「天道酬勤，格物致知」，這群追光少年帶著天格計劃二號衛星載荷來了

「載荷的內部時鐘與PPS時鐘之間

是否進行了標定？」

「儀器的各項測試的結果之外，

如何驗證儀器的穩定性和一致性？」

「衛星使用的主MCU性能並不強，

以後是否考慮採用更複雜的器件？」

「疫情期間，

標定相關實驗是如何完成的，

還有沒有不完善的地方？」

……

2020年7月7日，一場特殊的會議——「天格計劃」學術推進計劃二期立項論證暨天格二號星技術評審會在線上召開，來自中科院高能所、國家天文臺、中國計量院等研究機構的多位專家在聽完天格計劃學生團隊成員們的逐項報告後，提出了一個又一個問題。

天格計劃二期立項論證暨天格二號星技術評審會

再過一個多月，天格計劃的第二個衛星載荷就將總裝準備發射升空，但此刻，團隊同學們作為衛星載荷的設計研製者必須先要用詳實的實驗數據和科學分析回答專家老師們的提問。

從晚上七點到十點，原計劃一個半小時的會議被延長了一倍，在熱烈的提問討論之中，團隊成員就天格衛星載荷的技術細節、研發過程及疫情期間克服困難的實驗等都進行了細緻地闡述回答，最終得到了與會評審專家們的一致認可。

隨著評審和二號衛星載荷的交付，新一代學生團隊距離發射的目標又近了一步，再過一個多月，由清華大學「天格計劃」學生團隊完成的第二個衛星載荷將承載著這一批同學們的期望和理想，嘗試在空間伽馬暴探測領域繼續探索。

疫情下的天格團隊

2018年10月，「天格計劃」學生興趣團隊的首個實驗衛星載荷從我國酒泉衛星發射中心上天入軌，在宇宙中遨遊的一年多裡，學生團隊完成了一步步測試實驗，從載荷測試、姿態驗證到科學觀測，也在實踐中檢驗了自己的設計，為後續衛星載荷的研製與改進積累了寶貴的經驗。

在前段時間引起社會熱議的清華大學2020年招生宣傳片《追光少年》，講述的也正是 「天格計劃」學生團隊第一代成員們的故事。他們勇於挑戰的精神和團隊協作的研製，為「天格計劃」學生團隊打下了良好的基礎。

清華大學招生宣傳片《追光少年》

按照天格計劃的科學規劃，天格計劃第二顆衛星載荷本應於今年年初交付發射升空。為此，團隊的第二代成員們早早便開始了準備工作。但所有人都未曾想到：這個寒假竟如此漫長——新冠肺炎疫情的爆發阻礙了同學們返校的腳步，二號衛星載荷的發射時間也一時無法確定，天格團隊的成員們也散作了滿天星，分散在全國各地無法返校。

即便如此，他們還是迅速調整，將團隊組織了起來。一方面，團隊組會、招新、培訓、專家學術報告線上開展不停歇；另一方面，將二號衛星載荷交付前剩餘的各項技術工作化整為零，從探測器模擬、標定，到作業系統固件、數據處理軟體開發，幾位骨幹同學分工協作，將必備設備寄到家裡，遇到問題隨時網絡會議，盡一切努力在疫情期間讓「天格計劃」繼續推進，決不在等待中讓時間溜走。

疫情期間，天格團隊的同學們按原計劃完成了任務固件的作業系統移植和第二輪系統定標實驗，進一步優化了衛星載荷的指令序列和各項指標，在技術評審會上，專家老師們也對團隊同學們在疫情期間的工作予以了高度評價。

「二號星的故事不比一號星少」

清華大學工程物理系的鄭煦韜是現任天格計劃興趣團隊隊長。他從大三時作為第一代成員加入「天格計劃」學生團隊硬體組，到大四時從溫家星手中接過隊長的重擔，開始準備二號衛星載荷的研製。鄭煦韜在疫情期間，負責載荷的完整硬體研製和固件開發等任務。「二號星經歷的故事真不比一號星少」，在完成衛星載荷組裝調試的那一天，他發布了這樣一條朋友圈感慨。

