陳衛標同誌創建了我國空間激光器工程技術體(ti) 係，提出了空間激光雷達大氣環境多要素精準遙感方法及相幹激光空間鏈路測距－通信－時頻傳(chuan) 輸一體(ti) 化體(ti) 製，主持了國際首套星載大氣多要素探測激光雷達、我國首台空間激光器等標誌性工程，為(wei) 我國載人航天、探月、深空探測、高分專(zhuan) 項、國家空間基礎設施等重大工程作出重要貢獻。

空間激光技術是構建空間信息網絡基礎設施和推動航天科技發展的核心支撐。在中國航天領域，陳衛標牽頭組建中國科學院空間激光創新團隊，建成空間高可靠、長壽命激光器產(chan) 品研發基地和可靠性評估中心；率先發展星載大氣海洋激光雷達融合遙感方法和技術新體(ti) 製，以及自由空間激光通信係統體(ti) 係；先後首研星載二氧化碳和氣溶膠聯合探測激光雷達，星間激光通信和天空地海激光通信係統等代表性係統；累計發射各類空間激光器近百套，為(wei) 我國月球探測與(yu) 載人航天、火星探測、“高分”專(zhuan) 項和國家民用空間基礎設施等國家重大航天任務做出重要貢獻。

獨立自主，首創“中國製造”空間激光器

2001年，陳衛標懷揣空間激光的夢想回國加盟中國科學院上海光機所，自此與(yu) 空間激光結下深厚感情，他默默下定了決(jue) 心——要在中國航天領域開啟“中國自主可控的空間激光器”。而之前，我國自研空間激光器尚屬空白。

2007年，“嫦娥”一號激光高度計的成功發射和在軌應用，標誌著我國首個(ge) 國產(chan) 空間全固態激光器誕生，這也使我國成為(wei) 少數擁有太空激光技術的國家。

在“嫦娥”一號任務中，激光器發射精準的主動測距脈衝(chong) 激光，助力激光高度計測量月球表麵的三維數字高程信息，繪製月球三維立體(ti) 圖像。這是我國首次在航天器上搭載激光器，沒有現成的經驗可以借鑒，這台激光器誕生的背後是陳衛標帶領的團隊無數個(ge) 不眠之夜、“從(cong) 零開始”的一場硬仗。記得一個(ge) 驚險的“真空罐事故”：初樣產(chan) 品交付前的真空測試，罐內(nei) 一切正常，但一出罐就“罷工”；通過緊急排查，才得知這是殘餘(yu) 高壓的低氣壓放電所致。一次次故障，一次次教訓，團隊形成了反複“想缺陷、想漏洞”的雙想習(xi) 慣。陳衛標常說：“航天工程的成功，就是差一點失敗。”

有了第一次的成功，陳衛標團隊持續承擔“嫦娥”二期、三期任務中的所有激光器研製任務。在“嫦娥”三號任務中，研製著陸器軟著陸的激光測距敏感器、激光三維成像敏感器的激光器。團隊大膽創新，在國際上首次將脈衝(chong) 光纖激光器送入太空，以滿足快速成像和小型輕量化的任務需求，為(wei) 著陸避障提供了有力保障。“嫦娥”五號增加激光測速敏感器，首次將單頻窄線寬光纖激光器在月球應用，實現著陸器的三維速度測量，增強軟著陸能力。

圖1 陳衛標帶領團隊進行項目攻堅

創新突破，引領空間激光技術製高點

空間激光器的研製，堪稱“在太空中繡花”。陳衛標團隊曾總結出四大難題：高效導熱、抗衝(chong) 擊、真空環境適應性、高性能長壽命。每個(ge) 問題都是亟待解決(jue) 的關(guan) 鍵技術難題。

首當其衝(chong) 的便是輻射傳(chuan) 導冷卻問題。固體(ti) 激光器的熱集中在非常小的區域，必須傳(chuan) 導到太空冷背景中，因此如何高效、低梯度導熱是確保激光器性能的關(guan) 鍵。陳衛標團隊發明了一體(ti) 化傳(chuan) 導冷卻泵浦技術，成功解決(jue) 了高熱傳(chuan) 導、高泵浦效率和緊湊一體(ti) 化的工程難點，實現了泵浦效率大於(yu) 90%，200W泵浦功率下溫度梯度低於(yu) 4℃的導熱能力。

激光器隨航天器發射和在軌運行中，必須承受巨大的力學衝(chong) 擊和高低溫度衝(chong) 擊，還能存活並保持高的性能，這對有諸多光學元件組成的高精密激光器來說，是個(ge) 極大挑戰。此外，對深空探測激光應用來說，激光器必須滿足小型輕量化，如研製火星岩石成分探測激光器中，任務隻分配給激光器600g，而且要求在-60℃ ~30℃的極端溫度範圍內(nei) 穩定工作。陳衛標帶領團隊反複試驗，創新發明被動調Q、力學不敏感的腔結構和VCSEL寬溫泵浦構型，確保了激光器在火星環境下穩定可靠運行。

為(wei) 了確保各類高性能激光器的長壽命穩定工作，陳衛標團隊還發明和攻克了避免真空汙染誘導損傷(shang) 的無膠封裝技術、光纖固體(ti) 混合放大技術等，創建了空間激光光電器件可靠性評估中心，確保每個(ge) 元件安全可靠應用到空間激光器係統中。目前，多種空間激光器的性能指標在國際同類中綜合指標最優(you) 。激光器陸續應用到陸地三維測繪、生態資源探測、大氣成分探測等對地觀測衛星中。

