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軍工航天新聞

激光雷達:刺破蒼穹的“科學之光”

星之球科技 來源:中國科學報2013-12-11 我要評論(0 )   

每個(ge) 晴朗的夜間,居住在北京市八達嶺長城北側(ce) 延慶大榆樹鎮一帶的居民,總能看見兩(liang) 束美麗(li) 的光線從(cong) 地麵直射夜空。 這兩(liang) 束光線平行地從(cong) 地麵發出,點綴著郊區寧靜的夜晚。初...

        每個(ge) 晴朗的夜間,居住在北京市八達嶺長城北側(ce) 延慶大榆樹鎮一帶的居民,總能看見兩(liang) 束美麗(li) 的光線從(cong) 地麵直射夜空。

 

  這兩(liang) 束光線平行地從(cong) 地麵發出,點綴著郊區寧靜的夜晚。初見此景的人們(men) 以為(wei) 發出光線的地方一定是什麽(me) 神秘的基地,抑或是娛樂(le) 場所。了解門道的附近居民心裏清楚,這兩(liang) 束光線來自於(yu) 中國科學院延慶空間環境野外科學觀測站(以下簡稱延慶觀測站),它們(men) 是“科學之光”。

 

  近日,記者來到延慶觀測站,一探究竟。

 

  汽車行駛了一個(ge) 多小時,記者隨中科院空間科學與(yu) 應用研究中心工作人員一行到達了延慶觀測站。從(cong) 繁華熱鬧的都市來到一覽無餘(yu) 的郊區,溫度竟也下降了兩(liang) 三攝氏度。

 

  延慶觀測站位於(yu) 一所大專(zhuan) 院校的一角,與(yu) 農(nong) 田野地有一牆之隔。

 

  副站長田大偉(wei) 告訴記者,這裏無汙染、周邊環境安靜,特別適於(yu) 開展空間天氣探測,“對於(yu) 我們(men) 主要的科學儀(yi) 器來說,周邊沒有幹擾光源是最重要的”。

 

  在儀(yi) 器室裏,記者見到了觀測站的“主角”——中高層大氣探測激光雷達係統。

 

  在這個(ge) 僅(jin) 有800多平方米的小四合院裏,激光雷達“本尊”就占了三個(ge) 房間。它由激光發射機、光學接收機、轉台和信息處理係統等部件組成,是國家重大科技基礎設施項目“子午工程”的建設項目之一。

 

  觀測中高層大氣是這台激光雷達的主要任務。由於(yu) 能夠發射雙波長光線,它不僅(jin) 能觀測氣溶膠,還能觀測大氣的溫度、密度。

 

  “激光器將電脈衝(chong) 變成光脈衝(chong) 發射出去,通過準直係統,把光束打到反射鏡上,發射到空中,然後由1米口徑的望遠鏡接收空中的回波,通過光接收機把從(cong) 目標反射回來的光脈衝(chong) 還原成電脈衝(chong) ,再送到顯示器。”

 

  子午工程項目辦副主任劉正寬對這台激光雷達的原理可謂了如指掌,2009年建設台站時,他在這裏連續待了半年多的時間。

 

  在激光發射機的房間,劉正寬告訴記者,這是一個(ge) 潔淨度達到1000級的超淨間,“科研人員工作時要穿戴帽子、鞋套等裝備,因為(wei) 哪怕是一根頭發都會(hui) 影響觀測數據的準確性”。

 

  科研人員高鳳信則告訴記者,他們(men) 在激光雷達運行時,都要戴著眼鏡才能調試機器,“因為(wei) 激光對眼睛有一定傷(shang) 害,一不小心,就可能造成視網膜感光細胞和色素細胞死亡,這種傷(shang) 害是不可逆轉的”。

 

  對於(yu) 高鳳信來說,經過自己雙手操作、調試、守護出來的科學數據,最終為(wei) 研究中高層大氣的科研人員所用,會(hui) 有一種難以言說的滿足感。

 

  記者也了解到,通宵值夜班是高鳳信與(yu) 另一名實驗員張文震的“家常便飯”,因為(wei) 易受背景光、環境光的幹擾,激光雷達要在夜間才能正常工作。

 

  為(wei) 了實現觀測數據的連續性,隻要是晴朗的夜間,激光雷達就要開機。“光學觀測的儀(yi) 器不調會(hui) ‘跑’,小小的震動就會(hui) 發生精準度的偏移,因此在開機時需要工作人員實時盯著數據,一發現異常就要及時調試。”

 

  據記者了解,延慶觀測站一年能進行150到200天的觀測活動,“最長的一次觀測持續了一個(ge) 多星期”。延慶站激光雷達是子午工程五台激光雷達中開機時間最長的一台,而這也意味著科研人員一年裏有半年在值夜班。“我國研究中高層大氣的科學家以前隻能用國外的數據,子午工程建設以後才有了國產(chan) 的觀測數據,其背後是這些野外台站科研人員的艱辛工作。”劉正寬感歎。

 

  即將離開時,記者再度環視延慶站。在白天,這座小四合院是那麽(me) 的不顯眼,可在夜間,這裏發出的激光刺破蒼穹,猶如科學之光照亮遙遠的未知領域。

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