fudan-lehrer und -schüler bauen satellitennutzlasten, um den mechanismus von sonnenexplosionen zu untersuchen und vorherzusagen, und fliegen in den weltraum, um dem „atmen“ der sonne zu lauschen
2024-10-07
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am 24. september wurde die trägerrakete jielong 3 gestartet. foto mit freundlicher genehmigung von china long march rocket co., ltd.
am 24. september flog die trägerrakete jielong-3 mit dem „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ ins all. reporter von china youth daily und china youth daily erfuhren, dass dies der erste satellit ist, der gemeinsam von der fudan-universität und shanghai aerospace technology co., ltd. entwickelt wurde. aufgrund der relativ vollständigen inländischen industriekette und des optimierten designs sind seine hardwarekosten nur die von ausländischen länder. ein „fragment“ von satelliten mit ähnlichen wissenschaftlichen zielen.
obwohl es nicht viel „krypton-gold“ gibt, übernimmt es die wichtige aufgabe, ein tiefgreifendes wissen zu erforschen – die untersuchung des mechanismus zur vorhersage von sonnenexplosionen und die analyse, warum und wann die sonnenoberfläche „explodiert“. yang yang, chefdesigner der hauptnutzlast von „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ und außerordentlicher professor der abteilung für nuklearwissenschaft und -technologie an der fudan-universität, sagte reportern, dass die „explosion“ auf der sonnenoberfläche tatsächlich stattgefunden habe ein konzentrierter plasmastoß auf der sonnenoberfläche.
„genau wie im science-fiction-film „the wandering earth 2“ beschrieben: sobald es auf der sonnenoberfläche zu einer „großen explosion“ kommt, kann der von ihr freigesetzte hochenergetische teilchensturm weltraumeinrichtungen zerstören.“ dass er und 6 personen die von fudan-studenten entwickelte ultraviolette ladung „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ gemeinsam die ursache und das ausmaß dieser „explosion“ analysieren, indem sie kontinuierlich daten über die plasmabewegung auf der sonnenoberfläche sammeln mit diesem satelliten können wir informationen aus erster hand über die parameter des sonnenplasmas erhalten und unser eigenes vorhersagemodell erstellen.“
„ein dojo im schneckenhaus bauen“
die sonne ist eine ständig aktive „lebende, atmende“ plasmakugel, und ihre normale oberflächenaktivität erzeugt sonnenwind. hochintensiver sonnenwind hat größere auswirkungen auf den menschen und entsteht hauptsächlich durch den nach außen gerichteten plasmastrahl während des massenauswurfprozesses der korona (äußerste atmosphäre). dieses plasma wird so weit beschleunigt, dass die schwerkraft der sonne es nicht mehr „anziehen“ kann, und wandert dann entlang der magnetfeldlinien der sonne, um die nähe der erde zu erreichen. da es über eine extrem hohe kinetische energie verfügt und eine große ladungsmenge trägt, wird es im erdnahen luftraum große auswirkungen auf künstliche elektronische geräte haben oder diese sogar beschädigen.
yang yang sagte reportern, dass „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ genügend daten sammeln müsse, um die bewegung des plasmas auf der sonnenoberfläche klar untersuchen zu können. allerdings ist es für diesen satelliten äußerst schwierig, in der rauen umgebung mit großen temperaturunterschieden und vollbandstrahlung „fest zu stehen“ und mittel- und hochenergetischen teilchen von der sonne und der erde selbst standzuhalten.
darüber hinaus muss dieser satellit über genügend „spektralfotografie-technologie“ und „datenaktualisierungsgeschwindigkeit“ verfügen, um das ständig aktive flare-plasma in bestimmten bereichen zu „fotografieren“. und diese fähigkeit ist nicht leicht zu erreichen.
bei der sogenannten spektrumfotografie geht es darum, die farbe jedes pixels im foto genau zu identifizieren. das „stärkste“ geschulte menschliche auge kann verschiedene monochromatische lichter mit einem wellenlängenunterschied von 1 nanometer unterscheiden, die spektralfotografie erfordert jedoch eine auflösung von monochromatischem licht unter 0,05 nanometern. dies entspricht der verwendung der spektraltechnologie, um mehr als 20 farbverläufe zwischen zwei benachbarten lippenstiftfarben einzufügen, die selbst die empfindlichsten frauen unterscheiden können.
yang yang gab bekannt, dass die aktuelle spektrale schussgenauigkeit von „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ 0,03 nanometer erreichen kann, was die „beste“ unter den von unserem land entwickelten satelliten mit ähnlichen funktionen ist.
