新征程新奋斗|上海技物所空间主动光电载荷研制团队:从“嫦娥”到“天问”,20年来始终追求科技创新

来源:劳动观察 作者:罗菁 发布时间:2023-10-01 12:49

摘要: 持续不断把科学家的“梦想”变成现实,让中国的主动光电载荷遨游太空。


“嫦娥”落“月宫”,“天问”踏火星,中国航天事业中的这些精彩时刻,离不开一支上海科技团队的“智造”。


从2002年起,中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电载荷研制团队就开始承担嫦娥系列的科学与工程载荷研制任务,近20年科技创新实践中,他们在探月工程、火星探测、墨子号量子科学实验卫星以及高分七号等国家重大项目中崭露头角。瞄准国际领先的水平,持续不断把科学家的“梦想”变成现实,让中国的主动光电载荷遨游太空。


20年来,这支团队以科学家精神攻坚克难,以关键技术自主可控实现了技术进步,用独有的中国方案证明了中国实力,比肩欧美国家,甚至在部分领域实现了“后发先至”。


保障落月任务不允许一丝瑕疵


2020年12月1日23时11分,“嫦娥五号”探测器平稳着陆于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区。“仙女”降落“月宫”,中国科学院上海技物所研制的激光测距测速敏感器和激光三维成像敏感器功不可没。


从2002年至今,空间主动光电载荷研制团队承担了“嫦娥一号”到五号科学的工程载荷研制任务,以关键技术自主可控实现了技术进步,证明了中国在月面实现着陆器精确避障能力。


普通人或许觉得,探测器落地没有什么特殊之处。其实,这其中需要克服的难点重重,容不得一点失误。


上海技物所副所长、月球与深空探测系列载荷指挥舒嵘告诉记者,“嫦娥落月”的地点,是从未探索过的区域,探测器的降落速度应该是多少、从何处开始建立对月降落姿态、往哪里落才是安全区域……所有的这些问题,都需要用激光测距、测速敏感器和激光三维成像敏感器来解答。它们就如同汽车上的"避障雷达"一般,让“嫦娥”拥有了“安全意识”。


为了达到这一目的,在嫦娥五号任务中,空间主动光电载荷研制团队接连攻坚克难。首先,要把激光测距敏感器和激光三维成像敏感器“瘦身”30%,精打细算抠出来的重量给了激光测速敏感器。其次,由于激光测速敏感器本身十分敏感,需要克服着落器本身的振动,确保原始数据精准无误。最后,由于担心月球表面细小的颗粒分布会对激光测速带来不利影响,团队还专门进行了沙漠飞行模拟实验,这才确立了在距离月面2.5公里处开机的信心。


“落月只有一次机会,容不得一丝瑕疵。”舒嵘表示,为此团队也是不断精益求精,“我们不允许失败。”


不断创新不断完成自我挑战


敢于突破创新、迎难而上,是空间主动光电载荷研制团队最大的特征。他们往往面临着没有先例的挑战,但他们从来不会退缩,而是思索着如何创造出自己的“解题思路”。


2019年发射的高分七号是一颗测绘卫星。高分七号的“千里眼”之一——激光测高仪,就是由该团队负责研制。


我国以往卫星的测绘精度是1∶5万比例尺,高分七号能达到1∶1万比例尺,对地物的平面定位精度优于5米,测高精度优于1米,即对于地面物体的平面定位精度误差在5米以内。


高分七号02星激光测高仪主任设计师黄庚华对此形象地称,“这相当于从东方明珠的顶部,要精确保持并知道激光落在地面二维码的哪根条纹上,不能有丝毫错位。”


这,无疑对激光装置的稳定性提出了极大的要求。最终,凭借着团队的努力,激光测高仪已随着卫星四年来飞越了祖国各地。


2020年,我国首个火星探测器“天问一号”成功发射,团队负责研制火星车上火星表面成分探测仪和火星矿物光谱分析仪等两个有效载荷,它们相当于一双“眼睛”,对看清火星成分、了解火星形成具有重要意义。


然而,为了给火星车节约能量,科学载荷的重量必须尽量降低。以火星矿物广谱分析仪为例,要浓缩到8公斤以下,并且还要保证看得清晰、分析精确,难度可想而知。此外,在探测火星信号时,仪器自身信号还不可避免会产生干扰。经过长达3年的技术攻关,上海技物所团队最终成功完成两项载荷的设计。


此外,团队还成功为首颗量子科学实验卫星研制量子密钥通信机、量子纠缠发射机两大主载荷,助力该卫星在国际上首次实现了星地千公里级量子纠缠和密钥分发及隐形传态,为我国引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实基础。


“老中青”发扬光大科学家精神


20年来,通过国家重大项目的历练,空间主动光电载荷研制团队快速成长,形成了坚固的金字塔型老中青组合队伍。前有“50后”王建宇院士精心指导工程的顶层规划和设计,中有“70后”舒嵘、何志平等中坚力量准确把握工程研发节奏和脉络,后有黄庚华、张亮等“80后”“90后”形成奔涌向前的“后浪”,勇挑重担,刻苦攻关。


这支在实践中成长起来的研究团队,目前成员的平均年龄不足40岁。团队成员曾多次受到党和国家领导人的接见,并获得国家科技进步一等奖、中国科学院杰出成就奖、上海市科技进步一等奖、上海市技术发明一等奖、美国科学促进会纽科姆·克利夫兰奖以及全国工人先锋号等多项奖励和荣誉。


现阶段,团队正积极开展月球与深空探测、中高轨量子卫星、空间基础设施等后续工程任务的研制工作,围绕国家战略需求和世界科技前沿不断增强自主创新“硬核”能力,以最好的科技成果践行国家战略科技力量使命与担当。不仅如此,上海技物所还与虹口区合作,共建对标高质量孵化器培育的中科技物联创中心,将更多的太空技术转化为民用。


“先有梦想,勇于探索,协同攻坚,合作共赢。”舒嵘说道,“团队每一次的进步都需要循序渐进的积累和迎难而上的勇气,但我们坚持将科学家精神传递下去并发扬光大。”


头图为火星表面成分探测仪鉴定件光学探头测试。上海技物所提供。


责任编辑:包璐影
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