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亦中少年历时七月织就“飞天梦”

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校服熊巡游距离地面37.56km的“近太空”。 北京亦庄实验中学/供图

  前不久,青海翡翠湖畔的晨光中,一枚搭载着北京亦庄实验中学校服熊的高空气球缓缓升空,最终抵达37.56公里的近太空。当校服熊在近太空回望地球的影像传回时,屏幕前的师生热泪盈眶——这场历时7个月的跨学科科创实践,终于让仰望星空的梦想照进现实。从参观蓝箭航天时萌发的“飞天梦”,到青海之旅的圆梦时刻,该校师生用坚持与协作,完成了从0到1的突破,书写了基础教育与前沿科技融合的生动实践。

  梦想萌发于“朱雀”之下

  今年4月,该校直升高一学生在校团委及生涯规划中心老师带领下,走进区内企业蓝箭航天参观学习。彼时,企业正在筹备“朱雀二号”遥三火箭的发射任务,推进“朱雀三号”的研发,展厅内的火箭模型、精密部件,搭配工程师张凯强的专业讲解,为学生铺展了壮丽的星空画卷。直面航天前沿的震撼,点燃了同学们眼眸中的光芒。返程车上,同学们热烈讨论。“老师,我们能不能也做个东西送上天?”一位学生的提问,让飞天梦想像一粒火种落在师生们的心田。

  但现实的壁垒清晰而坚硬,国内仅深圳有中学生团队将火箭发射至10公里的案例,且在随后的几次技术讨论中,师生们请教航天院工程师刘焕盈后得知,火箭发动机技术是中学师生们短时间难以跨越的鸿沟。然而,梦想的火焰并未因现实的冷水而熄灭,师生开始寻找新方向。该校高一、直升初二年级和国际部的几位老师组成的教师团队,经过反复推演和调研后,最终锁定了“高空气球”这一选项。此前,宁波诺丁汉大学学生用高空气球将校服熊送至2.8万米高空的案例,让师生们眼前一亮——高空气球无需复杂动力系统,却能抵达20-100公里的近太空,是一个在技术可行性与科学探索价值之间绝佳的平衡点。

  方向既定,行动紧随。教师团队很快联系上中国科学院空天信息创新研究院浮空器研究中心的黄宛宁,以及航天院工程师李航。两位专家的专业指导与肯定,让项目蓝图逐渐清晰:将这次对临近空间的高空气球项目探索,做成一个完整的、跨学科的、师生共研的科创项目课程。从仰望“朱雀”到确立“鸿鹄”之志,“飞天”梦想用时一个月,完成第一次转身。

  多方协同筑牢逐梦根基

  6月,项目方案提交学校后,迅速获得全方位支持,正式确认由中国科学院黄宛宁担任总顾问,航天院李航联合指导,中国科学院空天院提供现场指导,由学校生涯规划中心领衔课程设计,课程院提供制度保障和全程支持,国际部、致远区、常规高中等年级部门多个学科的教师组成团队,与各年级学生一起推进。

  7月,项目组启动学生团队组建计划,8月的面试如同科研团队选拔。最终,8名在机器人、编程、动手实践领域颇具潜力的学生脱颖而出,一支精干的“学生科研团队”就此集结完毕。9月新学期,黄宛宁的“名家大师进校园”讲座,成为项目课程的“启蒙第一课”。从人类早期飞天尝试到现代高空气球发展,从中科“鸿鹄专项”的科学目标到《热气球飞行家》的历史传奇,为学生构建了完整的知识背景。随后,项目的课程体系全面铺开,其核心分为两大板块:由李航主导的“轨迹预测、仿真与验证”,从最基础的浮力平衡、气球升空动力学,到利用专业的蒙特卡洛模拟进行落点预测,带领同学们完整地走了一遍从物理建模、计算机仿真到实际验证的科研流程;该校技术学科教师王萌带队负责的“载荷模块的设计与研发”,引导学生从科学需求出发,确定用于观测宇宙粒子轨迹的“威尔逊云室”,集成温湿度、气压等传感器的智能监测系统核心载荷,以及承载集体梦想的校服熊与酵母菌实验模块。

