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軍工航天新聞

寧願用這一生去追求——記哈工大衛星激光通信研究團隊

星之球科技 來源:哈工大新聞網2012-03-06 我要評論(0 )   

哈工大報訊(吉星/文 馮(feng) 健/圖)20年,在曆史不舍晝夜的長河裏隻不過是一朵小小的浪花;20年,在人生白駒過隙的旅程中卻能鑄就一座永遠的豐(feng) 碑。在哈工大,有這樣一群人,...

       哈工大報訊(吉星/文 馮(feng) 健/圖)20年,在曆史不舍晝夜的長河裏隻不過是一朵小小的浪花;20年,在人生白駒過隙的旅程中卻能鑄就一座永遠的豐(feng) 碑。在哈工大,有這樣一群人,他們(men) 把國家需要的一項尖端技術作為(wei) 自己畢生的事業(ye) 去追求,為(wei) 之不懈奮鬥了20年。

2012年3月2日,北京,海洋二號衛星在軌交付使用。
      對衛星在軌工程遙測數據的判讀和分析表明:我國首次自主創新研發、具有自主知識產(chan) 權的星地激光通信星上終端性能優(you) 於(yu) 國際同類產(chan) 品水平,星地激光通信鏈路性能達到國際領先水平。
      承擔星地激光通信試驗項目的就是哈爾濱工業(ye) 大學空間光通信技術研究中心的馬晶、譚立英教授團隊。在這項試驗中,馬晶擔任“海洋二號”衛星副總設計師,負責星地激光通信試驗係統,譚立英任係統總指揮。
      從(cong) 1991年的一篇碩士畢業(ye) 論文到今天的世界首次星地直接探測高速激光鏈路試驗的圓滿成功,馬晶、譚立英帶領他們(men) 的團隊用20年的堅守與(yu) 執著、攻堅與(yu) 奉獻,實現了星地激光通信瞄準、捕獲、跟蹤等核心技術的綜合運用。“瞄得準、捕得快、跟得牢”又何嚐不是這支團隊的生動寫(xie) 照呢?

