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星辰不负少年志 —— 日坛少年揽月摘星

ryanlian3年前 (2022-10-17)默认分类32
文 / 练宇轩(北京市日坛中学)
小时候,老师和家长最爱问的一个问题就是:“你长大了,想当什么?”
我还记得,那时候我的回答总是毫不犹豫:“火箭发射的零号指挥员!”——那个在倒计时最后一秒喊出“点火”的人。大人们听了常笑着摸摸我的头,说“志向不小啊”,可眼神里分明写着“孩子话”。
那时的我,或许并不真正懂得航天有多难,只觉得指挥火箭升空是世界上最酷的事。但正是这份看似天真的执念,像一颗悄悄埋下的种子,在几年后,真的发了芽。
2020年秋天,当我看到老师在科技部群里的通知——“国家航天局、教育部、科技部、中国科学院联合举办‘嫦娥七号和小行星探测科普试验载荷创意设计征集活动’”,我的心猛地一跳。更让我激动的是,比赛设有两个方向:月球探测和小行星探测。几乎没有犹豫,我选了后者。因为我知道,真正的“摘星”,不在身边的月亮,而是更遥远的深空。

一、“你能为飞向小行星的探测器设计一个实验吗?”

选定小行星探测方向后,我首先明确了核心难点:小行星最大的特点就是“小”,这就意味着它的引力极其微弱,探测器根本无法像在月球、火星上那样“着落”。我了解到,日本此前已有过小行星采样任务,但他们的探测器只是与小行星表面短暂接触后就弹开,无法长时间停留。所以,我的核心设计目标,不是简单的抓取或采样,而是设计一种“附着”装置,让探测器能够稳定停留在小行星表面,为后续的探测、采样工作打下基础。

二、从科幻想到工程实现:547天的“追星”攻坚

起初,这只是一张草稿纸上的示意图:一个带旋转臂的小舱体,末端装有不同材质的试片(金属、陶瓷、特氟龙等),接触小行星表面后缓慢提起,通过微型摄像头记录尘埃是否附着、脱落的速度。

在设计附着装置的过程中,我首先聚焦于附着网的研发,这是装置实现稳定附着的基础,抓钩则也是其中很重要的一部分,用于固定整张附着网,还有真正的核心——整套适配低引力环境的附着方案。为了让附着网能高效包裹小行星、实现稳定附着,我反复研究它的大小、材质和喷射方案:对比不同尺寸的网面,测试其覆盖范围与附着稳定性的关联;筛选多种轻质且坚韧的材质,兼顾装置轻便性与网面承重能力;反复调试喷射角度和力度,模拟低引力环境下的喷射效果,确保附着网能精准、快速地覆盖并贴合小行星表面。解决好附着网的核心问题后,我才进一步优化辅助固定的抓钩设计,用我从内蒙古乌兰哈达火山旅游时带回来的火山石模拟松散多孔的小行星表面,通过一系列实践:反复设计不同结构的附着原型,模拟小行星低引力环境进行整体测试,记录每一次装置的附着稳定性、脱离风险等数据,再将所有实验结果整理成对比表格,逐一对参数进行优化调整


为了让设计更具科学性和可行性,我花了大量时间上网查阅资料,逐一梳理国内外小行星探测的相关案例,重点研究低引力环境下物体的受力规律,借鉴已有任务的经验,避开可能出现的问题。遇到不懂的专业知识,我就主动请教林老师,尤其是论文的框架搭建、实验数据的规范表述,还有如何将附着装置的设计原理、测试过程清晰地呈现出来,林老师都耐心地为我指导,帮我一点点完善方案的严谨性。


由于涉及到力学相关的设计,很多知识是学校还没有学到的,比如探测器附着时的受力分析、如何平衡装置重量与附着力度等。于是我回家请爸爸给我讲解牛顿第二定律,一点点理解力、加速度与运动之间的关系,把这些理论知识融入到装置设计中,让我的附着方案不仅有实践支撑,更有扎实的理论基础。
那段时间,我每天都在反复打磨:修改装置结构、补充实验数据、完善论文表述、核实专业知识,没有捷径可走,每一步都脚踏实地。从最初的设计雏形,到不断优化后的完整方案,每一次调整都源于对低引力环境的深入理解,每一处修改都只为让附着装置更稳定、更适配小行星探测的实际需求。