  国庆假期过后,项目进入了攻坚阶段。每周三、周四下午,学校技术教室总是灯火通明,焊接声、讨论声、代码调试声交织,师生们逐步将构想转化为工程实践。其间,师生们得到广东省地方气象站赞助支持的4枚探空气球。面对万米以上通信挑战、高空低温环境适配等难题,师生们通过与专家沟通调整方案、开展低温测试逐一攻克。项目过程中,从方案撰写、技术原理查询到物料选型验证,AI工具提供了高效辅助,成为科创实践的“得力帮手”。历时四个月,一纸方案变成一个个沉甸甸的载荷模块。

  高原之上见证梦想升空

  在项目组紧锣密鼓准备时,一个振奋人心的消息传来:中科院将于11月初在青海开展本年度最后一次高空气球发放任务,邀请亦中师生随行参与。这是与国家级科研团队同台实践的宝贵机会,但时间紧迫,必须在短时间内完成所有准备工作。经过慎重考虑,项目师生团队决定由教师陈计宏带领朱麒翰、易宸宇两名学生组成“先遣队”,奔赴青海。

  11月6日凌晨,天未亮,三人便携带所有物料启程,抵达海拔3000余米的大柴旦镇。当晚,三人便与中科院总工程师团队对接,逐一核对载荷技术参数,确保符合发射标准。次日,师生跟随中国科学院队伍驱车前往外场试验基地。在中科院徐睿、杜昱萱的指导下,两名学生亲手参与了校服熊与相机模块的固定、封装与载荷绑定。11月8日凌晨4点30分,外场基地星光璀璨,气温低至零下10余度,气球充气、模块调试工作紧张有序地进行。7点整,随着一声指令,第一枚搭载校服熊的气球缓缓升空,逐渐融入蓝天,最终变成一个小点消失在视野中。

  探索之路从非坦途。气球上升过程中,铱星模块关闭通信短暂丢失信号,中午,气球回落于德令哈附近的山区,直到第四天晚上,才传来气球找回的喜讯。气球及载荷的组装过程中,由国际部高二学生朱麒翰主导设计的“威尔逊云室”是确定的三个载荷中技术挑战最大的一个。然而,由于高空任务对载荷重量的严格限制,以及云室核心部件起雾器系统的可靠性在最终地面测试中未能完全达标,这个凝聚了学生心血的云室最终未能通过放飞评审。

  圆梦苍穹后新程再启

  与此同时,由于风场条件变化,队伍开始了第二枚气球的组装。第五天凌晨,师生再次于寒风中集结。7点30分,承载剩余传感器模块的第二枚气球顺利升空,平稳飞向苍穹。大家仰着头,直到它彻底消失在视野中,心中充满了期待与祝福。

  当天下午,在即将启程返京之前,师生们拿到了从第一枚气球上回收的校服熊和相机。当影像画面在电脑上打开的瞬间,大家屏住呼吸:浩瀚宇宙背景下,校服熊静静悬挂,脚下是清晰可见的地球弧线,蓝天与太空的深邃形成鲜明分界。这只平凡的小熊,承载着亦中师生的梦想,成功抵达37.56公里的近太空。随后,第二枚气球的载荷也顺利回收,不仅完整带回了飞行过程中的温度、气压、高度等第一手监测数据,同时也记录了同学们预先录制的声音在近太空进行播放的过程。那一刻,近半年来所有为气球项目付出的奔波、焦虑、不眠之夜,都化为了成就感、激动与骄傲。

  11月9日返京,项目结束,在后续获取传感器与录音模块后,项目师生团队组织了复盘,清醒地认识到,此次实践在卫星通信等关键技术环节还存在明显不足,未能实现全链路技术验证。同时,黄宛宁亦传来讯息,明年夏天,中国科学院团队还将前往青海进行高空气球发放任务,欢迎亦中师生继续参与。这为亦中的探索者们指明了继续前行的方向,让大家备受鼓舞,目前,师生团队已着手规划后续工作,重点攻克卫星通信链路难题,设计更复杂的跨学科载荷,还计划为下次升空的校服熊打造专属“太空服”,并期待更多同学加入“师生共研”之旅,“再去近太空看一次地球的样子”! 融媒体中心 于晓玲

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