清华毕业论文卫星

现在还在一直破解北斗卫星代码当中，因为这个比较难，她也只是研究人员其中的一个，所以还在研究。

1975年，人类 历史 上第一颗带着X射线偏振探测任务的卫星由NASA发射升空，对蟹状星云的探测结果令人振奋。没想到，“出道即颠峰”，该领域陷入长期的停滞和等待。

“那是第一次，也是最后一次。” 清华大学天文系教授冯骅曾在接受澎湃新闻专访时惋惜地说道。成像、能量、时变，宇宙源X射线的各类研究欣欣向荣，唯独偏振，作为光子基本属性之一，却似被遗忘了。

5月11日，冯骅课题组与合作者报告了“极光计划”配备的X射线偏振探测器在卫星上经过1年的观测，探测到来自蟹状星云及脉冲星（中子星的一种）的软X射线偏振信号，并首次发现了脉冲星自转突变和恢复过程中X射线偏振信号的变化，说明在此过程中脉冲星磁场发生了变化。

该成果在《自然·天文》（Nature Astronomy）上以封面论文的形式发表，标志着因技术困难停滞了40多年的天文软X射线偏振探测窗口重新开启。

这篇封面论文注定不会重演“出道即颠峰”的命运，而是大乐章的序曲。“极光计划”所采取的技术将被应用到中国下一代大科学工程“增强型X射线时变与偏振天文台”(eXTP)上。

被“遗忘”的偏振

偏振是光子的基本属性之一，偏振滤片像一块特定方向的栅栏，只允许相应偏振方向的光子通过。观看3D电影时的眼镜就运用了这样的原理，选择一部分光进入左眼，另一部分光进入右眼，形成3D图像。

相比起我们熟悉的可见光，X射线的波长非常短。虽然人类肉眼看不到，但它在天文学上很有用。宇宙中有一些天体（如黑洞、中子星等）几乎不发出可见光，却能发出“明亮”的X射线，并透露有关天体磁场、天体几何形状的重要信息。

冯骅介绍道，从上世纪60年代起，人类可以通过X射线望远镜探测X射线的能量、时变等信息，却迟迟无法解决X射线偏振探测的技术问题。很有趣，但很困难，这是该领域的基调。

美国曾发射的那颗卫星基于汤姆逊/康普顿散射或布拉格衍射进行探测，效率很低，相当于光子的“入选条件”非常严苛，极少一部分能被捕获研究，导致统计量和灵敏度都很差。因此，当时的探测目标是X射线非常明亮、偏振又很强的蟹状星云。

“蟹状星云正好是这么特别，换了别的天体就测不到了，就像你在人群里能一眼看到两米多高的姚明。” 冯骅形象地说道。

因此，在完成对蟹状星云的探测后，该领域陷入长达40多年的空白阶段。

“新窗口”谁来启动？

冯骅与合作者采用的是新一代基于光电效应的探测方法/对于能量是几千电子伏特的X射线，它们与物质的主要作用机制是光电效应，光子被吸收，能量把原子核外一个束缚电子激发出来成为自由电子。电子被加速的方向和入射光子的电场振动方向，即偏振方向有关。

“就像你踢一脚皮球，皮球最可能沿着你脚踢的方向飞出去，电子有最大的概率沿着入射光子偏振方向出射，有最小的概率垂直于偏振方向出射，方位角呈cos2分布。如果我们能测量电子在探测器中的径迹并计算出电子出射方向，就可以有效地测量X射线偏振。” 冯骅曾在科普性文章中写道。

这个“新窗口”，最终轮到中国去开启。

冯骅从2009年起着手研究偏振测量，花了两三年进行原理验证，又花了两三年进行技术优化，随后才开始考虑真正让卫星上天。

与商业化立方星的相遇

2017年，当冯骅与合作者已经获得成熟版本的探测器，正是商业化立方星在中国兴起的时候。

所谓立方星，是一种采用国际通用标准的低成本微小卫星，以“U”进行划分，1U（Unit）立方星体积是10厘米*10厘米*10厘米，也可以形成2U、3U、6U甚至更大的立方星。“极光计划”核心探测器只有火柴盒大小，非常适合成为上面的一员乘客。

