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150英镑自制小卫星

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艾利是个孤僻的少年,但对浩瀚的宇宙却充满了许多新奇的想法。他喜欢从空中俯视大地的感觉。为此,他奇思妙想,发明了一种“360度全景相机”,甚至自制了一颗小型人造卫星,并将它送上了3万米的高空!艾利因此被喻为“卫星神童”,实现了普通人在太空俯瞰地球的梦想!

用卫星地图找到儿时的家

今年13岁的艾利和祖父母生活在英国利兹市的哈洛小镇。

艾利是个文静的男孩,他十分内向,不爱说话,这也许和他的童年经历有关。艾利的父母都是植物学家,由于工作原因,他们带着艾利在法国乡下生活了7年。不幸的是,就在艾利8岁生日的前一天,他们遭遇了车祸,双双遇难,艾利被亲戚送到了哈洛小镇,和祖父母生活在一起。

艾利的祖父是个严厉的老人,在他的影响下,艾利也变得十分坚强。艾利喜欢科普类读物,祖父见他求知若渴,就给他买了一台电脑。从那以后,艾利被网络上各种各样的科普知识迷住了。他最喜欢的是太空知识。

通过谷歌卫星地图,艾利的视野从英国的一个小乡村延伸到了全世界。他点击鼠标,急于在地球上查看世界上那些著名的景点:首先是中国的长城。就像书上说的那样,在太空中,古老东方的中国长城是从月球上看得最清楚的建筑。

祖父见他这么兴奋,就鼓励他说:“你可以找找我们的家。”随即,艾利点击鼠标,呈立体球型的地图开始转动。艾利找到英国的版图,接着顺利地找到了哈洛小镇。他第一眼看到的就是祖父的镇长办公楼和自己的学校。

接着,艾利突发奇想,想找找童年和父母生活过的地方。凭着7岁前的记忆,艾利在纸上画出了他在法国乡村的家。不仅仅是那座古老的桥,他连河流、街道以及附近的小山都手绘了出来,甚至还标出了河流宽度。然后,他开始在三维地图上找到了法国,又在搜索栏写下关键词:桥。

艾利按图索骥,一一搜寻着,试图在地图上找到能和记忆重叠的地方,最终,他在法国东部找到了那座古老的桥。接着,又惊喜地看到了桥附近的几栋房子,其中那栋红色屋顶的房子就是他童年生活过的地方!艾利的眼睛湿润了。童年的记忆一下子全部涌现出来。艾利仿佛又看到了在法国度过的最后一个平安夜的晚上,他和父母在屋顶上放烟火的情形。

他没想到,卫星航拍的地图竟能帮他找到梦中的家园!

痴迷从空中鸟瞰的感觉

从那以后,艾利迷上了卫星地图。通过学习,他了解到,卫星地图是用直升机、固定翼飞机或超轻型飞机在空中对地球上的实景实物进行拍摄后构成的。

2009年5月的一天,在一场大雨过后,艾利看到天空中出现了一道彩虹。它又弯又长,一直延伸到树林的另一端。

那时,艾利正在一家福利院做义工,负责照看双腿瘫痪、坐在轮椅上的玛丽。当艾利看到彩虹时,他激动地说:“啊!好漂亮的彩虹!”可玛丽却伤感地说:“我真想看更多的美景。”玛丽的话语触动了艾利的心,他知道,玛丽先天残疾,从未走出过福利院。

他想帮助玛丽看到美丽的景色,于是他用祖父给他的生日礼物——一款小型尼康相机拍摄了一张全景照片。而“全景拍摄”几乎是现在相机的必备功能之一,使用者只要按住快门移动相机,就能将广阔的景象记录下来。

可是,艾利觉得一般相机的所谓“全景拍摄”其实是一张横向、宽景的照片而已,并非真正的“全景”。

尽管如此,玛丽还是非常开心,通过照片,她看到了远处的树林、学校和足球场。艾利却并不满足,他想让玛丽看到真正的全景照片。于是,他突发奇想:如果能用拍摄卫星地图的方法,把相机绑在风筝上航拍福利院周围的全景,那不是很妙吗?

