玩過才知道 希望一號衛(wèi)星游戲總動員

□ 文 周武 蔣建科 黃希

引 子：

科普是什么？有一位長期從事科普演講的專家如是說：“如果把科學(xué)當(dāng)做一個誘人的大蘋果，公眾就是爬在上面的螞蟻， 想吃又不知從哪兒下口?？破展ぷ骶褪侨ハ崎_蘋果上的硬皮……”

希望一號衛(wèi)星破霧而出

2009年12月15日清晨，太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射場，雪越下越大，空氣中開始彌漫著大霧。200多名師生來到這里，等待觀看中國首顆青少年科普衛(wèi)星——“希望一號”的發(fā)射?！斑@樣的天氣能行嗎？”一些同學(xué)小聲地問老師。10時20分左右，太陽終于忍不住了，忽然露出笑臉，變得越來越亮，驅(qū)散了霧霾，雪也一下子變小了。10時31分，隨著一聲“點(diǎn)火”的口令下達(dá)，長征四號丙運(yùn)載火箭載著“希望一號”衛(wèi)星拔地而起，直刺蒼穹。在現(xiàn)場觀看發(fā)射的北京景山學(xué)校三年級學(xué)生劉重華激動地跳起來：“我們的實(shí)驗(yàn)上天了！”

北京景山學(xué)校三年級學(xué)生劉重華成了記者追逐的明星（薛滔攝）

發(fā)射前的衛(wèi)星測試（馬驥攝）

長征四號丙運(yùn)載火箭以一箭雙星方式，將遙感衛(wèi)星八號和“希望一號”順利送入預(yù)定的軌道。本次一箭雙星發(fā)射升空，是中國長征系列運(yùn)載火箭第121次航天飛行。

遙感衛(wèi)星八號和長征四號丙運(yùn)載火箭，均由中國航天科技集團(tuán)公司所屬上海航天技術(shù)研究院研制生產(chǎn)。遙感衛(wèi)星八號主要用于空間科學(xué)試驗(yàn)、國土資源勘查、農(nóng)作物估產(chǎn)及防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域，將對中國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮積極作用。

希望一號小衛(wèi)星是中國航天科技集團(tuán)公司所屬東方紅衛(wèi)星公司專門為廣大青少年研制的第一顆科普公益小衛(wèi)星。其太空之旅有科普“三大件”隨行：一是搭載劉重華設(shè)計“天圓地方”科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，觀察微重力條件下五種顏色顆粒的狀態(tài)；二是采用寬視場彩色CMOS相機(jī)在測光儀的配合下進(jìn)行太空攝影；三是建立業(yè)余無線電空間電臺，為中國和全球的業(yè)余無線電愛好者提供信標(biāo)、語言和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等空間通信試驗(yàn)服務(wù)。

發(fā)射前的火箭測試（馬驥攝）

長征四號丙運(yùn)載火箭整裝待發(fā)（凌建中攝）

為青少年“量身定制”

作為我國第一顆科普公益衛(wèi)星，“希望一號”由中國科協(xié)和中國航天科技集團(tuán)公司發(fā)起，從設(shè)計到研制成功歷時9個月，共投資3000萬元，專為青少年量身設(shè)計。

小衛(wèi)星的名字原本叫“希望號”奧運(yùn)星，但由于發(fā)射時間從原定的奧運(yùn)會之前推遲到了奧運(yùn)會以后，所以才更名為現(xiàn)在的“希望一號”?！跋Ｍ惶枴敝挥?0千克重，采用八邊形立柱框架結(jié)構(gòu)。據(jù)衛(wèi)星總設(shè)計師張曉敏介紹，“‘希望一號’運(yùn)行在高度為1200千米的太陽同步軌道，繞地球南北極飛行一圈需要109分鐘?！?/p>

“我們希望借小衛(wèi)星，在太空給孩子們搭建一個科技實(shí)驗(yàn)的‘操作臺’，激發(fā)他們對航天科技的興趣及創(chuàng)造力。”中國宇航學(xué)會副理事長兼秘書長楊俊華在接受記者采訪時表示。2008年，“希望一號”衛(wèi)星搭載方案征集活動啟動，共征集到105個方案，經(jīng)過初評和答辯終評，當(dāng)時剛剛上小學(xué)一年級的劉重華提出的“天圓地方”方案，由于創(chuàng)意新穎，簡單可行，被專家推選為“希望一號”的搭載方案。

楊俊華透露，“希望一號”升空運(yùn)行后，有關(guān)方面將組織舉辦一系列豐富多彩的相關(guān)科普活動，主要包括“天圓地方”五色土圖形在太空中變化情況競猜活動、“希望一號”圖像識別大賽、全國青少年“希望一號”衛(wèi)星通信競賽、“希望一號”在軌運(yùn)行監(jiān)測活動等。

