“啟明星一號”背后的武大“造星”人

　　2月27日之后，武漢大學遙感信息工程學院的學生感覺自己有了新“身份”。當天，在海南文昌航天發射場，長征八號遙二運載火箭成功將22顆衛星發射升空，創下我國一箭多星的紀錄。其中的“啟明星一號”衛星由武漢大學牽頭，是以50多名武漢大學、中國科學院長春光學精密機械與物理研究所（以下簡稱長春光機所）、哈爾濱工業大學學生為主體研制的。

　　以前，面對家人“遙感學的啥”這樣的問題時，這群珞珈山下的學子不知如何更好地回答。這一次，他們有了答案，“就說是造衛星的”。

　　這顆重量只有19.2公斤的衛星，裝有一臺可見光相機和一臺紅外相機，可見光譜遙感分辨率達21米，白天能夠獲取32個波段的高光譜遙感，夜晚也能獲取8個波段的多光譜遙感和紅外光遙感。

　　這個衛星將成為武大學子的“空間實驗站”。

　　提出研制“啟明星一號”并總負責的金光教授，曾是“吉林一號”衛星副總設計師。2019年退休后，他獲邀加入武漢大學宇航科學與技術研究院。

　　“造星”背后，是武漢大學求賢若渴，直面遙感學科短板的成果體現。在武漢大學遙感信息工程學院院長龔健雅看來，“啟明星一號”以學生為研制主體，代表年輕一代“像星星冉冉升起”。

　　“自己造個衛星怎么樣”

　　“武大遙感世界第一，有最雄厚的師資力量，你們會成為最優秀的人才”。2016年，黃淑娟考入武漢大學遙感信息工程學院時，老師如此向本科新生介紹。

　　這并非一句套話，根據高等教育評價專業機構軟科發布的信息，武漢大學遙感技術學科已連續五年排名世界第一。

　　“我們厲害在哪？”當時還不了解情況的黃淑娟，疑惑中帶著好奇。直到大一上學期開始上課，六名院士輪流授課《測繪學概論》，她才有所體會。

　　第一堂課，她去晚了些，教室已經坐滿了人。黃淑娟只好抱著電腦，倚著教室后排的墻坐在地上。

　　每次課前，學生們都排著隊，攤開課本找院士簽名。集齊六個簽名的幸運兒會發條朋友圈，開玩笑說可以“召喚神龍”。

　　比黃淑娟小兩屆的林煒華記得，當時仍健在的寧津生院士，走路和寫板書都慢騰騰的，字與字的間距也拉得大。早上8點上課，9點50分下課，林煒華聽課都聽累了，但80多歲的寧津生“一直都不坐，堅持站著講課”。

　　這讓林煒華覺得是種傳承，“引領新一代遙感人進門”。

　　除了傳承，武漢大學遙感信息工程學院也重視實踐。

　　黃淑娟大二那年，學院包了兩輛大巴，組織六七十個學生到武漢大學遙感衛星地面站參觀。地面站建在山上，外形像鍋蓋，還有一個天線。她抬頭想，“是不是有衛星正在接收信號？”

　　如果問這些學生什么是遙感，他們多半會給出詩意的答案，“遙感就是遙遠的感知”，簡單來說，就是無人機、飛機、衛星等，從低到高直至太空，通過電磁波等信號回傳，獲得地面信息后進行處理。

　　但想從太空感知地面，并不容易。

　　尤其是加入科研團隊后，找不著數據，成了黃淑娟的一大困擾。

　　多光譜影像承載更多的色彩信息，全色影像分辨率高，黃淑娟想結合兩者優勢做影像融合。但開源的影像并不好找，商業衛星則要收費。

　　她算了筆賬，購買滿足實驗需求的影像，要花數千元錢。而如果想研究時間跨度較長的影像，只能向國外衛星機構訂購。

　　2019年研究生論文答辯時，金光問數據哪里來的，學生都說是國外衛星。金光就說，“咱自己造個衛星怎么樣？”

　　他解釋道，有時想要昨天的數據，國外衛星只能提供10年前的。他打了個比方，選擇國外衛星就像吃飯，吃什么只能由廚師說了算。

　　金光與一同出席答辯的教授巫兆聰商量，在教學上搞個改革，造個衛星讓學生互動實驗。需要衛星圖像時，下達拍攝指令，拍完后若不合適，再調整參數。

　　兩人不謀而合。

　　“金大膽”的算盤

　　研制衛星，金光有他的底氣。

　　退休來武漢大學前，他長期在長春光機所工作，人稱“金大膽”。

　　長春光機所是做航天相機出身。早在2003年，金光就找到領導，問能否不依托別人，連相機帶衛星平臺，自己做出一個閉環來。

　　2005年，所里拿出一大筆錢，支持創建新技術研究室，金光擔任主任。最初手下一個人也沒有，他又爭取到政策，報名參加的研究生劃到他名下，提前預留研究所的工作。海報貼出后，第一批招到11人。