这段创意设计与参赛之路,远比我想象中漫长,这是我初中阶段参加过历时最长的比赛,几乎从初一到初二。一路历经初赛、复赛的层层筛选,最终迎来了总决赛。漫长的近两年里,我始终没有松懈,一边根据各轮评审的意见优化附着装置方案、完善论文细节,一边默默等待总决赛的到来,心中满是期待。


最让我难忘的是总决赛的经历:原本赛事安排在海南文昌发射场举行,能亲临发射场,在航天圣地展示自己的设计,是我一直以来的心愿。可受特殊时期影响,总决赛不得不改为线上进行,虽有遗憾,但我依然想以最好的状态,在镜头另一端的老教授们面前,展现自己的设计与诚意。为此,我在家关起房门,对着镜子反复练习,打磨每一个表达细节,调整自己的姿态与语气,生怕出现一丝疏漏。比赛当天,我特意穿上了西装校服,褪去稚气,以最庄重的模样,完成了线上展示与答辩。


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【图1:复赛现场】      

           

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【图2:总决赛前在家练习答辩】


当最终收到获奖通知、得知自己的努力得到认可时,所有的坚持与付出都有了回响。这次科普比赛,不仅让我在一次次打磨中完善了附着装置设计,更让我在漫长的参赛过程中,学会了坚持与沉淀。它让我深刻体会到,深空探索从来不是一蹴而就的,就像这场跨越一年半的比赛,每一步都需要耐心与坚守;而儿时的航天梦,也正是在这样一次次脚踏实地的努力中,慢慢变得清晰可触。未来,我会带着这份坚持与热爱,继续深耕航天科普与设计,努力向心中的星辰大海稳步前行,不负每一份热爱与期待。


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【图3:获奖证书—全国二等奖】

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【图4:获奖证书—全国中学组最佳创意】
证书上写着“中学组·最佳创意奖”。那一刻,我知道,我的“星尘之握”,真的被看见了。

三、站在聚光灯下,听见梦想回响

2022年8月,我作为北京市初中生代表,参加了在北京举办的第四届北京青少年创客国际交流展示活动颁奖典礼。当主持人宣布:“小行星探测主题 全国二等奖、中学组最佳创意奖——练宇轩,北京市日坛中学!”时,我走上台,手心全是汗。
台下掌声响起,我忽然想起小时候那个说要当“零号指挥员”的男孩。原来,梦想不是非要站在控制台前才算实现;只要你的想法能飞向深空,你就是参与者。

更让我感动的是,《中学时事报》的记者专程来校采访。他们说,要把我和同学们的故事做成整版专题,标题就叫——《日坛少年揽月摘星》。虽然我做的是“摘星”而非“揽月”,但编辑老师笑着说:“在你们眼里,星星和月亮,都是要去的地方。”


《中学时事报》专访.jpg

【图5:《中学时事报》2022年9月27日第1526–1528期专题版面】
报纸出版那天,我把它夹在了科学笔记本里。这不仅是一份报道,更是我少年时代最闪亮的注脚。

四、不是终点,而是深空启程

有人问我:“你的设计会被天问二号带上太空吗?”
我坦然回答:“可能不会。但没关系。”
因为这次经历教会我的,远不止一个载荷方案。
  • 我学会了如何把对宇宙的好奇,转化为可执行的工程问题;

  • 我明白了真正的创新,是在约束中寻找突破;

  • 更重要的是,我确认了一件事:中国航天的大门,正向少年敞开。

如今,我持续关注天问二号的进展。2025年,它将发射升空,飞向那颗编号2016 HO3的小行星。也许我的装置不会同行,但我的思考,早已融入这场伟大的远征。

五、致所有想“摘星”的少年

如果你也曾盯着夜空,想知道那些小亮点背后藏着什么;
如果你也想过,能不能亲手为探测器设计一个实验——
请相信,国家需要的,正是这样的“少年之问”
从一句童言,到国家级奖项;从一张草图,到被主流媒体整版报道……我的故事很小,但它证明了一点:
在中国,少年的深空梦,从来都不是幻想。
未来,我想继续研究小行星防御与资源利用。或许某一天,当中国人从小行星带回第一捧星尘,那里面,会有一粒来自我们这一代少年曾经的热望。
而我,永远记得那个春天,一个普通中学生,用一支笔、一台电脑、一颗心,向星辰伸出了手。



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