鄭煦韜在中國計量科學研究院

進行天格二號星載荷標定實驗

從第一代載荷到第二代載荷，鄭煦韜的團隊角色從硬體組骨幹成員轉變為統籌協調的負責人，這對他提出了更高的要求，促使他學著進一步思考天格計劃的未來規劃。無論是科學實驗的延續還是團隊組織的發展，天格計劃都需要不斷地吸納和培養新鮮力量，讓低年級同學不斷參與到天格項目之中，在實踐中檢驗知識、在科創中提升能力，也在天格平臺中發掘自己的科研理想和志趣。

疫情爆發之初，鄭煦韜與「天格計劃」導師、工程物理系曾鳴老師討論商議，決定在寒假和新學期初，以衛星載荷任務固件的升級作為主要工作，重點是將固件升級為基於實時作業系統的任務構架，從而進一步優化載荷的固件規範性和關鍵技術指標。

在疫情的頭兩個月裡，通過線上合作，鄭煦韜帶領大四年級的張斌斌等團隊成員，高質量地完成了這一目標。除此之外，張斌斌還嘗試了在Lockstep雙核處理器上移植實時作業系統、編寫空間單粒子效應測量實驗固件，對下一代技術方案進行了摸索。

時間進入四月，在疫情局勢逐漸好轉、允許校外同學臨時返校之後，鄭煦韜也第一時間回到學校實驗室，取出衛星載荷零件及關鍵設備，為衛星交付前的各項實驗做準備。在五月，經過導師們的反覆協調，衛星載荷第二輪標定實驗終於重新開始了，在京的團隊成員們獲得了前往中國計量科學研究院在昌平的實驗裝置上開展標定實驗的許可。在同一段時間裡，有幾個研究單位的大科學項目在努力追趕因疫情影響的進度，都是加班加點實驗。

鄭煦韜在中國計量科學研究院

進行天格二號星載荷標定實驗

為了充分利用機時、儘快完成實驗，鄭煦韜在天文系博士後倉基榮的帶領下，連續幾天都是晚上十一點進入實驗室、利用通宵到天亮的時間進行實驗，而負責定標數據分析、大四年級的高懷眾同學等，則在千裡之外一起通宵、線上實時處理數據和隨時討論。那半個月，數個不眠的夜晚，他們高效地做完了全部實驗，獲得了所需的實驗數據。

就是在這樣一步一步、緊張而有序的工作之下，天格計劃二號衛星載荷原本被疫情耽擱的各項研製工作逐一順利地完成了。相較於正在太空中遨遊的天格一號衛星載荷，二號星載荷在綜合性能上提升了一個臺階，電子學設計和固件程序都針對一號星在軌運行中出現的問題做了改進和優化。

一號星載荷進行伽馬光子探測的電子學死時間是大約50個微秒，而在二號星載荷的定標測試過程中，隊員們發現死時間的主要開銷是微控制器程序的數據讀取和傳輸時序，因此通過逐條指令地反覆優化關鍵代碼段，成功將死時間減少到了10個微秒以下。

從硬體到軟體、從探測器到數據傳輸，多處改進遍布衛星載荷內外，這離不開天格計劃學生團隊成員無論日夜、不分寒暑的辛勤鑽研，也離不開天格團隊第一代、第二代乃至即將開始承擔主要科研任務的第三代成員們對同一個科學理想的執著堅守。也正是這樣共同鑽研和志趣傳承，一點點凝聚著天格計劃學生團隊獨特的科學精神與團隊信念。

從技術小白到團隊骨幹

工程物理系大二年級的徐大成同學承擔了「天格計劃」中模擬數據的分析工作。自2019年加入天格計劃以來，徐大成逐步從一名技術小白成長為天格計劃的第三代團隊骨幹，深度參與了二號星載荷的研製。