戰略高地，搶占中國雙碳戰略話語權

2022年，隨著“大氣”一號衛星發射成功，全球首台二氧化碳和氣溶膠同探激光雷達在軌運行。陳衛標帶領的團隊完成了一項“不可能的任務”——在同一顆衛星上實現“汙碳同測”，二氧化碳探測精度優(you) 於(yu) 1ppm，填補了全球兩(liang) 極二氧化碳晝夜變化監測的空白。從(cong) 單機到係統，從(cong) 跟跑到領跑：“大氣”一號交出的“優(you) 秀答卷”令人振奮。

然而，這一成就的起點卻充滿質疑。2015年，NASA專(zhuan) 家曾評價(jia) 陳衛標團隊的方案“風險太高”，潛台詞是“做不出來”。傳(chuan) 統激光技術存在大能量輸出和長期頻率穩定保持的矛盾，而二氧化碳探測采用的“差分吸收法”，恰恰對激光器提出了頻率長期穩定和高脈衝(chong) 能量輸出需求。陳衛標團隊勇於(yu) 創新，成功攻克了多波長激光穩頻與(yu) 混合體(ti) 製能量放大的關(guan) 鍵技術。經反複驗證，在國際上首次實現了單台激光雷達的多波段頻率穩定與(yu) 高能量輸出，突破了長期存在的技術瓶頸，為(wei) 高精度探測提供了有力保障。

同時，為(wei) 了驗證激光雷達二氧化碳測量精度，團隊創新研製出在實驗室條件下模擬整層大氣環境的標定設備，建立了一個(ge) 長約40m、直徑300mm的溫度、壓力可控的二氧化碳吸收池。以1ppm濃度分辨率來檢驗激光雷達的測量精度和準度，確保激光雷達發射前，係統各項參數得到定標，讓用戶放心。激光雷達係統複雜，研製過程充滿挑戰，每個(ge) 細節都需要高度的耐心和嚴(yan) 謹的科學態度，任何一個(ge) 細微的誤差都可能影響最終的結果。陳衛標和團隊成員憑借著紮實的專(zhuan) 業(ye) 知識和頑強的毅力，對激光雷達發射、接收、定標各個(ge) 細節精密測量和嚴(yan) 格測試，從(cong) 而保證激光雷達的測量精度。陳衛標經常與(yu) 團隊嘮叨航天“細節決(jue) 定成敗”的寶貴精神。

2022年4月，搭載全球首顆大氣二氧化碳和高光譜氣溶膠探測激光雷達的衛星“大氣”一號發射成功，我國率先實現全球溫室氣體(ti) 和氣溶膠高精度激光遙感探測。人類首次獲得全球兩(liang) 極地區及全球夜晚的二氧化碳柱濃度，比對精度優(you) 於(yu) 1ppm。這一成果不僅(jin) 開啟了星載激光雷達溫室氣體(ti) 遙感先河，還為(wei) “雙碳”戰略貢獻中國數據，是我國踐行支持全球氣候變化研究的重要舉(ju) 措。

圖2 陳衛標在進行產(chan) 品測試

薪火相傳(chuan) ，培養(yang) 空間激光應用接班人

在陳衛標看來，航天工程是一項係統工程，每個(ge) 團隊及個(ge) 人都是其中不可或缺的一環。他常對團隊成員說：“做航天任務，最重要的就是認真、負責。”陳衛標曾連續3個(ge) 月睡在研究所的行軍(jun) 床上，為(wei) 保證完成國家空間站應用係統的研製和交付，身先士卒，踐行“特別能吃苦、特別能戰鬥、特別能攻關(guan) 、特別能奉獻”的載人航天精神。

從(cong) “嫦娥”探月到“大氣”一號，陳衛標團隊用20年時間，將中國空間激光器從(cong) “零的突破”推向“國際領先”。他們(men) 始終心懷國之大者，堅持科技創新，堅守探月精神和載人航天精神。團隊從(cong) 2001年成立時僅(jin) 有寥寥數人，到如今已壯大到200餘(yu) 人。從(cong) 單一空間激光器，發展到依托空間高性能激光器，延伸發展空間激光雷達遙感、空間激光通信以及空間科學等多個(ge) 應用係統。這支隊伍的成長是中國航天發展的最佳縮影。“國家航天任務越來越重，我們(men) 要讓更多年輕人挑大梁”，他把很多精力放在青年人培養(yang) 上，為(wei) 的是把航天精神傳(chuan) 承下去。

圖3 陳衛標在工作中

前瞻布局，驅動空間激光未來發展新方向

正如陳衛標所言：“激光照亮的不隻是深空，還有中國科技自立自強的未來。”從(cong) “嫦娥”一號到“嫦娥”七號，從(cong) 月球探測、火星探測，再到對地觀測，在這條星辰征途上，陳衛標始終瞄準航天技術前沿，勇攀科學高峰，用科技創新書(shu) 寫(xie) 著航天人的精彩篇章。

陳衛標常說：航天任務必須嚴(yan) 謹，但不代表保守不創新。未來，他們(men) 聚焦國家需求，持續在深空探測、空間科學、對地觀測和空間安全等領域開拓創新。未來的空間激光技術將朝著更高精準化、更小型化、更智能化的方向發展，未來空間激光應用將更加豐(feng) 富，團隊將不斷探索創新，為(wei) 我國航天事業(ye) 的發展做出更大貢獻。