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開拓、傳承、發揚,讓人生在空間探測戰線上閃光——記風云二號衛星空間環境監測設備研制團隊

文章來源:空間科學與應用研究中心 | 發布時間:2012-01-18 | 【打印】【關閉】

中國科學院國家空間科學中心空間環境探測研究室風云二號衛星空間環境監測設備研制團隊,在空間環境探測領域持之以恒、不懈探索十余載,2012年初迎來又一“開門紅”收獲。由該團隊研制的空間環境監測設備,作為主要載荷隨風云二號F星于113856分在西昌衛星發射中心成功升空。

風云二號F星空間環境監測設備可全天候實時監測預警太陽大氣活動變化及地球靜止軌道空間環境帶電粒子擾動,對災害性空間天氣事件進行預警。

老一輩艱難起步謀開創

回溯風云二號衛星空間環境監測設備的立項過程,我國空間環境探測與研究領域學術帶頭人之一、國家空間科學中心副總工程師朱光武功不可沒。

上世紀80年代末,國內尚未普遍認識到空間環境可能對衛星造成的破壞性影響,衛星立項時并不將空間環境探測需求納入考慮范疇。空間環境探測研究室整合成立之初,時任室主任的朱光武在多年從事空間環境探測研究的經驗中,清楚認識到空間環境監測對衛星安全保障的重要作用,為爭取所研設備在衛星上的搭載機會,他積極奔走呼吁。

1990年,風云一號衛星由于發生單粒子翻轉事件引發計算機程序混亂,導致衛星姿態失控。為此,朱光武再次向國家有關部門提出務必重視空間環境擾動對衛星在軌安全的重要影響,在“風云二號”衛星立項之初,請求衛星總體重視空間環境探測的作用,衛星總體同意搭載空間環境監測設備。

在風云二號01批和02批研制任務中,由于衛星在重量、功耗、安裝位置等方面的資源十分緊張,衛星總體努力給空間環境監測設備提供支持,但可用資源十分有限。朱光武、林華安等曾參與開創我國空間環境探測的前輩們,帶領研制團隊想方設法克服困難,自籌經費啟動研制工作。經過刻苦攻關,傾注了大量心血,成功完成了01批空間環境監測設備(包括一臺太陽X射線探測器和一臺空間粒子探測器)的研制。

度過了艱難的起始階段后,空間環境監測設備在太空中大展身手:19972000年,風云二號012顆衛星上搭載的空間環境監測設備成功運行并獲得了大量重要探測成果:1997年警報和監測到了兩起太陽質子事件,開始了我國天基空間環境實時監測警報服務,時任國務院副總理李嵐清為風云二號衛星空間環境監測設備的探測成果作了重要批示;在2000~2001年的太陽活動峰年期間成功警報了所有強太陽質子事件和強磁暴,為我國衛星的在軌安全保障做出了重要的貢獻,先后在20032004年獲北京市科學技術獎一等獎和國家科學技術進步獎二等獎。

朱光武在1998年當選全國政協委員后,多次針對國產衛星研制和應用等問題提交提案,為我國空間環境探測事業發展積極呼吁。目前年近七旬的他,和研究室年輕人一起,仍然奮斗在科研一線,指導和幫助年輕同志從事空間環境探測研究工作,為促進我國空間環境探測事業的跨越發展做出了貢獻。

中生代穩步發展奠基礎

空間環境探測研究室副主任、風云二號03批衛星空間環境監測設備主任設計師梁金寶研究員,參與了01批衛星空間環境監測設備的研制,并具體負責02批衛星空間環境監測設備的研制。自2004年至2008年,風云二號02批發射3顆衛星上均搭載了空間環境監測設備(包括太陽X射線探測器和空間粒子探測器),沿用了01批產品穩定的探測性能指標和技術狀態,并結合多年積累的探測數據開展深入研究,發現了磁暴后輻射帶異常持續增強等一批重要科研成果。

對多年前的一次排除故障過程,梁金寶至今仍然記憶猶新。02批衛星太陽X射線探測器采用氣體傳感器技術,在進行整星熱真空試驗時突然出現高壓放電現象。大年三十不得不將儀器從衛星拆下取回,整個春節,梁金寶及研制團隊成員都在加班加點排查故障,最終發現是由于傳感器焊嘴處一螺母在真空環境下內部氣體緩慢釋放,導致放電現象。該問題及時得到解決。

“航天工程無小事”,梁金寶說,哪怕是一點點細微的故障,都有可能造成不可挽回的失敗。從事航天工程,就必須細致周到考慮、全力以赴解決,保證工程任務零事故,也為后期研制提供了寶貴經驗。

正是充分認識到航天產品必須嚴格把好質量關,研究室主任王世金研究員親自出任風云二號空間環境監測設備質量負責人,在研制中做出了大量貢獻,共同鑄就了空間環境探測的“風云”事業。他們作為領導和導師,對年輕人開展指導,成功培養出一支年輕而可靠的隊伍。

