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激光是“苍穹一剑”,这位“铸剑人”把它送到月球和火星,还将送去水星和海洋

hth官方来源:上海光机所,上观新闻2022-11-10我要评论(0)

“我们做空间激光器的都有点神经质,生怕出半点错。”中国科学院上海光学精密机械研究所所长陈卫标研究员坦言,成功就是差“一点”失败,因此要竭尽全力避免那“一点”...

“我们做空间激光器的都有点神经质,生怕出半点错。”中国科学院上海光学精密机械研究所所长陈卫标研究员坦言,成功就是差“一点”失败,因此要竭尽全力避免那“一点”。


在这位新近获评“上海市科技精英”的科学家眼中,激光就像是“苍穹一剑”。日前,解放日报·上观新闻记者采访了这位“铸剑人”。


【为了解决一个电容的问题,他们甚至跑到贵州】


陈卫标是一位先行者。


2003年当他提出想做空间激光器时,国内尚无先例,有人建议不如直接从国外购买。尽管他对空间激光器的了解也都来自科学文献,从未动手做过,但他有一个执着的想法——要有我们自己的空间激光器。


行星探测、软着陆、交会对接……这些都离不开空间激光测量;对于地球大气和海洋而言,星载激光遥感是高精度、垂直剖面探测的唯一手段。因此,空间激光器成为航天强国竞相发展的高新技术。


陈卫标(右一)在机载校飞试验现场


陈卫标至今都感到幸运,彼时,我国探月工程正在研究技术方案,空间激光器也被纳入其中。没有任何经验可以借鉴,从拧螺丝钉开始,陈卫标带领团队开始了攻关。为了解决一个电容的问题,他们甚至跟着欧阳自远院士跑到贵州一家电容器厂。


嫦娥一号激光器需要在空间待一年,但前期在地面真空实验中一个月就烧坏了,经过分析是真空污染问题。由于空间环境处于失重状态,即使是一丁点灰尘都会漂浮在激光光路上。对于这些灰尘似乎无计可施,有没有可能从源头抑制灰尘产生?有了这样的创新思路,这一问题也就迎刃而解。


面对国外的技术封锁,陈卫标带领团队率先开展了我国空间激光器研究。他们突破多个瓶颈难点,累计发射40多台(套)空间全固态激光器,支撑载人航天、月球探测、火星探测、高分专项、风云系列、空间基础设施以及新技术验证卫星等国家重大专项和航天工程,成为当前国际上发射空间全固态激光器最多的团队。


【独创了国际上从未有人做过的技术路线】


今年4月,我国成功研制国际首个温室气体探测激光雷达,陈卫标带领团队率先实现全球大气二氧化碳浓度高精度激光遥感,同时首次采用高光谱技术实现气溶胶高精度遥感,比欧美至少提早3年以上,已引起欧美高度关注。


一直以来,这是激光遥感人的一个梦想,也是国际上的一个热点。此前,对于对流层到平流层风廓线的测量,卫星遥感没有好的手段,主要是靠模型,精度不够;对于气溶胶的探测,也是通过假设气溶胶与大气分子的比值来反演,精度会降低很多。


2016年,当欧洲科学家获悉陈卫标团队将对此展开攻关,并不看好,“期待10年后能看到一个好的结果。”美国科学家听闻陈卫标团队要做一台能量为500毫焦的空间稳频激光器,更是表示怀疑,他们之前发射的空间激光器最高能量才200多毫焦。


“不看好”也是有原因的,空间激光器的能量越大,越容易发热,会导致激光频率漂移。陈卫标团队独创了一条国际上从未有人做过的技术路线,仅用了6年时间,率先突破二氧化碳星载激光雷达遥感技术,探测精度达到0.3%。以前卫星二氧化碳探测是被动遥感,太阳照不到的地方,卫星就看不到,这一激光雷达的“视野”遍及全球,在国际上首次获取全球两极以及夜晚的二氧化碳浓度分布。针对全球气候变化以及环境监测,还第一次实现了二氧化碳和雾霾的激光遥感综合观测。


一直以来,海洋卫星只能“看”到海表,而海洋在蓝绿波段有个光学窗口,因此蓝绿激光技术是目前实现海洋垂直剖面探测和传输的唯一光学手段。陈卫标团队研制出国内唯一的机载海洋激光测绘装备,为我国南海诸岛生成了海底三维数字高程图。


【随身带着文献,临睡前看,早晨醒来也在看】


“真不知道有什么是陈所长不懂的,他原来的研究方向是激光遥感,我是搞激光出身,但现在关于激光他比我厉害。有他在前面领着路,我们只管踏实干。”上海光机所空间激光信息技术研究中心主任朱小磊说。


对于陈卫标的“跨界”和宽广视野,上海光机所航天激光工程部副部长刘继桥也深有同感。他们曾多次一起坐夜火车去北京出差,陈卫标总是随身带着文献,临睡前看,早晨醒来也在看。


在陈卫标看来,“光机电热软”本身就是一体的,作为技术带头人,必须了解空间激光器在空间环境面临的所有问题。“可能我记性比较好,对数字又特别敏感,给人感觉懂得多一点。”


陈卫标(右七)和同事们在一起


陈卫标的团队成员笑言,很难对他“打马虎眼”,因为他一直都在一线,对各种技术指标了如指掌。最近正是设备调试关键阶段,干到后半夜是常有的事,陈卫标则和往常一样,通宵达旦地守着。“我们第二天还能歇会儿,但陈所长还有许多事务性工作需要处理,稍微打个盹,就继续一天的工作。”刘继桥说。


陈卫标晕船严重,但为研制海洋激光装备,不时要出海。朱小磊记得,有一次设备被过往渔船意外碰坏了,陈卫标着急地直接跳上岸边小摆渡船去现场勘察,“现场情况摸清楚后,我回头一看,他已经晕得不行,直接躺在渔民船上了。”


【上天入海,做国家想要的激光器】


“观澜”,这是陈卫标团队正参与研制的我国首颗立体海洋激光探测科学卫星的名字,听上去气势磅礴。


上天入海。20年来,最令他自豪的是,团队研制的激光器,不仅去了月球,最远去了火星,未来还将去水星和海洋的水下平台。这些科学探寻,其实与老百姓的生活密切相关,比如基于激光通信链路的宽带卫星互联网,未来手机可以直接连接到卫星网络中。


“相比20年前,我们确实更有科技自信了。”陈卫标说,我国空间激光器的研究体系已比较完备,有了更多积累。接下来,要有更多的创新思想,做国家需要的激光器以及激光探测遥感系统。


这位“铸剑人”,正摩拳擦掌,准备迎接下一次挑战。

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