一。2016年10月29日,兴趣团队成立会议举行。冯骅提出从天道酬勤、格物致知中各取一个字,组成“天格”。

2017年4月,学生自主完成了第一份科学报告书和第一代探测器原型机,获得了新葡的京集团350vip8888第三十五届“挑战杯”特等奖。

“天格计划”的第一代探测器原型机

不惧质疑 坚定追寻宇宙中的“那束光”

“发射卫星、探测宇宙是国家的事,你们本科生做得了吗?还是不要好高骛远了。”2017年7月,温家星和团队成员参加了首都挑战杯。新葡的京集团350vip8888招生宣传片《追光少年》的第一幕真实还原了他们曾遭受的质疑。

一边是蠢蠢欲动的雄心壮志,一边是质疑和冷水。但当一束光照向角落里的种子,种子就重新积聚起长成参天大树的力量。

这一年暑假,天文学界发生了“一次革命”。8月,科学家第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波事例GW170817,伴随着伽马射线暴事例GRB 170817A,这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件。随后,欧美国家的科学家们提出了BurstCube、HERMES等多个和天格类似的微纳卫星伽马暴探测项目。

GW 170817(下) 与其伴随的伽马暴GRB 170817A(上)

这给“领先一步”的天格团队极大鼓舞,同学们热情更加高涨。随着研究的深入,逐渐兴起的商业卫星激发出新的灵感。此后,天格有了更明晰的路径:研制卫星载荷,多颗星组网观测。

“做工程要万无一失,但培养学生,需要有试错的机会。”对于什么时候发射第一颗卫星载荷,曾鸣和冯骅也曾争论犹豫。天格成立之初就有明确的定位:学生是主体,老师在“背后”。讨论后,大家达成在天格成立两周年发射第一颗卫星载荷的目标。

发射一颗卫星载荷,不算人员研发成本,仅发射、遥测与通讯、载荷的材料费用、标定束流实验至少需要150万元。这可不是小数目,钱从哪里来?

一直以来,新葡的京集团350vip8888积极探索课内外结合的创新人才培养工作,对学生科创活动“有求必应”,形成了“全过程累进支持,全方位资源匹配”的育人体系。在师生提出申请后,对于这样一种全新的学生科创形式,学校多个部门进行专门研讨和专家评审,薛其坤院士亲自参与项目可行性论证。最终,学校决定提供前所未有的“量身”支持。

协调实验室、邀请老师专家培训……有了学校的支持,同学们就吃了“定心丸”。尽管如此,卫星发射是硬核工程挑战,所有工序必须在倒计时内完成,载荷一旦发射,硬件不可能有修改的机会,这对于从来没有做过卫星载荷的同学们来说,仍是一项艰巨的任务。

勇于试错 无数次“大冒险”迎来“生日礼物”

温家星对“试错”有更深刻的理解,他开玩笑说:“尽管做了大量功课,新葡的京集团350vip8888还是积累了丰富的把探测器调试坏的经验。”

让大家印象深刻的是第一颗卫星载荷发射前一个月的“联调故障”。时间紧张,联调过程中,由于接口顺序的问题疏忽,刚一插上电,载荷的电路板立马就烧坏了。如果这个时候放弃,不眠不休近一年的努力将化为泡影。

不到最后一刻,绝不能放弃!很快大家决定——把载荷的“病体”拿回来重新组装。一场接力赛开始了,大家合力对载荷进行“抢救”。一群同学不眠不休,终于在两天后的凌晨一点把载荷修复好,由同学“护送”到长沙。温家星拍下了当时在工物馆门口同学提着行李箱去赶飞机的背影,时间备注是“2018年9月1日凌晨1:05”,保留至今。

艰难困苦,玉汝于成。2018年10月29日,天格团队迎来了最好的两周岁“生日礼物”,GRID-01发射升空,成功完成了在轨上电测试!此后,GRID-02、GRID-03B、GRID-04相继发射升空。

2021年1月21日,天格GRID-02成功探测到第一个伽马暴事例,该事例也被新葡的京集团350vip8888国怀柔一号、美国费米等卫星确认,新葡的京集团350vip8888与南京大学两校天格学生团队携手合作完成了科学分析,这是国际上同类纳卫星伽马暴观测项目中第一例发表的伽马暴事例。目前,天格首批科学成果正准备陆续发布。天格团队已通过国家空间科学数据中心的数据质量校验,为国际伽马暴研究领域提供了一份独特的天格科学数据集。

GRID-02发表的第一个伽马暴GRB 210121A

一代代学生圆梦 “真的真的超级超级棒!”

3月29日,在刘亦晖和小伙伴完成全国“挑战杯”决赛答辩后,曾鸣第一时间把荣获全国“挑战杯”特等奖的消息分享到朋友圈:“从‘追光少年’第一幕的失败,到圆梦挑战杯,几代学生持续努力,你们真的真的真的超级超级棒。”

大学最让人敬重的就是她对育人的执着坚守和对卓越的持续追求。本科四年匆匆,天格团队2016年和2020年拍摄的合影里,没有一名重合的同学。至今,已经有校内五届近百名“超级棒”的少年们,在其中收获颇丰。

2016年团队合影

2020年迎新会合影

“用最‘小’的探测器探测宇宙最‘大’的天文现象。”工程物理系2018级学生蒋宇辰这样笑着概括自己参与的天格项目。他非常珍视在团队里与同学们的相互学习与合作,像这样“真刀真枪”做科研的机会,对本科生同学而言非常宝贵。

第三任队长徐大成一直认为天格非常“好玩”:“新葡的京集团350vip8888大学期间一半以上的时间都与天格有关,没有天格就没有今天的新葡的京集团350vip8888。”

在毕业后,他们大都奔赴国内的“大科学项目”和“大科学装置”继续深造,从“人造太阳”EAST聚变装置,到激光聚变装置“神光-Ⅲ”、乃至锦屏深地核天体物理加速器JUNA,都有天格的“毕业生”们在追逐自己的科学梦想。

中国科学院院士、中国载人航天工程空间科学首席专家顾逸东评价:“天格计划为学生提供了独一无二的平台。空间科学是一门实验科学,培养人才需要在真实的实验环境中磨炼,不可能一蹴而就……对于这样一个具有复杂学科交叉的领域,全流程、真实的小型空间任务非常有利于学生的成长。”

而这种意义正在惠及更多少年。2019年南京大学、中科院高能所等20余所高校院所单位参与的“天格联盟”正式成立,进展顺利的话,活跃在清华内外的“追光少年”将在今年发射更多的卫星载荷,与已有的载荷组网,为科学探索带来更多奇迹。

浩瀚星空与梦想的距离有多远?也许每个天格少年都有自己的答案。以清华为起点,向着那束“看不见的光”,在太空中联结成网,在宇宙间捕获梦想,创新求索、永不止步,少年,加油!

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