　　金光有他的算盤，“一張白紙能畫出更好的畫”。

　　半路出家的金光，頂著“瞎忽悠”的爭議，從光學設計到機械設計，再到自動控制，手把手訓練學生。

　　特批的火箭運載能力達1.2噸，但當時研制的衛星重量只有420公斤。航天事業充滿曲折，如果剩余空間留給其他單位，火箭能否如期發射就有變數。

　　2014年六七月份，金光與火箭方商量，剩下的空間全包了，再造三顆衛星。

　　第二年，“吉林一號”一箭四星發射成功，成為我國首顆自主研發的“星載一體化”商用衛星，也是我國第一顆自主研發的米級高清動態視頻衛星。

　　2019年，與多年前在長春光機所類似，招新海報也在武漢大學貼出。

　　那時黃淑娟已加入巫兆聰科研團隊，巫兆聰找到她，“要讓學生造一顆衛星，愿不愿意參與到項目里？”黃淑娟立馬就應下了，但心里仍不免嘀咕，“我們也能造衛星，騙人的吧？”但她又覺得老師不像是開玩笑。

　　“修圖師改行造相機”

　　此后將近一年的時間里，黃淑娟都在搜集20世紀70年代以來國內外衛星的載荷、波段范圍、空間和時間分辨率、應用等資料。找不到數據，就從一篇篇論文中挖。挖出來的數據，再通過做實驗論證其準確性。

　　這是一個漫長而枯燥的過程。

　　早上9點到實驗室，晚上11點多離開是常態。遇到趕時間，指導老師把他們“關”在實驗室，不停地提出建議，學生們修改，老師再反饋，一直忙到夜里12點。

　　衛星研制過程復雜，一般分為機械、熱控、姿態控制、星務、通信、電源動力等幾大系統。學生們在不同的團隊分工合作。

　　3月9日，武漢大學宇航科學與技術研究院衛星仿真測試實驗室，還掛著“‘啟明星’衛星發射及測控第二現場”“預祝‘啟明星’微納衛星發射成功”的橫幅。

　　五臺液晶電視掛在墻上，顯示著衛星飛行位置、參數等模擬信息。桌上擺著一套衛星仿真系統，還有一個像不銹鋼飯碗的飛輪。端起飛輪，隨著內部器件的高速轉動，會看到雙手發生偏轉。衛星上也有類似的飛輪，這也是衛星改變飛行姿態的方式之一。

　　博士生張雪峰負責衛星模擬仿真系統的搭建與調試。最開始時，滿屏幕的專業術語，他幾乎都不認識。研究圖像處理的他，將這種跨度比喻成“由修圖軟件的修圖師改行制造相機”，而且是造能在太空飛的相機。

　　金光把張雪峰和另外兩個學生送到長春光機所集訓了一周。張雪峰覺得，就像進了大觀園。老師講解時，他們一邊做著筆記，一邊還要用手機錄視頻。四五條每條時長30多分鐘的視頻，成了寶貴的資料。回武漢后，三個人圍在屏幕前反復觀看。

　　帶回的中心機沒有信號燈，張雪峰接上電源，無法確定其是否工作。在接口連上顯示器，但屏幕仍然不亮。幾次嘗試無果，他只得給長春光機所的老師打電話求救。老師一聽就說，“會不會是電壓調低了，沒帶起來？”張雪峰一試，果然是這個問題。

　　“啟明星一號”研制以學生為主體，金光說，這不意味著教師放手，相反是在其中起關鍵作用，讓學生少走彎路。設計圖紙由他審查，不合格再返工修改，直到他認為可以投入研制，再開始加工，“學生是執行者。”

　　一局大棋

　　2月27日上午，武漢大學“啟明星一號”團隊近20名老師和學生，在宇航科學與技術研究院衛星仿真測試實驗室，觀看1200多公里外的火箭發射直播。

　　張雪峰攥著手，仰著頭，不敢眨眼。11點06分，白煙升騰，火箭尾部拖著火焰騰空而起，實驗室響起掌聲。十多秒后，火箭變成了一個小白點，直至再也望不見。

　　黃淑娟看著火箭越飛越遠，有些不舍，低聲問邊上的同學，“發射成功了吧？”兩人都不確定，“應該是吧”。

　　金光是沙場老將，他給大伙兒吃了顆“定心丸”，“發射成功了！”又是一陣掌聲。

　　這顆衛星，花了金光800萬元的科研經費。

　　2019年前后，中國科學院院士、武漢大學遙感信息工程學院院長龔健雅，三次趕赴長春邀請金光加入武漢大學。一個體現誠意的細節是，金光人還在長春，學院就給他備好了辦公室。

