“回顧這段經(jīng)歷，我們深深感受到科學(xué)工程帶來(lái)的挑戰(zhàn)和成長(zhǎng)。”4月12日晚，第17屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽閉幕式上，清華大學(xué)工程物理系大三本科生、“天格計(jì)劃”學(xué)生興趣團(tuán)隊(duì)第四任隊(duì)長(zhǎng)劉亦暉作為特等獎(jiǎng)學(xué)生代表發(fā)言。
劉亦暉作為特等獎(jiǎng)學(xué)生代表發(fā)言
他穿著參加決賽時(shí)那件帶有“天格計(jì)劃”標(biāo)志的黑色衛(wèi)衣，帶著21歲少年的自信和光芒，與無(wú)數(shù)奮楫逐夢(mèng)的青年分享“科創(chuàng)先行，強(qiáng)國(guó)有我”的天格故事。與時(shí)同時(shí)，他們親手研制的衛(wèi)星載荷正在距離地面500公里外的軌道“遨游”。
清華大學(xué)天格學(xué)生興趣團(tuán)隊(duì)成立五年多來(lái)，一群20歲左右的本科生自由創(chuàng)新、勇敢挑戰(zhàn)，將實(shí)驗(yàn)室搬到了浩瀚太空。
敢想敢干 一封郵件開(kāi)啟的“真”科學(xué)研究
2016年10月24日，清華大學(xué)各院系學(xué)生科協(xié)主席收到了一封群發(fā)郵件，郵件中提到“研制一個(gè)真正的伽馬射線(xiàn)暴（伽馬暴）監(jiān)測(cè)納衛(wèi)星”，請(qǐng)幫忙“招募”。正是2013級(jí)工程物理系學(xué)生溫家星發(fā)送的這封郵件，開(kāi)啟了少年們的“追光之旅”。
天格不是“命題作文”，而是源于一次師生間的閑聊。2016年10月17日，剛上大四的溫家星和工程物理系教師曾鳴、校外導(dǎo)師趙宗清一起討論畢業(yè)設(shè)計(jì)課題方向，路上偶遇了天文系教師馮驊。師生一起在喝咖啡時(shí)，開(kāi)始了天馬行空的“腦洞”，從伽馬射線(xiàn)、到引力波以及與其對(duì)應(yīng)的電磁波輻射探測(cè)……溫家星產(chǎn)生了一個(gè)勇敢的想法。
“發(fā)射衛(wèi)星監(jiān)測(cè)伽馬暴”是一件“很酷”的事情。伽馬暴是目前人類(lèi)已知最劇烈的天體物理暴發(fā)現(xiàn)象。從1973年公布發(fā)現(xiàn)伽馬暴以來(lái)，關(guān)于它們的研究一直是天體物理學(xué)中一個(gè)前沿領(lǐng)域，至今仍十分活躍。而抓住明亮伽馬暴的物理特征，嘗試用微納衛(wèi)星搭載緊湊型探測(cè)器觀(guān)測(cè)，這是讓溫家星激動(dòng)萬(wàn)分的靈感。
在曾鳴看來(lái)，作為世界一流大學(xué)的青年人才，就應(yīng)該面向“真”科學(xué)研究，做一些“很酷”的事情，做出屬于學(xué)生自己的科學(xué)創(chuàng)新。馮驊也認(rèn)為，天格相比傳統(tǒng)學(xué)生訓(xùn)練最大的不同在于它的探索性和未知性。
溫家星群發(fā)出的這封郵件，最終招募到了來(lái)自各院系的30多名同學(xué)，第二任隊(duì)長(zhǎng)鄭煦韜就是這封郵件的響應(yīng)者之一。2016年10月29日，興趣團(tuán)隊(duì)成立會(huì)議舉行。馮驊提出從天道酬勤、格物致知中各取一個(gè)字，組成“天格”。
2017年4月，學(xué)生自主完成了第一份科學(xué)報(bào)告書(shū)和第一代探測(cè)器原型機(jī)，獲得了清華大學(xué)第三十五屆“挑戰(zhàn)杯”特等獎(jiǎng)。
“天格計(jì)劃”的第一代探測(cè)器原型機(jī)
不懼質(zhì)疑 堅(jiān)定追尋宇宙中的“那束光”
“發(fā)射衛(wèi)星、探測(cè)宇宙是國(guó)家的事，你們本科生做得了嗎？還是不要好高騖遠(yuǎn)了?！?017年7月，溫家星和團(tuán)隊(duì)成員參加了首都挑戰(zhàn)杯。清華大學(xué)招生宣傳片《追光少年》的第一幕真實(shí)還原了他們?cè)馐艿馁|(zhì)疑。
一邊是蠢蠢欲動(dòng)的雄心壯志，一邊是質(zhì)疑和冷水。但當(dāng)一束光照向角落里的種子，種子就重新積聚起長(zhǎng)成參天大樹(shù)的力量。