“瞄得準”——小教師挑戰大課題

      星地激光通信技術到底有多難?打個(ge) 比方,移動的針尖要對準移動的麥芒,其難度可想而知,而星地激光通信比這個(ge) 還要難上百倍。
可是,如果說這項尖端技術在中國的發展,僅(jin) 僅(jin) 起因於(yu) 一篇碩士論文,你會(hui) 不會(hui) 覺得不可思議?
1991年的秋天,哈工大物理係的一名年輕教師,為(wei) 準備碩士論文,隻身從(cong) 哈爾濱來到北京。在資料文獻浩如煙海的北京圖書(shu) 館內(nei) ,一篇關(guan) 於(yu) 衛星激光通信技術的外國文獻進入了她的視野。當通讀完全篇論文之後,她被深深地吸引了,立刻意識到衛星激光通信是一個(ge) 國際前沿的研究領域,中國未來也一定需要衛星激光通信技術。
“是的!這就是我要研究的方向了!”她暗下決(jue) 心。憑著科學的直覺和敏感性,她已隱隱的感覺到,衛星激光通信技術也許會(hui) 成為(wei) 她一生為(wei) 之奮鬥的事業(ye) 。
她,就是譚立英。
可是,衛星激光通信技術的基本原理是什麽(me) ?關(guan) 鍵技術有哪些?突破口在哪裏?
……
帶著興(xing) 奮的心情和一係列未知難題,譚立英歸心似箭地回到哈工大,迫不及待地把自己的想法告訴了丈夫馬晶。
馬晶畢業(ye) 於(yu) 哈工大物理係,曾在世界上最大型的粒子物理學實驗室——歐洲核子中心作訪問學者。因為(wei) 他的科研工作能力十分突出,在國外有很好的發展空間,但他覺得自己的事業(ye) 和家庭在中國,於(yu) 是放棄了優(you) 越的科研條件,毅然回到哈工大,成為(wei) 物理係的一名講師。
在認真分析了譚立英帶回來的有限資料後,馬晶沉默了。
此時,國外對這項技術的細節進行了嚴(yan) 格的封鎖,而在中國,衛星微波通信尚不十分成熟,更不用說更超前的衛星激光通信技術了。進行這項研究,好似天方夜譚,一個(ge) 人的力量能夠支撐起這樣一個(ge) 華麗(li) 而沉重的夢想嗎?
“咱們(men) 一起來做吧。”思考良久,馬晶打破了沉默,一句看似輕描淡寫(xie) 的話為(wei) 這個(ge) 決(jue) 定“一錘定音”。從(cong) 此,他們(men) 一起走上了衛星激光通信研究的道路——這是一條在中國還沒有人走過而且充滿荊棘和險阻的道路,但這又是一條必須有人去探索的路。
這一年,馬晶35歲,譚立英34歲。
萬(wan) 事開頭難,有了目標,可怎樣實現呢?這個(ge) 畢業(ye) 論文題目雖然極具前瞻性和創新性,但挑戰性和難度太大了。然而導師的堅決(jue) 否定沒有阻止他們(men) ,專(zhuan) 家們(men) 的善意提醒沒有阻止他們(men) ,一窮二白的實驗條件也沒有阻止他們(men) ……
錢三強曾說,古往今來,凡成就事業(ye) 對人類有所作為(wei) 的,無不是腳踏實地艱苦攀登的結果。馬晶和譚立英就是如此。研究起步時,沒有實驗室,他們(men) 就從(cong) 學校爭(zheng) 取到了一間地下室;缺乏儀(yi) 器,他們(men) 就從(cong) 係裏要來淘汰的設備,自己動手修理好;經費不足,他倆(lia) 就拿出自家省吃儉(jian) 用攢下的“私房錢”……“既然選擇了遠方,就隻顧風雨兼程。”這句話放在馬晶和譚立英的身上,再合適不過了。
是創新還是盲動?是堅守還是偏執?麵對質疑,他們(men) 在20年後的今天給出了圓滿的答案。

