校園航天探測器的設計與實現論文

　　1.研究背景和意義

　　美國"信使號"水星探測飛船于 2004 年 8 月 3 日在佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心由"德爾塔 2"型火箭送入太空，明亮的火焰照亮了當時灑滿月光的夜空輝映在大西洋上。"信使號"開始了計劃中的耗時 6 年半、飛行 79 億公里的探測遠征。2015 年 04月 30 日，北京時間（即 5 月 1 日）"信使號"探測器通過硬著陸以3.9km/s 撞擊水星表面的方式，結束其探測使命，在水星北極附近留下一個直徑為 16 米的撞擊坑，新的探測器將于 2024 年抵達，屆時我們才能看到這個撞擊坑的圖像。

　　以此為契機，作者特研發了快樂者 1 號校園航天探測器，旨在通過制作、發射校園航天探測器，使青少年既能嘗試到探測器在天空飛行過程中執行"探測任務"的樂趣，又能學到一些航天科技知識，對培養青少年從小養成"動腦想、動手做"的良好習慣以及激發其航天科技創新熱情，乃至為國家培養未來航天人才具有舉足輕重的作用。

　　2. 基本原理

　　快樂者 1 號校園航天探測器搭乘自制校園航天火箭，在野外發射場點火升空后，攝像頭以及傳感器在空中開展"觀天、看地"的預定科學探測任務以及追蹤火箭的飛行姿態，并將實時畫面、照片通過發射天線傳回到地面接收機。

　　3.試驗情況

　　這一項目研究規劃從 2014 年開始，先后對準備搭載快樂者 1號校園航天探測器的`自制火箭運載能力以及穩定性進行了 3 次野外發射試驗。最近一次發射快樂者 1 號探測器的時間是 2015 年 5月 1 日，之所以選擇這一天是因為這一天（北京時間）是美國"信使號"壯麗撞擊水星的時間。快樂者 1 號發射升空飛行一段時間后，類似"信使號"以硬著陸方式撞擊地面，撞擊地面后儀器殘骸散落一地。因經費、時間等客觀因素存在，快樂者 1 號當前基于青少年航天科技教育而研發，屬于民間航天技術的低空飛行探測器，有別于國家級層面太空飛行器，因此作者首次引入"校園航天"概念，并獲得了首個這一領域的專利。

　　4.創新點

　　（1） 其特征主要是將攝像機收集數據通過發射天線，采用2.4GHz 無線射頻技術發送照片、視頻及音頻訊號至地面接收機。

　　（2）接收機可以在地面時實觀察空中探測的數據，并將所探測器的數據進行存儲，倘若探測器在落地過程中意外墜毀，存儲在探測器中數據可能丟失，但地面接收機已存儲了數據，可有效防止數據丟失。

　　（3）根據國家知識產權局數據檢索，作者所引入"校園航天"概念，目前有且只有 1 個"校園航天"領域的專利，即文章所表述的"探測器（快樂者 1 號校園航天探測器）".

　　5.進一步完善設想

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