這一年暑假，天文學(xué)界發(fā)生了“一次革命”。8月，科學(xué)家第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波事例GW170817，伴隨著伽馬射線(xiàn)暴事例GRB 170817A，這是人類(lèi)歷史上第一次使用引力波天文臺(tái)和電磁波望遠(yuǎn)鏡同時(shí)觀(guān)測(cè)到同一個(gè)天體物理事件。隨后，歐美國(guó)家的科學(xué)家們提出了BurstCube、HERMES等多個(gè)和天格類(lèi)似的微納衛(wèi)星伽馬暴探測(cè)項(xiàng)目。
GW 170817（下） 與其伴隨的伽馬暴GRB 170817A（上）
這給“領(lǐng)先一步”的天格團(tuán)隊(duì)極大鼓舞，同學(xué)們熱情更加高漲。隨著研究的深入，逐漸興起的商業(yè)衛(wèi)星激發(fā)出新的靈感。此后，天格有了更明晰的路徑：研制衛(wèi)星載荷，多顆星組網(wǎng)觀(guān)測(cè)。
“做工程要萬(wàn)無(wú)一失，但培養(yǎng)學(xué)生，需要有試錯(cuò)的機(jī)會(huì)?！睂?duì)于什么時(shí)候發(fā)射第一顆衛(wèi)星載荷，曾鳴和馮驊也曾爭(zhēng)論猶豫。天格成立之初就有明確的定位：學(xué)生是主體，老師在“背后”。討論后，大家達(dá)成在天格成立兩周年發(fā)射第一顆衛(wèi)星載荷的目標(biāo)。
發(fā)射一顆衛(wèi)星載荷，不算人員研發(fā)成本，僅發(fā)射、遙測(cè)與通訊、載荷的材料費(fèi)用、標(biāo)定束流實(shí)驗(yàn)至少需要150萬(wàn)元。這可不是小數(shù)目，錢(qián)從哪里來(lái)？
一直以來(lái)，清華大學(xué)積極探索課內(nèi)外結(jié)合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作，對(duì)學(xué)生科創(chuàng)活動(dòng)“有求必應(yīng)”，形成了“全過(guò)程累進(jìn)支持，全方位資源匹配”的育人體系。在師生提出申請(qǐng)后，對(duì)于這樣一種全新的學(xué)生科創(chuàng)形式，學(xué)校多個(gè)部門(mén)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研討和專(zhuān)家評(píng)審，薛其坤院士親自參與項(xiàng)目可行性論證。最終，學(xué)校決定提供前所未有的“量身”支持。
協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)室、邀請(qǐng)老師專(zhuān)家培訓(xùn)……有了學(xué)校的支持，同學(xué)們就吃了“定心丸”。盡管如此，衛(wèi)星發(fā)射是硬核工程挑戰(zhàn)，所有工序必須在倒計(jì)時(shí)內(nèi)完成，載荷一旦發(fā)射，硬件不可能有修改的機(jī)會(huì)，這對(duì)于從來(lái)沒(méi)有做過(guò)衛(wèi)星載荷的同學(xué)們來(lái)說(shuō)，仍是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。
勇于試錯(cuò) 無(wú)數(shù)次“大冒險(xiǎn)”迎來(lái)“生日禮物”
溫家星對(duì)“試錯(cuò)”有更深刻的理解，他開(kāi)玩笑說(shuō)：“盡管做了大量功課，我們還是積累了豐富的把探測(cè)器調(diào)試壞的經(jīng)驗(yàn)。”
讓大家印象深刻的是第一顆衛(wèi)星載荷發(fā)射前一個(gè)月的“聯(lián)調(diào)故障”。時(shí)間緊張，聯(lián)調(diào)過(guò)程中，由于接口順序的問(wèn)題疏忽，剛一插上電，載荷的電路板立馬就燒壞了。如果這個(gè)時(shí)候放棄，不眠不休近一年的努力將化為泡影。
不到最后一刻，絕不能放棄！很快大家決定——把載荷的“病體”拿回來(lái)重新組裝。一場(chǎng)接力賽開(kāi)始了，大家合力對(duì)載荷進(jìn)行“搶救”。一群同學(xué)不眠不休，終于在兩天后的凌晨一點(diǎn)把載荷修復(fù)好，由同學(xué)“護(hù)送”到長(zhǎng)沙。溫家星拍下了當(dāng)時(shí)在工物館門(mén)口同學(xué)提著行李箱去趕飛機(jī)的背影，時(shí)間備注是“2018年9月1日凌晨1:05”，保留至今。
艱難困苦，玉汝于成。2018年10月29日，天格團(tuán)隊(duì)迎來(lái)了最好的兩周歲“生日禮物”，GRID-01發(fā)射升空，成功完成了在軌上電測(cè)試！此后，GRID-02、GRID-03B、GRID-04相繼發(fā)射升空。
