校園航天探測器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)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(dá)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(dāng)時灑滿月光的夜空輝映在大西洋上。"信使號"開始了計(jì)劃中的耗時 6 年半、飛行 79 億公里的探測遠(yuǎn)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(jié)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(dá)，屆時我們才能看到這個撞擊坑的圖像。
以此為契機(jī)，作者特研發(fā)了快樂者 1 號校園航天探測器，旨在通過制作、發(fā)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(zhí)行"探測任務(wù)"的樂趣，又能學(xué)到一些航天科技知識，對培養(yǎng)青少年從小養(yǎng)成"動腦想、動手做"的良好習(xí)慣以及激發(fā)其航天科技創(chuàng)新熱情，乃至為國家培養(yǎng)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(fā)射場點(diǎn)火升空后，攝像頭以及傳感器在空中開展"觀天、看地"的預(yù)定科學(xué)探測任務(wù)以及追蹤火箭的飛行姿態(tài)，并將實(shí)時畫面、照片通過發(fā)射天線傳回到地面接收機(jī)。
3.試驗(yàn)情況
這一項(xiàng)目研究規(guī)劃從 2014 年開始，先后對準(zhǔn)備搭載快樂者 1號校園航天探測器的`自制火箭運(yùn)載能力以及穩(wěn)定性進(jìn)行了 3 次野外發(fā)射試驗(yàn)。最近一次發(fā)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?yàn)檫@一天（北京時間）是美國"信使號"壯麗撞擊水星的時間�？鞓氛� 1 號發(fā)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(jīng)費(fèi)、時間等客觀因素存在，快樂者 1 號當(dāng)前基于青少年航天科技教育而研發(fā)，屬于民間航天技術(shù)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(lǐng)域的專利。
4.創(chuàng)新點(diǎn)
（1） 其特征主要是將攝像機(jī)收集數(shù)據(jù)通過發(fā)射天線，采用2.4GHz 無線射頻技術(shù)發(fā)送照片、視頻及音頻訊號至地面接收機(jī)。
�。�2）接收機(jī)可以在地面時實(shí)觀察空中探測的數(shù)據(jù)，并將所探測器的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shù)據(jù)可能丟失，但地面接收機(jī)已存儲了數(shù)據(jù)，可有效防止數(shù)據(jù)丟失。
（3）根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)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(lǐng)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(jìn)一步完善設(shè)想
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