在这种想法的驱动下，冯骅团队做出了第一版本的空间载荷研制，并在一年内完成了紧张的调试和标定，最终搭载在天仪研究院自主研发的10公斤级微小卫星平台上。

2018年10月29日，“极光计划”搭乘“铜川一号”立方星从酒泉发射升空。

2019年7月23日，它捕捉到了蟹状星云脉冲星在一次自转突变的偏振信号变化。

载人航天工程应用系统总设计师顾逸东院士表示：“‘极光计划’采用商业化立方星成功测量了蟹状星云及脉冲星的偏振信号，获得脉冲星的X射线偏振随时间变化的重要成果，同时闯出了一条低成本开展空间天文研究的创新途径，对推动高校空间科学发展有重要意义。”

作为一门观测驱动的科学，天文学的发展在很大程度上依赖新的飞行观测方法和手段。

就X射线偏振探测而言，在NASA发射探测卫星之前，美国曾经使用探空火箭观测，试图在短短几分钟的曝光时间内收获科学结果。从1968年7月到1971年2月，31个月内尝试三次，最终在第三次才测到了蟹状星云的偏振。

1975年，NASA的OSO-8卫星发射，曝光时长与探空火箭相比不可同日而语，结果自然漂亮得多。

不过，那个年代的天文卫星对卫星平台要求很高，一般都是上吨级的大卫星，成本动辄达到数亿美元，研发周期又长。很多科学家望而却步，只能停留在理论验证阶段。

虽然受到载荷重量的限制，微小卫星并不能完全取代大卫星，但它们无疑可对大卫星形成良好的补充，完成登录大平台前的验证，正如“极光计划”之于国际X射线天文领域未来的旗舰项目eXTP。

“这是国内研发的微小卫星第一次登上国际顶级科研期刊”，天仪研究院创始人兼CEO杨峰表示，“ ‘极光计划’的意义一方面在于空间科学的巨大发现，另一方面来自于航天工程的巨大进步。近年来微小卫星在中国兴起，为新探测技术和方法的飞行验证提供了更多低成本的可能性。”

她被美国利用完了之后就被抛弃。现在想要回到国内被祖国拒绝。现在依靠着打零工为生。

在高端技术发展时期，GPS系统成为主要发展方向，全世界第一个GPS系统是美军研制的一种“子午仪”，这是由5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，虽然无法给出精准定位和信息，但开创了GPS系统先河。

1994年，美国耗资300亿美元，经过20多年的研究，研发了GPS全球定位系统，全球覆盖率高达98%，若是美国关闭GPS系统，将会有不少的国家受到影响，面对这种“危机”，各国都在研制GPS系统。

像是欧盟“伽利略”计划、俄罗斯的“格洛纳”以及中国“北斗”都是全球覆盖的GPS系统，即便美国关闭GPS系统，我国也不会受到丝毫影响，北斗是从1983年正式成立的一个项目。

经过几十年的发展，北斗已经实现了全球服务，然而就在2007年，我国发射北斗一号系统时，一位在美国留学的清华高材生却突然破解了北斗密码，就连美国航空局都为她颁发的荣誉证书。

自从消息公开之后，这位清华女生身份背景也被挖了出来，她叫高杏欣，哈尔滨人，1997年考入了清华大学精密仪器学，在清华拿到硕士学位之后，就前往美国斯坦福大学读博士，在读博士期间，先是破解了伽利略试验卫星。

而我国发射北斗系统时，她在先前的基础上，又捕捉到了北斗三个波段的频率，她很快证实了所有的北斗-M1编码都是Gold码，并且破解出了编码生成器线性位移反馈寄存器，我国二代北斗就这样赤裸裸的被公开。

而高杏欣在斯坦福毕业之后，继续从事有关卫星导航的系统研究，联邦航空局资助了这一项目，此后她也发表过多篇高水平的论文，都受到了表彰，然而这件事在国内更是人群激愤，有人说北斗上百亿的投资毁于一旦。

不过中科院最年轻的博导徐颖再一次演讲当中关于此事也做出了回应，她说高杏欣破解的，只是北斗民码上的一位伪码序列，民码并没有什么特殊设计，因为北斗民码本来就是为全世界服务的。

但是高杏欣的研究也不是没有意义，造成的影响还是存在的，根据俄媒报道，在2019年11月，曾经破解北斗密码的高杏欣似乎被华盛顿科技公司解雇了，但这种消息来源不明，更是跨国报道，难以证明真实性。

更是有一种风闻，说高杏欣被解雇之后跟中科院联系，似乎想要回国发展，在这些传闻当中，唯一被证实的就是高杏欣的父亲原是某省厅副厅长，在2010年被“免职”了，可见高杏欣的影响还是非常大的。