校园航天探测器的设计与实现

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校园航天探测器的设计与实现

1 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，作者特研发了快乐者 1 号校园航天探测器，旨在通过制作、发射校园航天探测

器，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具有举足轻重的作用。

2 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。

3 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。最近一次发射快乐者 1 号探测器的时间是 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，因此作者首次

引入"校园航天"概念，并获得了首个这一领域的专利。

5 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）接收机可以在地面时实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，作者所引入"校园航天" 概念，目前有且只有1 个"校园航

天"领域的专利，即文章所表述的" 探测器（快乐者 1 号校园航天探测器）".

5 进一步完善设想

作者期待，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 2017 年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！本

项目于 2015 年3 月获得专利，专利号：ZL 2014303766297,仍在不断研发中，只有开始，木有

结束，致力于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"小小航天工程".

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校园航天探测器的设计与实现1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，作者特研发了快乐者1号校园航天探测器，旨在通过制作、发射校园航天探测器，使青少年既能尝...

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