7799行代码的浪漫，中国空间站“飞”进四川乡村学校

近日,神舟十六号载人飞船成功发射,景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员顺利进入太空,神舟十六号载人飞船与中国空间站组合体完成自主快速交会对接。

当中国空间站经过四川甘孜上空时,这精彩一刻被泸定中学孩子们提前架好的天文望远镜尽收眼底,孩子们欢呼雀跃,用观星小程序拍下中国空间站的珍贵影像。

(图说:阿里志愿者和孩子们在调试设备)

西部地区普通的乡村孩子,缘何能捕捉到“天宫”的浪漫?里面又有着什么样的故事?

在现场欢呼雀跃的除了孩子们,还有5位阿里志愿者。5位阿里程序员历时5个多月,制作了一个能观测中国空间站的天文望远镜,并且开发了一个观星小程序,使用光学追踪技术,让天文望远镜自动追踪到许多行星和近地轨道人造天体(卫星、空间站等),并能拍下珍贵的照片。

(图说:志愿者和孩子们拍下的中国空间站)

事情缘起于四川甘孜州泸定中学校长方润根的突发奇想:去年8月,作为杭州学军中学西溪校区副校长的他来到泸定驻点帮扶。在教学中,方校长发现,科普师资力量在乡村地区普遍缺乏,培养乡村孩子对高科技的兴趣爱好、发展学生科技社团需要专业的设备,设备也稀缺。

这一切并未阻挡乡村孩子们对浩瀚星空的好奇与热爱,泸定中学学生中不少天文迷。跟同学们交流了以后,方校长发现很多同学都关注中国空间站,但是对于中国空间站什么样子,大家都只是在电视上见过。

“中国航天这几年发展太快了,看到空间站发射成功,真的非常自豪我身在这样的祖国,当然如果能亲眼看到中国空间站,那就更激动了。”学生毛杰说。

方校长觉得,如果能够让孩子们看到中国空间站,他们会更加深刻在心里萌发科学的精神,并认识到祖国的强盛。多方打听下,他找到了阿里“向天空出发”公益幸福团求助。

(图说:在泸定中学驻点帮扶的方校长)

“公益幸福团”是阿里员工自发成立的员工公益组织,阿里内部鼓励员工业余时间投身公益,员工根据不同的公益志向,组成不同的“公益幸福团”,寓意“公益有伴,幸福抱团”,据悉,阿里内部近两百个公益幸福团。

“向天空出发”公益幸福团,由一群热衷航天航空科普的阿里程序员志愿者组成,去年,他们还带着贵州普安的乡村孩子发射了一枚气象探空火箭。

接到方校长求助后,“向天空出发”公益幸福团团长曹林,萌发了一个更大胆的想法:如果能用拍摄空间站的形式,让孩子们和空间站的航天员们打招呼,这简直是太酷了!

(图说:“向天空出发”公益幸福团团长曹林在给孩子们上课)

阿里志愿者们了解到这样的系统,毕业于北大的天体物理学博士刘博洋曾开发过一个,但很难给非专业人士使用。为了泸定的孩子们,志愿者们联络到刘博洋博士。大家一拍即合,约定共同开发一个可供乡村学校使用的天文观测系统。

(图说:天体物理学博士刘博洋)

捕捉“天宫”脑洞很浪漫,但系统开发起来却很不容易,志愿者们很快遇到了各种挑战:追踪一个在400公里外高速运动的物体,在视觉算法上仅仅有一个“点”清晰度的中国空间站,相当于要在100米远的地方,精确看到并追踪一根头发丝。

此外,如果想要当地师生经过简单培训,也可以操作这样的一个系统,随时随地能拍摄星空,对程序的易用性也提出了超高的要求。

为此,志愿者雷斌在方案设计的阶段就提出,要通过云计算,让望远镜能够进行OTA升级,观测到不同的目标;志愿者赵培龙曾经是一名自动驾驶工程师,他解决了望远镜有乌云过境的追踪问题;志愿者刘旭恒开发出了简单易懂的观测页面;志愿者柴东凯则操心起了教学可行性的问题,自学了不少天文学知识,希望能够给孩子们解答问题。

从去年12月份开始,历时5个多月,5个程序员志愿者经过反复的试验,共敲击7799行代码,终于通过“施卡/牛反深空望远镜+高精度赤道仪+导星系统”搭建一套基本自动化的天文观测设备。最终,大家一起把一个需要几十个参数调整的系统,变成了一个容易操作的简单程序。

(图说:志愿者们在测试系统)

在志愿者们开发的,高精度轨道光学巡天追踪系统的支持下,师生们能够观测、拍摄、记录不同的近地轨道物体,包括中国空间站、火箭、大型卫星等,成本仅为几万元。

曹林说,航空航天教育门槛高、实施难度大、以常见的天文教学为例,一个校园天文台需动辄投入数十万、上百万,且设备标准化不足,后期运行维护成本高昂。很多学校的科普课程最终难逃“不了了之”的结局,特别是乡村地区的孩子,他们很少有机会“眼见为实”地看到中国航天的进步,更难了解背后的原理,以及相关的科学知识。

志愿者们想做的,就是以低成本、可复制、可持续的方式向乡村孩子们进行科普,以技术力量弥补数字鸿沟,传承科学精神。

观测当日凌晨,当中国空间站从四川上空飞过时,志愿者们和泸定中学的孩子一起,动手拍下中国空间站的影像,和天上的航天员说了一声,“你好,我们在这里!”

观测结束后,阿里志愿者们把全套观测系统捐赠给泸定中学,供师生们日常观测学习,志愿者还加入了泸定中学天文社,远程提供力所能及的帮助。

“翟志刚,景海鹏、汤洪波、王亚平等许许多多的中国航天员,都出生在中国乡村,希望通过我们的微不足道的努力,也能在乡村小朋友心里种下一颗关于天空和梦想的种子。也许在不远的未来,下一个航天员就在这群孩子中诞生。”曹林表示。

(图说:阿里志愿者和孩子们在一起观测)

天文学瞄准的不只是宇宙,更是未来。有人仰望星空,有人扎根泥土。浩瀚宇宙,人类存在到底是从哪而来,将去到哪里?这些答案,也许会从中国乡村的溪流间,瓦房里,驴背上被回答出来。