“捕得快”——小論文演繹大文章

20年很長,但是在很多專(zhuan) 家眼中,從(cong) 基礎研究到工程化研究,再到空間試驗,僅(jin) 用20年的時間已經是很快了。
是他們(men) 找到了捷徑,還是機遇眷顧了他們(men) ?
從(cong) 1991年到1995年,1000多個(ge) 日日夜夜,無數次的論證和試驗,他們(men) 終於(yu) 完成了衛星激光通信的概念研究和單元技術研究,並初步掌握了關(guan) 鍵技術。1995年,譚立英順利通過碩士論文答辯。但是,這項研究早已超越了單純的畢業(ye) 論文的意義(yi) ,作為(wei) 馬晶和譚立英心儀(yi) 的畢生事業(ye) ,衛星激光通信的研究還要繼續做下去。
困難再一次擺在了他們(men) 麵前。
前期的研究已經讓他們(men) 傾(qing) 其所有,投入了自家的兩(liang) 萬(wan) 多元,這是他們(men) 多年的積蓄,如果繼續投入,他們(men) 真的就要“傾(qing) 家蕩產(chan) ”了。
世上沒有絕望的處境,隻有對處境絕望的人。1995年秋天,就在快要“走投無路”的時候,譚立英又想到主動出擊,去當時的航天部爭(zheng) 取支持。
航天部的有關(guan) 負責同誌得知她的情況後,建議她去拜訪航天五院的薑昌老先生。薑昌老先生又把她引薦給陳芳允院士——中國衛星測量、控製技術的奠基人之一、“兩(liang) 彈一星功勳獎章”獲得者。在閱讀了譚立英的畢業(ye) 論文、了解了他們(men) 所做的工作之後,陳芳允院士深受感動,激動地說:“你們(men) 做得非常好!國家需要激光通信,也一定會(hui) 支持你們(men) 的研究工作。希望你們(men) 能繼續做下去,不要有任何顧慮。”
1996年,時任哈工大副校長的強文義(yi) 教授找到馬晶和譚立英,詢問研究進展,鼓勵他們(men) 刻苦攻關(guan) 。學校向他們(men) 提供了5000元的科研基金,支持前期項目探索研究,解決(jue) 了燃眉之急。1997年學校又拿出2.5萬(wan) 元的航天基金支持他們(men) 的研究工作。同年,他們(men) 獲得了航天五院8萬(wan) 元的預研基金支持。有了專(zhuan) 家的認可,學校和上級部門的支持,他們(men) 的研究有了堅強的後盾和更大的動力。
單絲(si) 不成線,獨木不成林。為(wei) 了更好地開展研究工作,馬晶和譚立英逐漸組建起了屬於(yu) 自己的科研團隊。他們(men) 將自己掌握的全部技術毫無保留地傳(chuan) 授給課題組的新人,手把手地帶出了一批青年骨幹,將一個(ge) 研究方向變成了整個(ge) 團隊的事業(ye) 追求。曆經20年,團隊已經從(cong) 最初的兩(liang) 個(ge) 人發展成為(wei) 由百餘(yu) 名師生組成的3個(ge) 層次的科研梯隊。
第二梯隊的骨幹教師於(yu) 思源教授在1996年剛剛讀碩士時,還不知道衛星激光通信為(wei) 何物,如今已經成長為(wei) 星地激光鏈路試驗現場總指揮;現場副總指揮韓琦琦副教授,從(cong) 1998年選擇馬晶做導師指導自己的本科畢業(ye) 論文開始,一直從(cong) 事衛星激光通信技術的研究。第三梯隊中的俞建傑、宋義(yi) 偉(wei) 、王強、付森、薑義(yi) 君、楊清波、柳青峰、吳世臣、楊中華等年輕人也已經成為(wei) 能夠獨擋一麵的技術骨幹。#p#分頁標題#e#
這個(ge) 研究團隊中的每個(ge) 成員都把衛星激光通信事業(ye) 當成自己矢誌不渝的追求,天天“綁”在一起工作。為(wei) 了按時完成進度,他們(men) 恨不得把一分鍾掰成兩(liang) 分鍾過,平時根本沒有周末,過年過節也難得休息。
“我們(men) 的工作時間緊,任務重,人手少,就連結婚也得看科研和工程的進度。如果時間有衝(chong) 突,婚期就得為(wei) 工作讓路。我們(men) 這些新郎官往往都是第一天回家,第二天結婚,第三天就回來。”韓琦琦說。