徐大成組織了一個小組進行天格計劃科學數據Pipeline的研發，在疫情期間結合線上工作和組會研討，順利地完成了任務。此外，他也在新學期裡獲得了學校學術推進計劃的支持，提出了結合物理模擬和科學數據算法研究的「虛擬天格」項目。

在回顧加入天格計劃之初的感受時，徐大成對老隊員在招新之初開展的一系列專題分享和天格計劃特色鮮明的志趣導向都有十分深切的感受。對他而言，天格計劃為他提供了一個獨特的平臺，能夠在他熱愛的編程領域做出很多新的、開創性的嘗試。

2019年秋季學期，在天格計劃導師天文系博士後倉基榮和南京大學張彬彬老師的聯合指導下，進入大二的徐大成完成了天格計劃衛星載荷科學數據Pipeline的研發，完成了載荷的觀測事例、定標參數、軌道信息、姿態信息等的綜合分析和處理，實現了規範科學數據的生成和在線服務，從數據接口上能夠與美國費米衛星等的觀測結果進行關聯分析。

天格二號星載荷強光測試

下個學期開始，徐大成還將接過鄭煦韜的接力棒，成為天格計劃學生興趣團隊的第三代核心骨幹，更多地負擔起團隊的組織工作。天格計劃已然成長為跨學科、跨學校的學生科創團隊。徐大成深知自己的責任，也對未來的工作充滿信心，「我會更加重視低年級同學的培養，讓天格團隊行穩致遠」。

「真刀真槍」的學生科研活動

回顧過去的兩年天格學生團隊的自我管理和運行，擔任團隊第二代理事長、工程物理系六字班的盧迪安付出了很多努力。從一代成員淡出後青黃不接到今天跨院系、跨學科、五十多位同學的團隊，塑造團隊精神與鼓勵設立科研項目一直是盧迪安作為團隊理事長工作的重中之重。

天格計劃是「真刀真槍」的學生科研活動，對於專業知識的綜合運用有著較高的要求，很容易讓對天體物理和粒子探測懷有興趣的低年級同學心裡打鼓；而在疫情期間，線上的活動給團隊日常組織增加了許多不確定性。

2020年的春季學期初招新以來，盧迪安帶領團隊老成員組織了八次線上組會和培訓專題，其中穿插基礎知識分享和現階段工作介紹以及國家天文臺張臣老師「愛因斯坦探針衛星」這樣的專家報告，努力讓新成員能夠逐步理解背景知識並儘快跟上團隊主題活動，更好地參與到天格團隊一線的科研活動之中。

天格團隊線上活動

（國家天文臺張臣研究員介紹「愛因斯坦探針EP衛星」）

盧迪安有些驚喜地發現，經過磨合適應，線上組會的形式靈活、時間也很方便，很好地促進了新老隊員的交流，效果很好，盧迪安計劃在疫情結束後也線上、線下相結合來進行更多的團隊活動。

有意思的是，盧迪安最初更多是作為活動組織者加入天格學生團隊的，但隨著組織技術討論和學習活動越來越多，盧迪安自己也收穫很大、逐漸對天格載荷的粒子探測器原理和物理模擬產生了興趣，並在天格導師、工物系田陽老師的指導下，以此方向作為了大四的畢業設計選題，在疫情的特殊情況下很好地完成了初步的載荷空間環境模擬。

與盧迪安一樣，即將從天格計劃中「畢業」的幾位六字班同學也延續自己在天格團隊研究的方向進行了畢業設計選題，在疫情之中完成了一份高質量的研究工作，為自己的本科生活畫上了一個圓滿的句號。

張斌斌選擇針對Lockstep雙核ARM架構開展研究，摸索下一代天格載荷更加可靠的電子學核心方案，他在疫情期間完成了實時作業系統在新平臺的移植，同時針對一號星載荷開發了在軌單粒子效應實驗固件，並上傳至天格一號星運行觀測，有望為後續載荷的空間環境評估提供參考；高懷眾選擇針對天格二號星載荷的標定開展工作，他從零開始學習Python、ROOT等數據處理工具，在幾位導師和師兄的指導下參與了角響應、探測效率、溫度係數、偏壓增益關係等多個環節的標定，一次次熬夜實驗、一次次為了精度重新實驗，一點點體會了科學載荷所需要的嚴格標定。