75”后開拓創新在成長

剛剛發射的“風云二號”F星也是03批首發星,03批衛星空間環境監測設備在01批和02批的成功技術基礎和寶貴經驗上進行了繼承和創新發展,設備由原來的兩臺增加到三臺,分別是太陽X射線探測器、高能質子重離子探測器和高能電子探測器。技術狀態也有很多創新之處:太陽X射線探測器采用了硅漂移傳感器(SDD),對X射線探測具有極高的能譜分辨能力,提高了對X射線低端能譜的探測能力;高能質子重離子探測器和高能電子探測器提高了應用傳感器的數量,大幅度擴展了探測的能量范圍,對探測能道進行精細劃分;采用了偏轉磁場技術,提高了對帶電粒子的抗干擾能力。

負責03批衛星空間環境監測設備研制的,是一支平均年齡30歲的年輕隊伍,但在研究室多型號任務并舉的鍛煉中,已經積累了豐富的航天工程經驗。

韋飛,03批衛星空間環境監測設備副主任設計師并負責具體研制工作,這名年輕的“75后”,樸實沉穩,在他身上集中體現了這支研制團隊具備的優秀特質。本科畢業于清華大學,后在空間中心進行碩、博士深造并留中心工作,自2000年起即投身風云二號衛星相關工作。

起初參與的是02批衛星空間環境監測設備的定標試驗。中國科技大學國家同步輻射實驗室,每次定標試驗只提供23天的可用時間,在異常緊張的時間內,研制人員要通過同步輻射產生的X射線完成太陽X射線探測器的各項探測性能指標的定標試驗,完成對產品性能狀態的最終確認。為了提高時間利用效率,韋飛和同事日以繼夜爭分奪秒地進行試驗,既要模擬衛星自旋狀態,還要花很長時間手動找準和調整不可見的X射線小光斑的探測位置,以及太陽模擬光源的視場配合的時間精度,進行一遍又一遍精細能量掃描定標試驗……不眠不休只為實現最佳試驗條件,抓緊保質完成任務。一場定標試驗結束后,人困得“走路直打晃兒”。

數年磨礪與成長,韋飛逐步擔起重任,2007年起負責主持對空間環境監測設備主要設備新一代太陽X射線探測器的研制。“時間特別緊張,責任特別重大”,韋飛用了兩個“特別”描述重任在肩的感受。03批衛星空間環境監測設備在國內首次成功應用了高能譜分辨能力的硅漂移傳感器(SDD)探測技術。硅漂移傳感器作為一種國際上先進的軟X射線探測手段,復雜程度高,技術應用難度大,又是國內首次使用,沒有任何研發經驗可以借鑒。韋飛等人從零開始,在短時間內苦下功夫從頭開始摸索原理。開始研制歷經困難,但并沒有達到預期的探測性能,但他們并沒有氣餒,而是繼續潛心研究,直至完全吃透技術,使產品性能得到突飛猛進的提升。目前該設備性能指標和能道劃分參數與美國地球同步軌道環境衛星(GOES)同類設備的能道參數一致,數據處理能力也與國際實現接軌,而這完全靠一股“鉆”勁拼搏完成。

項目的順利實施完成,“得益于所有參與人員的刻苦攻關和無私奉獻精神”,韋飛反復提到這支團結協作、互相理解支持的團隊。荊濤、張煥新等同事負責另兩臺設備——高能質子重離子探測器研制和高能電子探測器研制,張斌全、冷雙很好地完成了同步輻射定標試驗工作;負責物理設計、抗電子干擾設計與仿真的王月、張申毅;負責可靠性的徐穎;負責半導體傳感器研制的高萍;負責機械機構設計與設備裝調的董永進、安雅雅;負責產品質量的王國會;負責數據應用處理的王春琴、常崢等完成了各項重要工作,團隊的年輕人通過這一任務的鍛煉,已成長為國家空間科學中心的業務骨干。

緊張忙碌的科研工作使得團隊成員常常無法兼顧家庭。衛星總體航天科技集團八院位于上海,部分成員在工作需要時過上了“雙城生活”,有的一年大半年時間奔波于京滬兩地,有的則遠離家人長期駐扎在上海,為的就是及時滿足用戶和總體要求的全部條件指標,盡心盡力將技術狀態做到最好,確保工程任務萬無一失。

團隊里基本都是“75后”年輕人,大家盡心盡力提高工作效率,熬夜加班是常事。年輕人深知自己肩負的重任,再辛苦也沒有人抱怨,倒是室領導體諒青年科研人員的壓力和辛苦,到晚上12點了趕他們回去休息。“因為我們從事的工作有意義,并且肩負一份責任”,研制工作過程的精細、辛勞,貫穿始終的正是這份責任心。

20121月,衛星承載希望發射升空。20122014年正值太陽活動峰年,空間環境監測將增強對太陽耀斑、磁暴、高能帶電粒子等災害性事件的預報能力,產生更多的創新成果,為我國及周邊國家空間天氣預警、氣象預報和防災減災發揮重要作用。

風云二號衛星空間環境監測設備研制團隊歷經三代人拼搏,時刻繃緊弦,絲毫不松懈,充分發揚了業務過硬、勇于奉獻、敢于拼搏的風格。“我們這里的年輕人個個都很優秀”,梁金寶說,除了風云二號系列衛星,該研究室還承擔了其他大量的型號任務。正是有數支像該團隊這樣的優秀隊伍,該研究室自成立以來,在我國空間環境探測技術領域起到了不可或缺的引領作用,并將持續繁榮發展,做出更多創新貢獻。

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