„früher nutzten satelliten die prismenroute, aber wir haben uns für die route mit der höherpräzisen gittertechnologie entschieden.“ „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ hat nicht nur eine hohe auflösung, sondern ist auch schnell bildschirmaktualisierungsgeschwindigkeit, wodurch eine 280-nanometer-bildwiederholgeschwindigkeit im ultravioletten bereich entsteht, die „beste“ ist. er kann die details von fotografierten plasmaausbrüchen auf der sonnenoberfläche in nur 0,1 sekunden aktualisieren. die bisher schnellste geschwindigkeit ähnlicher satelliten auf der welt betrug 1 sekunde.
wenn sie eine ultrahohe spektrale auflösung erreichen möchten, können sie den satelliten einfach vergrößern. doch die schwierigkeit für das entwicklungsteam besteht darin, die seitenlänge dieses kleinsatelliten nach verschiedenen restriktionen auf 50 zentimeter zu kontrollieren.
„bei kleinen satelliten versuchen wir, das licht diagonal laufen zu lassen, damit seine brennweite länger sein kann. je größer die entfernung, desto höher ist die auflösung.“ im gegensatz dazu können große satelliten 10 bis 20 meter erreichen. „fudan no. 1 (lancang-mekong future star)“ ist ein dojo im schneckenhaus, „wir haben den gesamten optischen pfad speziell entworfen.“
„geben sie ein wenig geld aus, um große dinge zu tun“
auch das entwicklungsteam „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ setzt den grundsatz „mehr geschwindigkeit, bessere wirtschaftlichkeit“ um. die kosten für ausländische satelliten des gleichen typs belaufen sich auf milliarden dollar, doch dieser kleine satellit kostet nur 1 % des erstgenannten.
yang yang stellte vor, dass das geheimrezept für „fudan no. 1 (lancang-mekong future star)“, um geld zu sparen, darin bestehe, „sich auf die industriekette zu verlassen und den kern selbst zu entwickeln“. beispielsweise wurde das hauptnutzlastspektrometer „nu ke no.
„im spektrometer gibt es viele kleine spiegel. einerseits müssen wir untersuchen, wie wir diese spiegel mit hoher präzision kalibrieren können, damit sie leicht sind und genaue winkel haben. andererseits müssen wir auch untersuchen, wie.“ um diese spiegel zu befestigen und langlebig zu machen.“ yang yang stellte vor: „das von fudan-1 (lanmei future star) getragene spektrometer muss temperaturunterschieden zwischen -50 °c und 100 °c standhalten.“ verschiedene optische geräte unterliegen unweigerlich einer leichten verformung, was direkt dazu führt, dass der optische pfad „krumm“ wird, die aufgenommenen „fotos“ unscharf werden und die erfassten daten verzerrt sind.
„genau wie ihre brille verwenden wir sie normalerweise ohne probleme, aber wenn der temperaturunterschied zu groß ist, werden sie einige veränderungen in der dicke und strukturelle verformungen feststellen, die die klarheit der sicht beeinträchtigen und sogar zu ernsthaften brüchen der linse führen können.“ “, sagte yang yang.
damit sich das spektrometer an die enormen temperaturunterschiede im weltraum anpassen kann, verwendeten sie eine spezielle „kompensationsstruktur“. nach der thermischen ausdehnung und kontraktion heben sich die spannungen verschiedener strukturteile gegenseitig auf und bleiben an ort und stelle.
auch die befestigung des spektrometerklebers ist ein universitäres fach. das team hat verschiedene importierte und inländische klebstoffe ausprobiert, um ihre stabilität in extremen umgebungen zu testen. am ende stellte das team fest, dass ein im inland hergestellter kleber gute ergebnisse lieferte und die kosten entsprechend sanken.
„unser kleiner satellit wiegt etwa 50 kilogramm und das hauptnutzlastspektrometer darf nicht mehr als 2,5 kilogramm wiegen. es muss leicht und strahlungsbeständig sein“, sagte teammitglied tian ziqiang, ein doktorand in der abteilung für nuklearwissenschaft und -technologie der fudan-universität reportern zufolge wird strahlungsresistenz einfach als „sonnenschutz“ verstanden. anders als menschen auf der erde, die sich vor sonne und ultravioletten strahlen schützen, muss „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ direkt der sonne selbst und anderen kosmischen lichtquellen zugewandt sein.
plasma ist eine art geladener ionen, die im weltraum mit hoher energie in das innere kleiner satelliten „kollidieren“. wenn ein satellit, der schließlich in den himmel geschossen wird, keinen guten „sonnenschutz“ leistet, ist es sehr wahrscheinlich, dass er von weltraumteilchen „gesprengt“ wird, bevor er daten sammeln kann.