在太原衛(wèi)星發(fā)射中心的大力支持下，中國宇航學(xué)會組織200多名師生觀看發(fā)射（薛滔攝）

衛(wèi)星發(fā)射成功后，觀看發(fā)射的師生們歡呼雀躍（薛滔攝）

“希望一號”衛(wèi)星本體直徑為68厘米、高48厘米，在軌（含天線）高為97.4厘米（凌建中攝）

“希望一號”游戲開始了

游戲一：看五色土七十二變

希望一號衛(wèi)星上的“天圓地方”實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過對直徑2毫米的五種顏色顆粒在軌狀態(tài)進(jìn)行拍照，觀察在微重力條件下五色顆粒的運(yùn)動狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)的五種顏色顆粒按照北京中山公園社稷壇布局（中黃、東青、南紅、西白和北黑）放置在一個正方形透明盒內(nèi)，顆粒直徑2毫米左右，碼放一層。起飛前每個顆粒位置固定，用一塊帶有小凹坑的有機(jī)玻璃“壓緊”進(jìn)行限位，以便防止在火箭發(fā)射過程中的劇烈震動使顆粒提前混合；衛(wèi)星入軌后，根據(jù)指令，“五色土”盒鎖緊機(jī)構(gòu)解鎖，小凹坑壓板向后平移，使盒內(nèi)空間高度增加到5毫米，顆粒在“五色土”盒內(nèi)處于自由懸浮狀態(tài)。此時，五種顏色的顆粒將怎樣運(yùn)動？3個月后，又將如何運(yùn)動？

熱心的讀者可參與競猜，把結(jié)果在2010年3月31日前寄給本刊或發(fā)送到csa_kpc@spacechina.com,你將有可能獲得獎品、紀(jì)念品和證書。

自從“天圓地方”被確定為“希望一號”的搭載實(shí)驗(yàn)方案，劉重華就成了景山學(xué)校里的明星人物，而從方案到實(shí)施，也有她師哥們的功勞（陳彩連攝）

北京景山學(xué)校的學(xué)生研討“天圓地方”五色土衛(wèi)星搭載方案（陳彩連攝）

游戲二：辨認(rèn)希望一號眼中的世界

“希望一號”小衛(wèi)星攜帶一臺輕型寬視場彩色CMOS相機(jī)，相機(jī)質(zhì)量為0.36千克，由于擁有140度的寬視場角，衛(wèi)星能夠在1200千米軌道高度對地球全景(球冠)成像，星下分辨率為1.4千米。

據(jù)張曉敏總設(shè)計師介紹，“相機(jī)將采用照一張、存一張、傳一張的方式工作，即‘不傳不照’，每幅彩色照片從太空傳回地面約需要8分鐘的時間?！?/p>

輕型寬視場彩色CMOS相機(jī)與測光儀配合工作，在軌通過測光儀測量太陽光照條件，在光照條件允許情況下，CMOS相機(jī)實(shí)現(xiàn)對地球和太空目標(biāo)的彩色成像。其所拍攝的照片數(shù)據(jù)將傳輸給衛(wèi)星地面測控站，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，可獲得大陸、海洋、山川、臺風(fēng)、變化的云層、星空和以太空為背景的地球邊緣的照片。這些照片將公布在www.csaspace.org.cn網(wǎng)站上，大家可以根據(jù)照片判讀地理位置和分辨星座。

“希望一號”科普衛(wèi)星發(fā)回的第一張地球照片

游戲三：無線電愛好者總動員

航天東方紅衛(wèi)星有限公司的工程技術(shù)人員稱“希望一號”是航天人為小朋友精心制造的“金色巧克力蛋糕”（凌建中攝）

“希望一號”無線電實(shí)現(xiàn)了亞洲、歐洲、美洲和大洋洲50多個國家和地區(qū)的信標(biāo)接收和通聯(lián)，信號穩(wěn)定、話音清晰。

“希望一號”衛(wèi)星的無線電空間電臺由無線電通信轉(zhuǎn)發(fā)器、UHF天線和VHF天線共同構(gòu)成，向地面發(fā)送帶有遙測參數(shù)的信標(biāo)，地面業(yè)余無線電臺可通過衛(wèi)星進(jìn)行莫爾斯電碼、簡易的話音和數(shù)據(jù)通信等試驗(yàn)，并為中國和全球的業(yè)余無線電愛好者提供信標(biāo)、語言和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等空間通信試驗(yàn)服務(wù)。

為開展“希望一號”小衛(wèi)星青少年業(yè)余無線電通信活動，全國青少年航天科技體驗(yàn)活動組委會還計劃在包括港澳臺地區(qū)的全國范圍內(nèi)的中小學(xué)校和青少年科技教育活動機(jī)構(gòu)中，建立“希望一號”衛(wèi)星青少年業(yè)余無線電通信活動基地，主要用于開展青少年業(yè)余無線電通信競賽、應(yīng)急通信演習(xí)競賽及相關(guān)科普活動。

據(jù)悉，為配合XW-1“希望號”衛(wèi)星項(xiàng)目，國家無線電管理部門正在考慮允許持有三級業(yè)余電臺操作證書的業(yè)余無線電愛好者使用145.800-146.000MHz開展業(yè)余通信試驗(yàn)，中國無線電運(yùn)動協(xié)會網(wǎng)站將會及時轉(zhuǎn)載相關(guān)消息。