2021年1月21日，天格GRID-02成功探測(cè)到第一個(gè)伽馬暴事例，該事例也被我國(guó)懷柔一號(hào)、美國(guó)費(fèi)米等衛(wèi)星確認(rèn)，清華大學(xué)與南京大學(xué)兩校天格學(xué)生團(tuán)隊(duì)攜手合作完成了科學(xué)分析，這是國(guó)際上同類(lèi)納衛(wèi)星伽馬暴觀(guān)測(cè)項(xiàng)目中第一例發(fā)表的伽馬暴事例。目前，天格首批科學(xué)成果正準(zhǔn)備陸續(xù)發(fā)布。天格團(tuán)隊(duì)已通過(guò)國(guó)家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗(yàn)，為國(guó)際伽馬暴研究領(lǐng)域提供了一份獨(dú)特的天格科學(xué)數(shù)據(jù)集。
GRID-02發(fā)表的第一個(gè)伽馬暴GRB 210121A
一代代學(xué)生圓夢(mèng) “真的真的超級(jí)超級(jí)棒！”
3月29日，在劉亦暉和小伙伴完成全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”決賽答辯后，曾鳴第一時(shí)間把榮獲全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”特等獎(jiǎng)的消息分享到朋友圈：“從‘追光少年’第一幕的失敗，到圓夢(mèng)挑戰(zhàn)杯，幾代學(xué)生持續(xù)努力，你們真的真的真的超級(jí)超級(jí)棒?！?/span>
大學(xué)最讓人敬重的就是她對(duì)育人的執(zhí)著堅(jiān)守和對(duì)卓越的持續(xù)追求。本科四年匆匆，天格團(tuán)隊(duì)2016年和2020年拍攝的合影里，沒(méi)有一名重合的同學(xué)。至今，已經(jīng)有校內(nèi)五屆近百名“超級(jí)棒”的少年們，在其中收獲頗豐。
2016年團(tuán)隊(duì)合影
2020年迎新會(huì)合影
“用最‘小’的探測(cè)器探測(cè)宇宙最‘大’的天文現(xiàn)象?！惫こ涛锢硐?018級(jí)學(xué)生蔣宇辰這樣笑著概括自己參與的天格項(xiàng)目。他非常珍視在團(tuán)隊(duì)里與同學(xué)們的相互學(xué)習(xí)與合作，像這樣“真刀真槍”做科研的機(jī)會(huì)，對(duì)本科生同學(xué)而言非常寶貴。
第三任隊(duì)長(zhǎng)徐大成一直認(rèn)為天格非?！昂猛妗保骸拔掖髮W(xué)期間一半以上的時(shí)間都與天格有關(guān)，沒(méi)有天格就沒(méi)有今天的我。”
在畢業(yè)后，他們大都奔赴國(guó)內(nèi)的“大科學(xué)項(xiàng)目”和“大科學(xué)裝置”繼續(xù)深造，從“人造太陽(yáng)”EAST聚變裝置，到激光聚變裝置“神光-Ⅲ”、乃至錦屏深地核天體物理加速器JUNA，都有天格的“畢業(yè)生”們?cè)谧分鹱约旱目茖W(xué)夢(mèng)想。
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)載人航天工程空間科學(xué)首席專(zhuān)家顧逸東評(píng)價(jià)：“天格計(jì)劃為學(xué)生提供了獨(dú)一無(wú)二的平臺(tái)?？臻g科學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，培養(yǎng)人才需要在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中磨煉，不可能一蹴而就……對(duì)于這樣一個(gè)具有復(fù)雜學(xué)科交叉的領(lǐng)域，全流程、真實(shí)的小型空間任務(wù)非常有利于學(xué)生的成長(zhǎng)?！?/p>
而這種意義正在惠及更多少年。2019年南京大學(xué)、中科院高能所等20余所高校院所單位參與的“天格聯(lián)盟”正式成立，進(jìn)展順利的話(huà)，活躍在清華內(nèi)外的“追光少年”將在今年發(fā)射更多的衛(wèi)星載荷，與已有的載荷組網(wǎng)，為科學(xué)探索帶來(lái)更多奇跡。
浩瀚星空與夢(mèng)想的距離有多遠(yuǎn)？也許每個(gè)天格少年都有自己的答案。以清華為起點(diǎn)，向著那束“看不見(jiàn)的光”，在太空中聯(lián)結(jié)成網(wǎng)，在宇宙間捕獲夢(mèng)想，創(chuàng)新求索、永不止步，少年，加油！