於(yu) 思源的婚禮不僅(jin) 舉(ju) 辦得非常倉(cang) 促,就連孩子出生當天,為(wei) 了不影響工程進度節點而忙碌在實驗室裏不肯走。還是譚立英把他“趕”到醫院——“哪能妻子生孩子,丈夫不在身邊的!”為(wei) 了不影響科研任務,再加上頻繁的加班,孩子出生後他也沒時間照顧。
馬晶和譚立英白天在實驗室忙了一整天,晚上回家後還經常要查閱資料、審閱學生論文,有時候為(wei) 了趕研究報告的進度,兩(liang) 人隻能輪流休息。長期沒有規律的生活和睡眠不足,導致譚立英身體(ti) 嚴(yan) 重透支,有時走路都能摔倒。
在馬晶和譚立英的影響下,課題組裏的每個(ge) 年輕人都充滿了幹勁,全身心地投入到工作中去。為(wei) 了調整一個(ge) 光學元件的位置,好多人經常圍著光學平台,彎著腰一幹就是兩(liang) 三個(ge) 小時。當他們(men) 把精細的角度調整到位時,才發現腰已經直不起來了。在測試攻關(guan) 階段,大家常常夜以繼日地一調就是幾個(ge) 月。“樣機對振動和溫度都非常敏感,因此我們(men) 一般選擇在後半夜調試。那個(ge) 時候,我們(men) 經常整夜睡在實驗室裏,幾個(ge) 人輪流調試”,於(yu) 思源說。雖然條件如此艱苦,但他們(men) 當時並沒有覺得苦,反而覺得這是個(ge) 挑戰。
……
在項目研製過程中,這樣的故事數不勝數。正是在這種執著精神的支撐下,2000年,衛星激光通信研究團隊的基礎研究終於(yu) 取得了階段性的成果,他們(men) 承擔的相關(guan) 預研項目在北京通過了鑒定。鑒定專(zhuan) 家委員會(hui) 認為(wei) ,其技術水平和研究成果為(wei) 國內(nei) 領先,達到國際先進水平。
成功沒有讓這個(ge) 團隊停下腳步,反而激勵他們(men) 向更高的目標邁進,他們(men) 決(jue) 定向工程化研究進軍(jun) 。更高的目標提出了更高的要求。衛星激光通信本身就是一個(ge) 跨學科的技術,要進行工程化研究,更需要多學科的協作攻關(guan) 。在項目實施過程中,他們(men) 緊緊依靠學校紮實的技術基礎和學科優(you) 勢,發揮多學科協作攻關(guan) 的傳(chuan) 統,形成了以衛星激光通信技術為(wei) 引導,包括光電子、精密機械、控製和電氣工程等多個(ge) 學科組成的聯合創新團隊。
在原國防科工委等上級部門的支持下,經過5年的刻苦攻關(guan) ,衛星激光通信研究團隊實現了一次又一次零的突破:他們(men) 研發完成了星地激光鏈路的星上光通信終端樣機、衛星激光通信地麵動態演示驗證測試係統、集成化衛星激光通信終端高精度測試校準儀(yi) ……2005年11月,民用航天工程預研項目在驗收時得到了評審專(zhuan) 家組的一致好評。同時專(zhuan) 家們(men) 也提出了新的要求——向工程化空間試驗階段進軍(jun) 。
2007年1月,海洋二號衛星工程項目獲得原國防科工委的立項批複,並確定在海洋二號衛星上進行星地激光通信試驗。於(yu) 是,衛星激光通信研究團隊開始了利用海洋二號衛星進行星地激光鏈路試驗的工作。又是一個(ge) 5年,他們(men) 建立了衛星激光通信技術重點學科實驗室、按期交付了星地激光鏈路的星上光終端正樣、在國際上首次成功進行了星地直接探測高速激光通信試驗……
科研團隊在研究的基礎上出版了係統的衛星光通信理論專(zhuan) 著,建立了先進的衛星激光通信係統理論體(ti) 係,填補了國內(nei) 外該領域的空白,還獲得了多項國防科工委科技進步獎和一項國家技術發明二等獎。
2011年11月24日,世界上首次星地直接探測高速激光通信鏈路新技術試驗取得圓滿成功。這標誌著我國衛星激光通信技術的應用取得了重大突破,是衛星高速實時激光通信技術發展的裏程碑。我國的星地激光鏈路終端因此直接跨入國際先進終端行列,在衛星激光通信領域達到國際領先水平,為(wei) 我國下一代高速衛星激光通信奠定了基礎。
這一年,馬晶55歲,譚立英54歲。

