洪毅勇参与小型人造卫星培训项目。

2月21日当地时间凌晨2时36分,一颗由两所日本大学学生合作研发的超小型人造卫星“HIROGARI”,成功发射升空,并于3月14日从国际太空站释放,预期将在太空进行数个月的测试实验。参与这项计划唯一一位海外留学生,是来自马来西亚的洪毅勇,现为北海道室兰工业大学航空航天系统工程系(Aerospace System Engineering)硕士生。

粗略了解学历背景后,在访谈初始,贸贸然问他是否从小怀揣著到太空冒险的梦想,26岁的洪毅勇表示其实不然,“我只对工程学有兴趣,而在那么多相关科系里,能够学到比较广泛、深入的知识,并且有机会接触到尖端科技,就属航空航天工程。”仿佛为了弥补问者期待的落空,他补充:“我对宇宙和太空当然也感兴趣,但当初在选择科系时,我只是单纯想像5年后、10年后的自己,要成为一个怎样的工程师。而马来西亚在航空航天科技方面并无太多基础,于是想去较先进的国家,培育自己,期许未来对此有些贡献。”

洪毅勇现为室兰工业大学硕士生,希望未来能为大马航天工业做出贡献。
洪毅勇现为室兰工业大学硕士生,希望未来能为大马航天工业做出贡献。

航空航天工程学,是航空(Aeronautics)工程学与航天(Astronautics)工程学的总称,涉及研究、设计与开发飞行器。航空飞行器包括飞机、直升机、导弹等;航天飞行器则有人造卫星、火箭、太空船等。马来西亚有数间大学开设与航空航天工程学相关科系让学生就读,包括理科大学(USM)、博特拉大学(UPM)、工艺大学(UTM)、吉隆坡大学(UniKL)等等。

至于为何决定到日本留学,洪毅勇笑说:“这算是个人喜好吧。”除了喜欢当地的生活和文化,他也认同其教育理念,不仅非常重视基础学习,在培养人才方面,也不落入机械化的窠臼。

“鉴于我所就读的是工业大学,所以会更著重在工程实际操作层面。我们的课纲综合航空与航天领域,主要涉及流体力学、热力学、材料科学,以及结构力学。其实不管是做飞机,抑或人造卫星,基础原理是一样的,差别在于有没有受到重力影响。”到了大学四年级,学生能够选择特定专业深入研究。洪毅勇当时研究的是人造卫星开展结构,这让他有机会参与这项由大学生自制人造卫星的计划。

北海道室兰工业大学自制超小型人造卫星“HIROGARI”团队。
北海道室兰工业大学自制超小型人造卫星“HIROGARI”团队。

折纸工程学:有效率折叠、准确伸展

人造卫星一般由两个部分组成,分别是卫星平台(bus)与有效载荷(payload)。前者囊括基本所需的子系统,如电力、通讯设备等等,后者则指实现卫星应用目的或科研任务的仪器设备。洪毅勇等9人团队负责有效载荷部分,进行一项要素实验——运用折纸(origami)工程学,将大型板状物体有效率地折叠收藏在狭小空间里,并确保在抵达太空后能够准确地伸展开来,完成特定任务。

近年来,为了在太空执行更先进的任务,卫星需要装备大面积的结构,而火箭空间却有限。因此,对于卫星开展结构的整体设计、收纳技术的研发,需求日益增加。他简单解释:“所谓的大型板状物体,若是使用太阳能板,便能实现太阳能发电;若是换成碟形天线、雷达或其他物体,则能够发挥更多不一样的功能。”可见若这项技术得以成功,其运用范围非常广泛,影响非常深远。

他再以太阳能板为例,这技术不仅能提高人造卫星的发电性能,“我们还能直接将光能以微波的形式,大面积地照射到地球表面,转换成电能,从而取代煤气或石油发电,促进绿色能源发展。尤其在日本,每当发生天灾,为了安全著想,核能发电设施需要被关闭,那人们就无法使用电子设备去了解灾区情况。然而,要大规模地产生足够的电能,需要将大面积的太阳能板分阶段运送到太空,我们想通过折纸工程学去尝试解决这一难题。”他补充,这只是一项要素实验,要真正实现这理想的情况,需要很多还没实现的技术来配合。