天格二號星載荷聯調實驗

克服困難，迎接挑戰，天格團隊的老隊員們在參與天格的辛苦中也收穫了許多，他們更多體驗的科學精神和「真刀真槍」的技術能力，正是天格計劃最希望帶給學生們的。

追光少年，未來可期

2020，對天格計劃的所有成員而言，註定是獨特的一年。線上會議的熱烈討論、組裝正樣時的小心翼翼、通宵完成實驗後返校途中的熹微晨光，都是天格成員們難以忘懷的奮鬥回憶。天格學生團隊第二代成員們團結努力、不為疫情所困，順利地按預定計劃推進著自己的學習和研究，天格二號星載荷完成評審及聯調測試，即將進入總裝階段，在2020年的夏天承載著這一代隊員們的期待和夢想飛往太空。

天格二號星載荷聯調實驗

同樣，在2020年，已經從天格團隊「畢業」的成員們，很多已經走上了自己投身科學研究的新徵程，向著科研報國的理想更進一步：

天格計劃第一代隊長、「追光少年」主人公原型溫家星現在作為清華大學與中國工程物理研究院的聯合培養博士生，已經在雷射聚變中心的大科學裝置上開展博士課題研究。

第一代團隊科學組長龍翔雲成為了天文系博士研究生，在天格導師、天文系馮驊老師指導下，已經在另一個立方衛星空間探測項目「極光計劃」中成為了科學觀測和數據分析的主力，「極光計劃」最近觀測結果成為了《自然·天文》雜誌的封面，被評論為「重新開啟了由於技術困難停滯了40多年的天文軟X射線偏振探測窗口」，龍翔雲也是論文作者中排名最靠前的學生。

天格團隊第二代理事長盧迪安就讀於能源實驗班，本科畢業後即將前往中科院等離子體物理研究所就讀研究生，希望在核聚變大科學裝置上繼續追尋自己的未來能源夢想。

第二代隊長鄭煦韜也將以大科學工程中的粒子探測器電子學為自己的研究方向和奮鬥目標。

「學生主體、立足培養、學科交叉、探索前沿」，天格計劃堅持著自己的初心一步步前行。它是團隊每一位同學的不懈努力的共同成果，也離不開項目背後學校大力支持和導師們的悉心投入。

作為清華大學大學生學術推進計劃的重大專項，天格團隊得到了校團委和科研院的持續支持和工物系、天文系科教融合的資源投入，更有眾多辛勤奉獻的導師們深度指導、帶領同學們追尋不同領域的科研志趣。

清華大學招生宣傳片《追光少年》

在談及天格團隊之時，幾位同學都笑道「好玩」，而曾鳴、馮驊等導師們也對每個同學的興趣和特點如數家珍。「天格團隊很好地克服了疫情的阻礙，在老隊員的指導下，新一代的骨幹正在成長起來、發揮著越來越核心的作用。天格是育人項目，也是真刀真槍的科學項目，二號星載荷發射後，相信學生團隊也會有很好的科學產出」，在暢想天格的未來時，幾位導師充滿期待和信心。

「天道酬勤，格物致知」，天格團隊始終踐行著這一理念，在疫情的重重阻礙面前，團隊成員始終充滿信心，用過硬的技術和團隊協作戰勝面前的一切困難，讓每一位「追光少年」，都能在漫漫徵途中找到屬於自己的一點星光，努力成長、爭取為祖國的科學事業發展做出自己的貢獻。

清華大學2020年招生宣傳片《追光少年》| 致追夢的你：再拼一個月！

06-07

2020清華招生看點 | 盧迪安：追夢聚變能源，終在能源實驗班如願

07-11

文字 | 李閆濤

封圖 | 嵇雲川

編輯 | 曾妮