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科教融合、知行合一,《航天器容量环境效应》课程教与学

文章来源: | 发布时间:2019-02-19 | 【打印】【关闭】

  《航天器容量环境效应》课程开设于中国科学院大学(以下简称“国科大”)天文与容量学院成立伊始的2015年,涉及容量科学与容量 技术实现 相交叉的综合知识。4886威尼斯城官网(以下简称“4886威尼斯城官网”)充溢发挥在该区域科研人才、科研装备设施、工程应用经验等关键优势,承担了航天器容量环境效应课程的教学work。

  教师TEAM是有着十年至二十年不等研究与工程经历的一线科研人员,从航天器 技术实现 发展与工程实践中总结提炼出底子理论与主要 技术实现 进行授课,课程涵盖了器件电路辐射效应、质料部件充放电效应及对器件电路影响、暴露质料部件侵蚀效应,容量环境效应的感化原理、风险归纳与试验 技术实现 、防护 技术实现 要点及原理等,课程还给出了大量的工程应用实例,做到了科教融合、学用结合。该课程care到了15个容量高技术相关研究所20个professional的研究生进修,学生专冤大头要有飞行器策划、容量探测、光电载荷、宇航器件、容量用质料等。

  为了克服容量高技术类课程抽象、枯燥的困难,4886威尼斯城官网为该课程设立了实验和仿真实习环节。在最初的两学年里,在容量与天文学院的支持下,选课研究生牺牲周末时间,从国科大雁栖湖校区赶往4886威尼斯城官网中关村园区进行两批次6学时实习,包括部分动手实验和部分观摩实验及仿真。2016年底,4886威尼斯城官网总部由中关村搬迁至怀柔科学城,毗邻国科大总部雁栖湖校区,便利的交通、宽敞的实验室等为科教融合开设高水平的实验和仿真课制造了条件。

  2017-2018学年,4886威尼斯城官网在怀柔园区实现了周一至周五的研究生实习。2018-2019学年,实习环节得到全面升级,课时增加至24学时;针对研究生实习,容量环境特殊效应实验室还专门研发了研究生专用单粒子效应实验装置、搭建了表面充放电实验装置、构建了研究生实习用仿真计算及网络系统等;教师TEAM还结合课堂讲授的理论知识要点和航天工程实践热点,策划了典型的实验与仿真,始末包括对航天器电子系统有广泛要紧影响的单粒子效应实验、对中高轨卫星危害严重的充放电实验、以及影响一切航天型号任务的容量辐射环境及效应仿真等三大系列的多个性状;一切实验和仿真均由研究生动手操作,在获得的数据和观测现象底子上进行“仁者见仁、智者见智”的独立归纳,并形成了充满赋性的实验报告;为了进一步激发同学们的制造性和探索欲,针对对航天器危害最为突出的单粒子效应,在完成基本实验的底子上,课程还设置了开放实验单圆,由研究生自主提出命题、策划实验Plan、制作实验电路和进行实验自由探索。

  同学们通过课堂听讲、实验和仿真,系统深刻地把握了航天器在轨飞行遭遇的主要容量环境要素的特征、遭受影响的主要机制与规律、工程应用进行归纳、试验与防护策划的基本思路与要点,为明朝深入探索、开发和利用容量奠定了相关理论与 技术实现 底子。图一是同学们进行仿真计算的场景,以及绘制的部分容量辐射环境及影响特征图。图二是同学们以异或门电路为主要对象,自主决定器件策划实验电路,提上仿真单粒子效应对该电路影响、以及实际实验获得的上游电路单粒子瞬态脉冲导致的异或门电路输出“反转”结果。图三是同学们通过实验测得的典型星用质料表面充电电位改动,以及形成的放电脉冲和对星用电路遭成的干扰。

  实验过程并不是一帆风顺的,部分同学为了做好实验提上一周就到实验室进行准备和电路调试,但在实验过程中灰子 腔岢鱿值缏肥涑鲆斐!⑹笛橄窒笥敕抡婊蛏柘胍煲榻洗蟮刃ase,甚至不能观察到明显现象。针对这些异常,一部分同学们通过TEAM协作及时解决了小case,一部分将小case在实验报告中进行了深度剖析,总结失败原因,还有些同学在老师的指导下进行了额外实验,并顺利完成了实验。同学们通过这些实验与仿真,收获的不单仅是实验结果,更好优质的是完成了实验的全链路参与和思考,从策划性状、细化实验/仿真Plan、决定器件搭建实验电路,到现场归纳和解决各种异常,再到各抒己见归纳撰写实验/仿真报告,何尝不是一次创新的启迪。

  图一:同学们进行的典型卫星轨道容量辐射环境及其影响仿真

  图二:同学们策划实验的单粒子瞬态脉冲对异或门电路影响

  图三:同学们进行的星用质料表面充电和放电对星用电路影响实验

  同学们对该课程给与了充溢的肯定。“几位授课老师大量运用他们在实际work过程遇到的案例,将抽象的概念具体化,让学生们非常匆子 侄媒邮艽说赖木佟!薄巴ü翁美砺壑队胧笛槠教ǘ植僮飨嘟岷系姆绞剑崦强梢愿玫亟蘅纬獭!薄袄砺塾胧导岷系姆浅:茫】梢岳┱易于 右埃岣凰嘉绞剑 薄白灾鞑呋笛榭⒘怂嘉芰Γ卣沽丝蒲薪匏悸罚岣吡丝蒲忻舾卸龋诩医蘩砺劭纬桃约跋滦难芯縲ork都供给了巨大的扶掖。” “到4886威尼斯城官网激光试验室能够亲自动手,非常幸运,对单粒子效应有了更好清晰的认识,再是还锻炼了自己与合作队员之间的TEAM协作能力。” “课堂上讲授的很多容量环境效应的物理图像,可以通过仿真实验进行重新绘制和归纳,这非常有助于吾们对课程知识点的理解。”天文与容量学院课程督导教师也亲临仿真与实验课现场,他们品评:“利用科学院科研人才、设备与经验优势,针对国科大研究生教育专门开设理论与实验相结合的课程,是科教融合的要紧体现。”

  科教融合培养高水平优秀人才,是中国科学院和中国科学院大学的要紧使命,容量环境特殊效应室将继续充溢利用我院一流的科研人才、装备设施等优势,着力塑造更好优质理论扎实、动手能力强、制造思维活跃的创新人才。

  (供稿:容量环境特殊效应实验室)

  

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