“希望一號”背后的推手

3000萬元投資，從策劃到成行長達(dá)10年，“希望一號”科普衛(wèi)星由民間到官方，牽動了眾多人的心。而由愛心引發(fā)的“希望”號接力棒正在不斷傳遞中……

場景一：

1999年，中國空間技術(shù)研究院總體部的韓光熙、中國科學(xué)院奚國金、清華大學(xué)馬正新、航天測控公司韓民一起發(fā)表了《志愿者宣言》，自籌經(jīng)費(fèi)，設(shè)計衛(wèi)星。衛(wèi)星專家褚桂柏、張永維等幫助設(shè)計，僅用幾千元就做出了衛(wèi)星設(shè)計方案?；鸺龑＜覄⒅裆?、黃春平多次參與到方案的論證中，希望在神舟飛船發(fā)射時搭載升空。

場景二：

2007年6月6日，在北京市奧組委、中國科協(xié)、中國航天科技集團(tuán)公司和中國宇航學(xué)會的積極推動下，希望一號奧運(yùn)衛(wèi)星項(xiàng)目獲批立項(xiàng)，一次承載著所有航天愛好者希望的科普活動在經(jīng)過8年的努力后，終于變成了現(xiàn)實(shí)。

場景三：

2008年5月29日，由北京奧組委、中國科協(xié)和中國宇航學(xué)會聯(lián)合主辦的“科技奧運(yùn)、夢想航天”全國青少年航天科技體驗(yàn)活動在北京啟動。中國科協(xié)副主席、中國航天科技集團(tuán)公司副總經(jīng)理袁家軍深情寄語：“播種希望，收獲未來?！敝袊茀f(xié)書記處書記、黨組成員程東紅向青少年贈送北京奧運(yùn)會會旗。

場景四：

2008年8月22日，在中國宇航學(xué)會的組織下，來自全國各地的70多名中小學(xué)生和學(xué)生家長在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心參加“希望號”奧運(yùn)星搭載方案評審。

場景五：

2009年10月12日，中國科協(xié)常務(wù)副主席、書記處第一書記、黨組書記鄧楠（右三）在衛(wèi)星總裝廠房饒有興趣地進(jìn)行了天地通話試驗(yàn)（李冠礁攝）

2009年10月12日，鄧楠一行在馬興瑞、袁家軍等陪同下視察“希望一號”的研制現(xiàn)場（李冠礁攝）

2009年10月12日，中國科協(xié)常務(wù)副主席、書記處第一書記、黨組書記鄧楠在中國航天科技集團(tuán)公司視察時表示：“航天科技集團(tuán)公司在發(fā)展航天科技的同時，還為公益性青少年科普事業(yè)無私奉獻(xiàn)，花費(fèi)了大量的人力、物力和財力來研制希望一號衛(wèi)星，以實(shí)現(xiàn)全國青少年和業(yè)余無線電愛好者的夢想，非常值得肯定。衛(wèi)星發(fā)射成功以后，必將極大地激發(fā)青少年關(guān)注航天科技的興趣和熱情。希望航天科技集團(tuán)公司能夠進(jìn)一步拓展對希望一號衛(wèi)星的應(yīng)用，使之發(fā)揮更大的作用。”

場景六：

2009年12月，中國航天科技集團(tuán)公司總經(jīng)理馬興瑞在太原衛(wèi)星發(fā)射中心，仔細(xì)詢問了火箭、衛(wèi)星的技術(shù)狀態(tài)和射前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作情況，并親自復(fù)核復(fù)算，與衛(wèi)星總師們對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了數(shù)據(jù)計算與驗(yàn)證。發(fā)射成功后，馬興瑞表示，“普及航天、宣傳航天，這是我們的社會責(zé)任，同時也是航天人回饋社會的一個體現(xiàn)。今后集團(tuán)公司將加大有前瞻性的科普項(xiàng)目的投入，讓更多關(guān)心中國航天的公眾參與其中?！?/p>

場景七：

發(fā)射前夕，中國科協(xié)書記處書記、黨組成員程東紅一行作為希望一號科普衛(wèi)星的用戶代表，前往太原衛(wèi)星發(fā)射中心現(xiàn)場參加發(fā)射工作。程東紅表示，12月15日是中國科協(xié)第一個會員日。此次發(fā)射的衛(wèi)星受到社會的廣泛關(guān)注，必將對青少年科普產(chǎn)生重要影響。

場景八：

發(fā)射前夕，全國人大常委會副委員長、中國科協(xié)主席韓啟德欣然題詞：夢想航天，成就未來。

場景九：

中國科協(xié)青少年活動中心、中國宇航學(xué)會和中國無線電運(yùn)動協(xié)會正在圍繞“希望一號”衛(wèi)星，策劃聯(lián)通全球華人的活動。

發(fā)射當(dāng)天，“希望一號”總設(shè)計師張曉敏向總裝備部副部長牛紅光（左一）、中國航天科技集團(tuán)公司總經(jīng)理馬興瑞（左二）、副總經(jīng)理袁家軍（左三）匯報衛(wèi)星射前情況（黃希攝）

中國宇航學(xué)會副理事長兼秘書長楊俊華接受新華社記者采訪（薛滔攝）