新春走基层 | 情系玉兔逐梦火星 中科院上海技物所科研人春节不休息

新春走基层 | 情系玉兔逐梦火星 中科院上海技物所科研人春节不休息飞入寻常百姓家
来源:新民晚报   作者:郜阳   2019-02-10 09:21:00

图说:项目组成员李飞飞正在进行整机热真空实验 郜阳摄.jpg

图说:项目组成员李飞飞正在进行整机热真空实验 郜阳摄

大年初四,中国科学院上海技术物理研究所的空间环境模拟实验室里,已是一副繁忙景象。再过几天,由该所独立研制的火星矿物光谱分析仪正样产品就将交付。项目组成员李飞飞正在进行整机热真空实验,即将完成第二个循环。他兴奋地告诉记者,这一步骤完成后,设备就将转入低温存储试验了。

在北京的航天飞行控制中心和国家天文台,也有中科院上海技物所科研人的身影——他们牵挂着远在月球背面的“玉兔二号”,“其实从嫦娥四号奔月起,我们就开始对我所研制的红外成像光谱仪进行状态追踪,确保数据正常。”主任设计师李春来研究员如是说。

没能陪家人欢度猪年新春,对这群年轻人来说有些遗憾,但能为祖国的航天工程尽一份力,他们有着别样的骄傲。

情系玉兔:要确保每一项数据正常

嫦娥四号红外成像光谱仪能够探测月球表面在可见光到短波红外(0.45微米至2.40微米)谱段的精细光谱信息,它被安装在“玉兔二号”正前方,这只由中科院上海技物所研制的敏锐“眼睛”,在“四姑娘”落月后开始仔细察看月面的矿物组成。

“1月4日,嫦娥四号迎来了第一个月昼,红外成像光谱仪也第一次开机。此后,光谱仪和嫦娥四号一起进入午休,直至1月10日再次开机。”李春来讲起红外成像光谱仪的工作状态,如数家珍,“第一个月昼在1月12日结束,至1月27日期间,仪器都处于休眠状态。”在此期间,李春来团队获取了红外成像光谱仪的第一组数据。“和预期一样!”简短的话语里流露着兴奋。

在航天飞行控制中心和国家天文台,各有两名中科院上海技物所的科研人员,前者通过工程参数判断仪器是否故障、后者则监测通过甚长基线干涉测量(VLBI)网传回的数据是否异常。监测工作大部分是在夜里开展,凌晨2时至3时尤为关键。

大年初四,玉兔二号再次被唤醒,红外成像光谱仪也开始了新一阶段的探测工作。“红外成像光谱仪对月球车前方0.7米的月表进行精细光谱信息获取,为月面巡视区矿物组成分析提供科学探测数据。”李春来告诉记者,“到本月14日左右,第二个月昼工作期结束,玉兔二号又将进入休眠,到本月底开始又一轮新的探测。”

“海上生明月,天涯共此时。值此新春佳节之际,我们祝福您身体健康,阖家欢乐。也希望红外成像光谱仪工作顺利!”这支平均年龄33岁的科研团队不忘送上新春的祝福。

逐梦火星:核心部件自己研发

五星红旗已经飘扬在月球背面,火星离我们还会遥远吗?在今年1月14日国务院新闻办举行的新闻发布会上,国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华透露,中国首次火星探测任务将于2020年前后实施。

这几日,中科院上海技物所科研团队正加紧开展环境试验的,正是火星探测器上将要搭载的重要科学载荷——火星矿物光谱分析仪。“和嫦娥四号上搭载的光谱仪不同,火星矿物光谱分析仪不会随着火星车落地,而是随着火星环绕器在距离火星表面200~800公里的椭圆轨道上开展探测工作,通过远距离遥感获取火星表面精细光谱图像,以此来分析火星表面的矿物成分,并探测是否存在干冰。”李春来告诉记者。

完成火星矿物光谱分析仪的研发,摆在科研团队面前的难题可不少。我国已经熟练地掌握了地球光谱成像遥感仪器研发技术,传统的地球光谱遥感仪器设计重量一般在30公斤左右,而这一次,火星矿物光谱分析仪的重量却只不到7公斤。李春来表示,团队需要在同等指标约束下将仪器重量缩小到四分之一,同时由于火星轨道环境的特点,仪器的定量化设计方面也面临前所未有的挑战。“精密光学、精密机械、信号处理等的技术指标都需要极大的突破。”

常见的高光谱遥感,探测波段在0.4微米至2.5微米间。为了探测火星上是否存在干冰,这一次科研团队将波段延展至3.4微米。“可别小瞧这0.9微米的‘一小步’,这是我国在空间高光谱探测领域首次涉足2.5微米至3.4微米波段,这面临着极大的技术挑战”李春来说,“在地球上这一波段会被大气层吸收,而火星则可以接收到。”

最令团队自豪的,无疑是分析仪上的红外传感器。“数码相机中,CCD是能把光信号转化为电信号的一种图像传感器,红外传感器工作与之类似。”李春来介绍,“红外传感器上的芯片需要在零下200摄氏度左右环境下工作,我们还需要配制冷机,这一核心部件也是我国自主研发的。”

据介绍,高性能红外探测器均需制冷,探测波长越长,所需制冷温度越低。为了充分发挥红外传感器芯片的作用,团队选择将其冷至近零下200摄氏度,这在国际上也罕见。在攻克红外传感器芯片的过程中,团队积极探索新材料生长。“这就好像调药方,我们知道‘药方’由碲、镉、汞组成,可比例是多少就需要不断实验。”令团队欣慰的是,经过长期摸索,最终摸准了“药方”的比例,实现了红外传感器芯片的自主化。

这个新春佳节,火星矿物光谱分析仪也来到了收尾阶段。这几天,团队正在做仪器定标实验,完成后还将开展产品性能复测,并将于正月十二左右交付正样产品。“我们从2016年就开始了这项任务,希望能够交上一份圆满的答卷。”结束采访,李春来又将目光投向屏幕上的数据。

新民晚报见习记者 郜阳

编辑:裘颖琼

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