　　龔健雅的盛情邀請背后，是武漢大學謀劃遙感學科的一局大棋。

　　龔健雅2018年發表的文章《新時代世界一流學科建設的站位與戰略布局》，至今仍在學院官網新聞欄中置頂。

　　文章提到，武漢大學的遙感學科目前能夠排名世界第一，是因為幾何遙感（包括攝影測量）很強，以及遙感信息處理的研究水平很高，得到了世界公認。但是遙感不僅包括幾何遙感，而且包括物理遙感（或者說定量遙感）和遙感傳感器。在遙感傳感器方面，武漢大學還有相當大的差距，不僅沒有達到國際領先的水平，在國內也難有一席之地。

　　公開資料顯示，2018年12月30日，武漢大學宇航科學與技術研究院舉行揭牌儀式，掛靠在遙感信息工程學院，力圖構建遙感平臺、遙感儀器、遙感信息獲取處理與應用的完整科學技術體系，形成具有小衛星平臺、空間遙感儀器以及遙感信息處理與應用的研究優勢，打造國內領先、國際一流的遙感與航天工程類人才培養與科學研究基地。

　　作為引進的高端人才，金光拿到了1000萬元的科研啟動經費。用他的話說，這筆錢怎么花，“領導不管”。領導對他說，“老金，你花就行了，用在教學建設上就可以了。”

　　公開的《武漢大學關于加強海外高層次拔尖人才引進工作的實施意見》，是武漢大學高端人才科研啟動經費標準的縮影。根據文件，以海外高層次拔尖人才為核心，組建配備學術團隊，選聘工作助手，并以團隊形式配套科研啟動經費，其中理工、醫科特別崗位資助額度為300萬元至1000萬元。

　　2021年武漢大學校長竇賢康接受媒體采訪時的表述，亦可窺見武大的求賢若渴。

　　竇賢康說，武漢大學在高端人才隊伍建設方面絕對量的增加，包括增長的速度和加速度在中國高校中表現突出，“只要我們把人才看成是一個大學最重要的核心指標，上下齊心，并借助一些外部力量，一定會把武漢大學的人才隊伍建設得更好。”

　　“沒有任何領導說你不能搞，院士們還說這個事值得做”，造衛星的想法不僅沒有阻力，龔健雅還建議將原定的衛星名“遙感一號”改為“啟明星一號”，“以學生為主體研制，代表年輕一代‘像星星冉冉升起’”。

　　回顧兩年多的研制歷程，如何省錢是金光一直在考慮的。火箭發射衛星，每公斤報價15萬元。換句話說，每減少衛星1公斤重量，就能節省15萬元。

　　金光沿用了他在長春光機所提出的“星載一體化”，就像電腦一體機一樣，載荷與衛星一體化設計，并體現輕量化。他拿起辦公室桌上的煙盒，敲了敲，“以前一個板子是實心的，在實現抗彎效果的前提下，中間能不能鏤空一點？”

　　金光說，按照傳統的設計思路，若要實現同樣的功能，衛星重量要在50公斤以上。而“啟明星一號”最終重量僅為19.2公斤。

　　“最亮的星”

　　衛星成功發射，只是一個開始。

　　3月8日，還在念大四的林煒華，上金光辦公室拷了一張“啟明星一號”傳回的圖像。

　　金光操著東北口音，“小姑娘，快看看這個能做啥，你拷回去。”兩個人湊在電腦屏幕前，圖像色調是綠色的，放大能看到水體，還有一些農田。

　　“啟明星一號”團隊曾在遙感信息工程學院進行問卷調查，搜集學生今后想依托衛星做的應用與研究。

　　有個想法讓黃淑娟印象深刻，用夜光影像研究城市內的“鬼城”，計算房屋空置率，“現在光說建了多少房，但有沒有人住并不知道。”

　　林煒華所在的實驗室，正在篩選湖北省內的目標水體。金光曾表示，“啟明星一號”能“看清”水體的主要污染物，為水體環境監測提供預警。采集的夜光遙感影像是彩色的，能更好地用于分析城市燈光與經濟發展間的關系。

　　2018年6月，由武漢大學牽頭，聯合長光衛星技術有限公司研制的“珞珈一號”科學試驗衛星成功發射入軌。

　　那時，黃淑娟正在準備期末考試。朋友圈一水兒都是“珞珈一號”，還有人說，“大家快記一下‘珞珈一號’的載荷、發射時間和相關信息，肯定會考”。黃淑娟特意看了一眼，沒想到考試真有這道題。

　　四年前的故事，將迎來續集。

　　今年1月，武漢大學在其官方微信公眾號發文，依托宇航科學與技術研究院，后續還將發射“珞珈二號01星”“珞珈三號01星”“珞珈三號02星”。

　　珞珈山的春天來了。前些天，林煒華一出宿舍，就看到了盛開的櫻花，“猝不及防就跌入了春天”。

　　衛星剛，櫻花柔，這兩者都讓她覺得浪漫。

　　林煒華說，啟明星又叫金星，清晨在東方天空出現。等“啟明星一號”飛過武漢上空，她會抬頭多看兩眼，就當看星星，“在我心中，它就是最亮的星”。

　　盡管她知道，用肉眼看到這顆40×30×40厘米的微納衛星，可能只是徒勞。（新京報記者 杜寒三）