“跟得牢”——“小光斑”凝聚大團隊

“跟上了!跟上了!一直在牢牢地跟著!”
2011年10月25日早6時,我國首次星地激光鏈路雙向捕獲跟蹤試驗正式開始。海洋二號衛星以時速2萬(wan) 多公裏的速度向我國上空疾馳而來,過頂隻有幾分鍾,衛星光信號與(yu) 地麵光信號必須迅速精確對準,實現快速雙向捕獲、鏈接並跟蹤,每個(ge) 步驟都不能失誤。僅(jin) 11秒,地麵終端成功捕獲到星上終端發出的光信號,期待已久的“小光斑”終於(yu) 出現在屏幕上——這,意味著試驗的成功。馬晶、譚立英一直緊盯監測屏幕的眼睛濕潤了,團隊的小夥(huo) 子們(men) 情不自禁地高呼著將帽子拋向天花板。
試驗成功後,譚立英親(qin) 自做了6個(ge) 菜,慰勞團隊成員,回憶起這些年的艱辛和付出,隻有他們(men) 自己能夠體(ti) 會(hui) 。當年,為(wei) 了尋求支持,譚立英帶著碩士論文和幾十袋方便麵住進了北京的招待所。為(wei) 了調研、查找資料,常常往返於(yu) 哈爾濱和北京之間,他們(men) 乘火車都是坐硬座。
是什麽(me) 讓他們(men) 在這麽(me) 艱苦的條件下依然堅守理想?
“是哈工大,是衛星激光通信,是我們(men) 這個(ge) 不計得失與(yu) 名利的科研團隊,他們(men) 讓我舍不得也放不下。”韓琦琦說。他是家中的獨生子,父親(qin) 早逝,母親(qin) 獨自在北京。畢業(ye) 後他本有機會(hui) 回北京工作,照顧母親(qin) ,但他還是選擇了留下,繼續從(cong) 事衛星激光通信技術的研究。
“我們(men) 課題組就像一個(ge) 家,在這兒(er) 工作很開心。每個(ge) 人都特別認真負責,無論有多難,大家都毫無怨言,也從(cong) 不推卸責任。離開以後更加發現,我是離不開這個(ge) ‘大家庭’的,這是我回來的主要原因。”薑義(yi) 君是2010年畢業(ye) 的博士研究生,出去工作不到一年就又回到課題組,他說:“我舍不得離開大家。”
馬晶、譚立英帶得好,年輕人“跟得牢”。
衛星激光通信係統是一項複雜的工程,質量管理體(ti) 係在這個(ge) 複雜的工程係統中是重中之重。是什麽(me) 讓哈工大的科研質量管理體(ti) 係達到了航天工程的要求?是哈工大人的責任心,是哈工大“規格嚴(yan) 格,功夫到家”的優(you) 良傳(chuan) 統。
從(cong) 設計文件、資料的歸檔到元器件的采購、安裝調試的記錄等等,科研團隊都按照總體(ti) 單位的要求來完成。他們(men) 不僅(jin) 自己設計、自主研發了所需的專(zhuan) 用設備,還在實踐過程中檢驗和確定出了一套統一標準,為(wei) 光電器件的篩選建立了一個(ge) 可靠性保證平台。哈工大還在全國高校中率先建立起質量管理體(ti) 係,並通過了ISO9001質量體(ti) 係認證,成為(wei) 國內(nei) 第一所具有科研質保體(ti) 係的高校。
在質量和標準麵前,整個(ge) 團隊的責任意識同樣“跟得牢”。
王樹國校長說:“星地激光通信試驗在軌測試的成功,將對我國原始創新產(chan) 生重大影響。這次以激光作為(wei) 載體(ti) 實現高速率的信息傳(chuan) 輸將對我國信息技術產(chan) 業(ye) 的發展帶來不可估量的作用。這個(ge) 項目的難度之大超出了一般人的想象,但是在各方麵的支持下,我們(men) 的團隊依靠執著的信念、強烈的合作精神和樂(le) 觀的心態,取得了重大突破,這是一種協同創新。胡錦濤總書(shu) 記提出要積極推動協同創新,對高校而言,就是要把新的思想,新的發展形勢,新的人力、財力結合起來,實現新的跨領域組合。在中國社會(hui) 飛速發展的今天,這種形式十分必要。”#p#分頁標題#e#

回首20年,一路風雨兼程。在項目成功時,馬晶教授填詞一首,表達自己喜悅的心情和用一生去追求理想的信念:

賀新郎•賀星地激光鏈路試驗成功

披星戴月起。
望長空,覓遍星海,目斷千裏。
一點天光來霄漢,我自鎖定不移。
任憑星走疾如許!
茫茫太空一線穿,聽掌聲直上雲(yun) 霄裏!
看淨月、連天地。

日日奮戰夜色裏。
記不得,月圓月缺,春風又綠。
漫漫長路二十年,幾度風風雨雨。
到今朝,連通天地。
莫謂星地通如許,更星間鏈路待接續。
須仰視、深空裏。


馬晶向學校領導及相關(guan) 負責人介紹項目進展情況


馬晶(後排左二)、譚立英(後排左一)與(yu) 科研團隊在一起


馬晶、譚立英在指導團隊做科研
 

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