由日本两所大学学生研发的超小型人造卫星,名为“HIROGARI”,带有展望、扩展之意。
由日本两所大学学生研发的超小型人造卫星,名为“HIROGARI”,带有展望、扩展之意。

因为疫情 延迟一年发射升空

这是室兰工业大学首次自制超小型卫星。此计划是从2017年开始,洪毅勇表示,在这4年里,团队遇到不少难题。“我们在寻找材料方面,包括伸缩性极强的弹簧、不受真空影响的润滑油等等,下了一番功夫。因为我们的卫星需要太空站的宇航员帮我们发射,所需的材料不仅得适合在太空使用,也不能对人体有害。”另外,运用几何学公式来计算和设计出折叠板状物体的方法,也是一大挑战。
包括疫情在内的多种因素,让这颗人造卫星足足延迟一年才搭载火箭发射升空。尽管经过多番折腾,但在成功发射当下,洪毅勇并不感到兴奋,反而笼罩在忧虑与无助的情绪中,“发射火箭是其中一个有可能让计划失败的环节,而我们真正在乎的是卫星本身。等到卫星安全抵达太空站,再从中释放到外太空,我们才真的能够喘一口气。”

紧接著一个星期,他们又仿佛掉入黑洞之中,因为他们完全没有接收到卫星发来的任何讯号。“那段时期最煎熬,我们不知道它在哪里,是生是死,直到最近才收到第一个讯息,所以我们现在忙著收集数据,进行性能测试,试图找出原因,同时完成后续任务。”

洪毅勇参加美国ARLISS比赛,设计一辆能自动运行到由导航系统设置的目标位置的探测车。
洪毅勇参加美国ARLISS比赛,设计一辆能自动运行到由导航系统设置的目标位置的探测车。

学会体谅他人,同时不轻易被左右

由学生自制卫星并非稀奇的事,洪毅勇指出,马来西亚理科大学曾在2017年研发名为“MYSat”的超小型人造卫星,以探讨预测地震发生的可能性,只是没有受到太多关注。而日本则早在2010年左右,就陆续有大学让学生全权负责设计、筹备和开发人造卫星的项目,尽管不多,但比起其他国家来说也不算少。

不仅如此,日本也有很多相关比赛与活动让学生参与。从2015年远赴日本留学至今,他曾多次参加制造惑星探索机和人造卫星的比赛,期间得过一些奖,也曾到美国内华达州参加国际学生卫星火箭发射(ARLISS)比赛。多元的学习机会加上积极活跃的个性,丰富了他的求学生涯。

在日本生活了好几年,当地人礼貌谨慎的交流方式,已在潜移默化下影响他的言行举止,“我觉得自己彻底换了一个人似的。以前,我可能会想到什么就说什么,现在,我则会停下来思考一遍才开口,也比较懂得体谅他人,时时注意自己的举动会否带来麻烦或引起不愉快。”他也不忘强调,这不代表需要摒弃自主性,“我在乎别人的感受,但不会轻易受别人的看法左右。”

盼大马投入研发人造卫星

询及未来计划,他打算毕业后先在日本工作数年,在专业上加强自己的能力,再将所掌握的技术带回大马。航天工业近年来发展迅速,他希望在未来有足够的能力,成为推动我国制造人造卫星技术的一份子。“也许再多10年,交通工具都换成自动驾驶模式,我们无法再靠石油支撑国家经济,而必须仰赖技术发展。而所谓的科技发展要从何著手,当全世界正在朝工业革命4.0方向迈进时,我认为小型人造卫星(cubesat)是非常有潜能的领域。”

因此,洪毅勇认真呼吁有兴趣的国人,不管是学生、社会人士或企业家,都能踊跃参与和投资在研发人造卫星上。“我们不能一直向别人买鱼,我们要懂得如何制造鱼竿去钓鱼。”