„wir haben auch 4-5 schichten schutzschichten in unserem kleinen satelliten. verschiedene schichten haben unterschiedliche eigenschaften und können alle eine schützende rolle spielen, sagte tian ziqiang, dass die abteilung für nuklearwissenschaft und -technologie der fudan-universität über einen einzigartigen superelektronenstrahl verfügt.“ in taiwan ist das ionenfallengerät ein großes wissenschaftliches gerät, das von generationen von kernphysiklehrern und -schülern verwendet wird. mit diesem vorhandenen großen gerät können teammitglieder die extreme umgebung der korona direkt simulieren, um zu testen, ob die „gestapelte panzerung“ kleiner satelliten ist ist wirksam.
alle möglichen feinen modifikationen, zusätzliche arbeit und gewichtsverlust wurden von einem team aus lehrern und studenten der fudan-universität stück für stück erarbeitet. das hauptthema lautet: „fleißig und sparsam sein und es selbst tun, ohne um hilfe zu bitten.“
„auf der suche nach winzigen fingerabdrücken in riesigen fotos“
es ist erwähnenswert, dass der start dieses kleinen satelliten zu einem modell für die wissenschaftliche und technologische zusammenarbeit zwischen den sechs ländern entlang des lancang-mekong-flusses werden wird.
um den auf dem vierten außenministertreffen der lancang-mekong-kooperation erzielten konsens über die stärkung der zusammenarbeit in bildung und jugend umzusetzen, haben acht universitäten aus den sechs lancang-mekong-ländern im jahr 2019 die einrichtung des lancang-mekong-jugendaustauschs und der jugendkooperation initiiert zentrum, das sich an der fudan-universität befindet. weitere partnerschulen sind die royal university of phnom penh in kambodscha, die qinghai university, die guangxi university of finance and economics, die national university of laos, die yangon university in myanmar, die prince of songkla university in thailand und die university of humanities and social sciences of der nationalen universität hanoi in vietnam.
im laufe der jahre pflegten junge menschen aus den sechs ländern einen engen austausch im geisteswissenschaftlichen bereich. dieses mal wird „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ in zusammenarbeit mit jungen lehrern und schülern aus den sechs ländern im bereich wissenschaft und technologie in den weltraum „fliegen“.
„die satellitennutzlast wurde vom fudan-team entwickelt, aber die wertvollen sonnendaten sowie die daraus gewonnenen forschungen und analysen können in zukunft mit jungen lehrern und schülern in den sechs lancang-mekong-ländern geteilt werden“, sagte zhao qiang, sekretär der partei ausschuss des instituts für moderne physik der fudan-universität.
yang yang sagte reportern, dass das sammeln von daten über die plasmabewegung auf der sonnenoberfläche durch „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ nur der erste schritt zur untersuchung von sonnenexplosionen sei und dass die mühsame arbeit der „spektruminterpretation“ folgen werde. .
die daten liegen noch nicht vor, aber huang shihan, masterstudent am fachbereich nuklearwissenschaft und -technologie der fudan-universität, trifft bereits vorbereitungen, um „das spektrum zu entschlüsseln“. er sammelte zuvor veröffentlichte forschungsdaten zu sonnenplasma aus verschiedenen ländern auf der ganzen welt, erstellte vorläufige algorithmen und vorhersagemodelle und wartete darauf, dass die neuesten daten von „fudan-1 (lancang-mekong future star)“ vorliegen.
„‚spektrumsinterpretation‘ ist wie die suche nach winzigen fingerabdrücken in einem riesigen foto.“ huang shihan sagte gegenüber reportern, dass er und seine teammitglieder effektive daten aus dem spektrum extrahieren werden diese daten, das entwerfen und durchführen von bodenexperimenten mit dem einzigen superelektronenstrahl-ionenfallengerät in china, das wiederholen und simulieren des prozesses auf der sonnenoberfläche und das analysieren der unterschiede zwischen experimenten am himmel und am boden, um das zu klären vor- und nachteile des theoretischen modells und iterative verbesserung, um die bewegungsregeln des plasmas auf der sonnenaufgangsoberfläche zu finden.
an diesem prozess können junge menschen und erfahrene wissenschaftler aus den sechs lancang-mekong-ländern gemeinsam teilnehmen. „wir werden nicht nur daten austauschen, sondern uns auch in größerem umfang gegenseitig besuchen, studenten zueinander schicken, gemeinsam datenempfangsstationen bauen und gemeinsam internationale kooperative forschungszentren aufbauen.“
die neueste nachricht ist, dass die fudan-universität beim lancang-mekong regional governance youth innovation design competition, der vor nicht allzu langer zeit in phuket, thailand, stattfand, jungen menschen aus sechs ländern die entwicklung und anwendung von satelliten demonstrierte und mit der rekrutierung eines transnationalen wissenschaftlichen forschungsteams begann. als nächstes warten wir auf die wertvollen daten, die der chinesische satellit zurücksendet.
china youth daily·china youth daily-reporter wang yejie quelle: china youth daily
(quelle: china youth daily)
