攻坚15年,啃下让欧美知难而退的硬骨头

作者: 许琦敏

来源: 文汇报

发布日期: 2017-02-27 13:11:25

中国科学院上海技术物理研究所风四载荷团队经过15年的努力,成功研制出新一代扫描成像辐射计和干涉式大气垂直探测仪,这些仪器在风云四号静止轨道气象卫星上运行,提供国际气象界迫切需要的数据。团队克服了技术难题和国际合作困难,带动了国内多家民营企业的技术升级,实现了技术的代际跨越和国际领先。

太空中,刚从太阳的炙烤中钻入地影,去年年底发射上天的风云四号静止轨道气象卫星上,两台完成代际技术跨越的仪器——新一代扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪,经受住了太空中巨大温差变化的残酷考验,源源不断地下传遥感数据。地面上,他们的研制者——中国科学院上海技术物理研究所风四载荷团队的科学家们,长长松了口气。15年的坚持与付出。

首席科学家华建文说,这辈子能够啃下这块让美国、欧洲都知难而退的硬骨头,值了!离地面3.6万公里的地球静止轨道上,这对崭新的“中华慧眼”正传回大量“中国数据”。其中部分数据是国际气象界迫切期望使用的,除了中国的风云四号气象卫星,目前没有任何一颗在轨卫星能够提供。

“没有辐射计,就不是风四;没有探测仪,就不是中国的风四。

”上海技物所副所长、探测仪主任设计师丁雷这句话所指的,是十几年前,中科院院士匡定波力排众议,支持研制干涉式大气垂直探测仪的魄力。1997年风云二号卫星刚上天,下一代风云卫星就已开始规划。匡定波提出,应该发展干涉式大气垂直探测仪。

这种利用傅立叶变换原理的探测仪,可以为大气做“超级CT”——把大气从地面开始“切片”,将100公里大气切成上千层,测出每一层的温度、湿度等数值,为灾害性天气监视和大气化学成分探测服务。这是遥感领域红外光谱技术的一场革命。早先,美国、欧洲都在朝这个方向努力,但到2006年,由于技术难度过大、所需经费太多,美国放弃了,欧洲也大幅调整了计划。中国要不要继续?

2001年回国来到技物所的华建文,在2005年底已带领团队调出了红外干涉信号,原理样机初步成功。匡定波说:“尽管这块骨头很难啃,但只要把仪器送上天,就是迈出成功的第一步。”

如今,当中国的探测仪开始提供全球独家的数据时,美国的研发队伍尚未重新聚集,欧洲的仪器还要等到2022年才能发射升空。“当别人放弃时,我们坚持;做成功了,就领先世界。”华建文说,过去中国向国外卫星要数据,现在是国际气象界迫切需要中国的卫星数据了。

项目开始之初,研发团队就饱尝此中艰辛。根据设计要求,载荷中需要一些激光器、分光计,当时国内找不到这些器件,他们发出100多封邮件,全球寻找这些产品。

可是,当外方了解到具体参数后,就回绝了技术合作的要求,或者以没有“销售许可证”为由,不愿卖产品。自己设计,自己研制,他们开始在国内寻找合作企业。有一种名叫铝基碳化硅的材料,跟铝一样轻,热胀冷缩形变又小,导热性能还特别好,但比铝硬3倍,非常适合做风云四号这种热环境复杂、轻量化程度要求高的卫星载荷的结构件。可由于加工困难,一直没用上。2009年,国内终于有企业能够加工这种材料。

他们马上找到这家企业,和它一起改进技术,最终研制出了国内首套铝基碳化硅扫描机构框架,并成功应用在两台载荷中。现在,这个行业已面对国内广泛的应用。

15年,风四团队通过项目,带动了多家民营企业技术升级。“尽管民企没有航天产品的管理体系,质量跟踪非常累。”华建文说,“但看到自己的技术和业务引导,让这些行业得到改变,这种成就与满足感,不亚于卫星上天。”

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