校园航天探测器的设计与实现论文

校园航天探测器的设计与实现论文

　　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。

　　4.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

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