然而,艾利的尼康相机虽然轻巧,但要把它绑在风筝上拍摄,根本不可能实现。就在艾利一愁莫展时,一天下午,他看到几个同学在一起玩弹球——那是一种绿色透明的高性能橡胶制成的水晶弹球,它可以被高高地抛向空中。

看着弹球在空中进行360度旋转,艾利的脑中忽然灵光一现!他立刻设计了一张图纸——将多个手机用的摄像头集成放入一个橡胶的球体内,然后将球高高地抛向空中,它就能从头顶上空向下拍摄到图像!艾利的想法,引起了和他一样爱好科技的同学以及物理老师的兴趣。

为了实现这种360度的全景拍摄方法,大家将找到的36个200万像素的定焦手机摄像头做成了一个模块,固定在一个用橡胶制成的有较好弹性的“照相机球”里,然后将它抛向天空。

2009年6月15日,艾利和大家一起来到福利院,他把照相机递给玛丽说:“把它抛向空中,加油,使劲!“玛丽接过相机,举起双手,把相机球抛向高空。当相机飞到最高点时,36个摄像头同时打开,自动拍下了36张不同角度的照片。

由于相机球的外表是弹性较好的橡胶,所以当它落到地面时,摄像头依旧完好无损!艾利捡起相机,并将照片导出到电脑上。于是,一张真正的360度全景照片做成了!

当玛丽点击鼠标转动图片时,她惊奇地说:“原来我就住在这样的地方!”

自制卫星拍摄奇妙美景

通过这件事,艾利开始对电子工程产生了浓厚的兴趣。没想到,他在这方面颇具天分。2012年,他提前自学完了中学数学和物理的基础课程。而他的天分也引起了英国诺森伯兰郡布莱斯市比德学院的注意。这是一所古老而优秀的大学,它尤其注重物理和电子科技的人才培养。2012年9月,艾利被破格录取,成为这所大学年龄最小的天才少年。

在轻松的氛围里,艾利依旧对高空拍摄念念不忘,渴望看到的是万米高空下万物组成的自然美景!他希望能拍摄出属于自己的卫星照片。

于是,艾利决定自制一个“太空照相机”!

说于就干!艾利首先用30英镑在网上买了一台二手相机,然后凭借在物理课上的知识,用了40小时制作拍摄装置——一个装有温度传感器、高性能太阳电池板、无线电和微处理器的泡沫塑料绝缘盒子。

他将相机捆绑在这个盒子里,再在盒子的一侧挖个洞,以便相机镜头露出。此外,他还在相机上绑了一部手机,手机的GPS定位功能可以方便地面上确定相机的具置。另外,在这个装置里还配有一个降落伞。

而这个艾利自制的“太空相机”发射升空的办法看起来也相当“原始”:艾利在化学系同学的帮助下,给一个气象气球充满氦气,让这个气球带着摄像设备升上天空。

然后,艾利设定好相机的拍摄频率,让其每5秒钟拍照一次。而气球上的传感器通过无线电装置,把数据发回电脑进行实时进展报告。艾利所用的气球体积约2立方米,仅重1.5千克。它所携带的传感器和相机共重1.5千克。

然而,目前科学家将人造卫星离地面的最低高度(100公里至110公里)作为外层空间的最低界限。而艾利的“太空照相机”设备还不能飞到太空中去。

当气球上升到距离地面约17.5英里(约28公里)高空的平流层时,气球就会爆炸。此时,降落伞打开,随后带着照相机回到地面,手机发出的信号会帮助艾利找回照相机。

2012年12月,艾利完成了这个自制“太空照相机”。在此之前,为防止照相机降落在海中,艾利和他的助手在互联网上查阅了大量资料并进行过反复计算,才确定下最佳的升空日期、时间和地点。为确保万无一失,他们还“悬赏”40美元给任何捡到这个设备并送还给他们的人。

9月18日,艾利自制的“太空照像机”一大早在诺森伯兰郡附近升空。气球以平均每分钟270米的速度升空。升空过程中,大气压力逐渐变小,气球开始膨胀,最大可膨胀至约9.5立方米。关键在于气球能否顺利从对流层进入距地面1万米的平流层,1万米是大型飞机的平稳飞行高度。

幸运的是,气球经受住了考验,最终超过了3万米高度。5个小时后,气球因为内部压力大于外部压力而爆炸。拍照设备在降落伞的协助下返回地面,落地地点在升空地点25英里(约40公里)之外的一个建筑工地上!当实验成功时,艾利和同学都兴奋极了:“在3万米高空看地球真的太美了!”

从照片上,艾利能看到3万米高空的大气层,甚至可以看到云层上方黑色的太空。这些惊艳的太空照片让艾利成为了明星!而艾利完成这一“壮举”才花费了150英镑

美国媒体感叹说,美国国家航空航天局(NASA)每年耗费上亿美元在高科技卫星上,所拍照片也不过如此!

董文阳摘自《知音·海外版》

2013年8月下半月版