挑戰杯特等獎!清華學生項目比肩大科學衛星觀測結果

中國青年報 發佈 2022-05-22T23:50:56.457416+00:00

主播君的話在清華大學,一群學生團隊挑戰起了學界最前沿的課題。在老師的指導與幫助下,這個學生項目取得了比肩國家級大科學衛星的觀測結果。4月12日,第十七屆「挑戰杯」全國大學生課外學術科技作品競賽閉幕。本次比賽,來自清華大學的「天格計劃」二號衛星載荷標定與在線科學觀測獲得特等獎。

主播君的話

在清華大學,一群學生團隊挑戰起了學界最前沿的課題。在老師的指導與幫助下,這個學生項目取得了比肩國家級大科學衛星的觀測結果。

4月12日,第十七屆「挑戰杯」全國大學生課外學術科技作品競賽閉幕。本次比賽,來自清華大學的「天格計劃」二號衛星載荷標定與在線科學觀測獲得特等獎。

五年前,這個項目就曾參加過挑戰杯,當時由於研究尚處起步階段,止步初賽。5年後,項目再戰挑戰杯,用過硬的研究成果贏得評委的肯定。

閉幕式當天,記者採訪了團隊負責人、清華大學工程物理系核科學與技術專業大三學生劉亦暉。通過他的講述,我看到一位青年大學生在挑戰杯中不斷成長的故事,更看到科技創新背後的艱辛與付出,以下是劉亦暉的自述:

捕獲伽馬暴,立方星闖出新路

天格計劃,是由學生自主發起的立方星科學項目。科學目標是探測宇宙伽馬暴,這是人類已知最劇烈的天體物理過程,其產生物理機制是過去幾十年研究的熱點,涉及到熱核聚變、引力波等前沿物理問題,提出的多種猜想至今仍未有定論。

伽馬射線天球圖與伽馬暴光變曲線示意圖

2016年,在準備本科畢業論文選題時,學長溫家星和工程物理系曾鳴老師、校外導師趙宗清老師一起討論畢業設計課題,中午去食堂吃飯時偶遇了天文系馮驊老師。

幾位老師在閒聊中談到了伽馬射線、引力波以及與其對應的電磁波輻射和探測。於是,溫家星產生了大膽的想法:能不能去試著探測與引力波相關的伽馬暴現象。

作為校學生科協的成員,溫家星向各院系學生科協發送了一封郵件,召集志同道合的同學。來自物理系、工程物理系、精密儀器系、電子系以及外文系的同學都參與進來,組建起第一批「天格團隊」。

第一代團隊的合影

初步討論後,溫家星和團隊成員提出利用立方星搭載小型探測器,多星組網探測伽馬暴。這個方案抓住了明亮伽馬暴的關鍵物理特徵,思路不同於傳統大科學衛星。

2017年,團隊成員完成了初步調研報告並製作出衛星載荷的原型驗證機,並帶著階段成果參加了學校的挑戰杯,拿了特等獎。

可當信心滿滿繼續參加挑戰杯賽事時,卻受到評委質疑,對學生來說,利用衛星觀測太難了。當時,每位成員心情都很沮喪,不知道項目還能不能做,做下去有沒有希望。

就在這個時候,2017年8月17日,人類探測到了一例前所未有的伽馬暴事例——GRB 170817,它與引力波同時產生和到達。

這個消息大大地鼓舞了團隊成員,這證明與探測引力波成協的伽馬暴想法是可行的!有了第一例,科學界期待更多事例。成員們一掃之前受到的打擊,繼續投入科研工作中。

同時,這個特殊的伽馬暴事例,也令世界各國的科學家們提出了多個類似構想的微納衛星伽馬暴探測項目,但天格是其中唯一由學生發起和實施的。2018年10月,團隊發射了一號衛星載荷,做到了全球所有同類項目中第一個成功發射。

各國立方星伽馬暴項目

2019年,天格二號衛星載荷的科學任務啟動,這顆星的目的要從技術可行做到真的有科學發現。老隊員已陸續畢業,而我們新隊員成為此次科學任務的主力。

也是在一年,全國20多所高校和科研院所聯合成立「天格聯盟」,大家信息共享,協力建設伽馬暴全天監測網絡,一起攻克伽馬暴物理機制這一前沿科學難題,同時不同學校、不同學科的一群年輕老師組成了聯合導師團,為我們提供熱心的幫助和指導。

2021年1月21日,衛星載荷成功探測到第一個伽馬暴事例,這也是國際上同類納衛星伽馬暴觀測項目中第一例發表的伽馬暴事例,該事例也被我國懷柔一號、美國費米等衛星確認,清華大學與南京大學兩校天格學生團隊攜手合作完成了科學分析。特別自豪的是,這些都是國家級大科學衛星,而我們只是一個學生項目。

GRID-02與其他探測器觀測到的GRB210121A

目前,天格首批科學成果正準備陸續發布。天格團隊已通過國家空間科學數據中心的數據質量校驗,為國際伽馬暴研究領域提供了一份獨特的天格科學數據集。

傳承研究,我在項目中慢慢成長

2019年,我第一次接觸到天格計劃是在大一年級的社團招新上。從小對航天感興趣的我,當看到海報上學長們「發射了顆衛星」(後證明當時是誤解 記者注),就覺得很酷,於是報名加入了團隊。

天格計劃的初代logo

和很多低年級成員一樣,剛加入時,我也有畏難情緒,並且自身能力確實不足,很多時候只能在微信群「旁觀」項目進展。

大二年級,我開始參與些小任務。第一次,是與學長合作,藉助深度學習技術,搭建模型,識別伽馬暴發生的時間。在那之前,我只聽說過深度學習,具體工作原理一竅不通。

我從最基礎的原理學起,先嘗試搭建入門模型,隨後學習搭建常用模型,最後才嘗試將模型移用到項目中來。這個過程持續了一個多月,我們不斷調試模型參數。雖然效果並不理想,但我對「天格計劃」有了更深入的了解。

第二次任務是我獨立承擔,需要對數據進行加工處理,以數據可視化的方法展現出來,讓受眾對天格計劃更直觀了解。

接下任務後,我又一次從零開始,搜資料學技能,實現了及時展示觀測數據的效果。當我高興地拿給指導老師看時,老師評價,內容做得不錯但美觀不足,又邀請了美院的同學幫忙美化。

劉亦暉任務的日誌記錄

我發現,原來參與項目並沒想像的那麼難。專業知識不足也可以做些簡單工作,在這個過程中,能逐步積累起信心。

如今,我在團隊中主要承擔數據處理分析任務,藉助物理分析算法,從觀測到的數據中,將疑似伽馬暴的數據識別出來。

參加挑戰杯,教會我更多

3月29日,第十七屆「挑戰杯」全國大學生課外學術科技作品競賽授獎名單公布。當晚,我非常忐忑,看了第一遍沒有找到項目,心裡更慌,擔心又一次失敗。在找第二遍時,才在特等獎名單第13行看到了「天格計劃」的名字。

挑戰杯答辯全體人員合影

參加挑戰杯的過程也是我不斷進步的過程。我對項目的實力不懷疑,但如何在5分鐘之內把項目講清楚卻沒底。

我們反覆修改答辯 PPT、講稿。在幾個月的時間裡,疊代了20多個版本的PPT,幾十個版本的講稿。我們還專門向教寫作與表達課的老師請教,請他們提建議。經歷如此反覆,我們確定了最合適的宣講的內容與方式。

賽前的討論與修改PPT、講稿

同時,備賽過程讓我更體會到團隊協作的力量。雖然走上賽場的只有我們6個人,但幾年來,光參與了核心工作的同學就有20個同學。要想順利完成比賽,必須協調力量,形成合力。

答辯教室外等待的成員

我的學習能力也在一次次解決問題中得到鍛鍊。為完成任務,我常常要從零學起,這與課堂上穩紮穩打循序漸進的學習方法不同,要求在最短時間內掌握最有用的技能。

當確認獲獎後,我立刻將消息轉發到項目群中,每個人都格外開心。我知道,榮譽屬於所有為天格計劃付出努力的人。

五年時間裡,正是在一屆屆同學的努力下,才取得了現在的成就。可以說,挑戰杯賽場見證了天格計劃一步步走過的歷程,見證了清華學子為了科研目標接續努力的故事。

—End —

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共青團新聞聯播(ID:gqviewpoint)

圖片|受訪者提供

記者/編輯|楊寶光統籌|陳鳳莉

來源:共青團新聞聯播

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2021-11-16T07:55:52.238413+00:00

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