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      加快打造原始創(chuàng )新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

      ——習近平總書(shū)記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

      面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰場(chǎng)、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng )新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

      ——中國科學(xué)院辦院方針

      首頁(yè) > 學(xué)者風(fēng)采

      經(jīng)過(guò)10余年持續攻關(guān),中國科學(xué)院國家天文臺愛(ài)因斯坦探針衛星項目團隊攻克一系列關(guān)鍵技術(shù)

      追夢(mèng)星海 捕捉宇宙“焰火”

      2024-05-27 人民日報 吳月輝
      【字體:

      語(yǔ)音播報

      黨的二十大報告提出:“加快建設國家戰略人才力量,努力培養造就更多大師、戰略科學(xué)家、一流科技領(lǐng)軍人才和創(chuàng )新團隊、青年科技人才、卓越工程師、大國工匠、高技能人才?!?/strong>

      在加快推進(jìn)高水平科技自立自強的進(jìn)程中,我國涌現出一批優(yōu)秀的科技創(chuàng )新團隊。今年5月30日是第八個(gè)“全國科技工作者日”,本版今起推出“走近優(yōu)秀創(chuàng )新團隊”系列報道,展示不同領(lǐng)域的科技工作者愛(ài)國奉獻、勇攀高峰的創(chuàng )新歷程和精神風(fēng)貌。

      ——編??者


      愛(ài)因斯坦探針衛星效果圖。中國科學(xué)院國家天文臺、歐洲航天局供圖

      今年1月9日15時(shí)03分,我國在西昌衛星發(fā)射中心使用長(cháng)征二號丙運載火箭,成功將愛(ài)因斯坦探針衛星發(fā)射升空,衛星順利進(jìn)入預定軌道,發(fā)射任務(wù)獲得圓滿(mǎn)成功。發(fā)射前夕,愛(ài)因斯坦探針衛星項目團隊在西昌衛星發(fā)射中心的試驗廠(chǎng)房合影留念。中國科學(xué)院國家天文臺供圖

      4月27日,隨著(zhù)愛(ài)因斯坦探針衛星首批在軌科學(xué)探測圖像的正式發(fā)布,中國科學(xué)院國家天文臺研究員袁為民一直懸著(zhù)的心終于放下了。

      這顆由中國科學(xué)院牽頭、多個(gè)國際團隊參與研制的空間科學(xué)衛星不負眾望,成功“抓拍”到轉瞬即逝的宇宙“焰火”。短短3個(gè)多月,愛(ài)因斯坦探針衛星就已探測到新的暫現源(宇宙中突然出現并迅速消失的天體)17例、恒星耀發(fā)168例,并引導國際上多個(gè)望遠鏡開(kāi)展了跟隨觀(guān)測。

      作為愛(ài)因斯坦探針衛星首席科學(xué)家,袁為民難掩興奮:“首批發(fā)布的在軌探測圖像證明了這顆衛星能夠以很高的靈敏度尋找暫現源?!?/p>

      成績(jì)背后離不開(kāi)中國科學(xué)院國家天文臺愛(ài)因斯坦探針衛星項目團隊多年的努力與奮斗,他們在衛星載荷、科學(xué)應用系統研制中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。從2011年最初成立時(shí)的3個(gè)人,到2024年1月衛星發(fā)射時(shí)的30多人,這支年輕的科研團隊在袁為民帶領(lǐng)下,成功突破一系列關(guān)鍵探測技術(shù),把夢(mèng)想變成現實(shí)。

      勇創(chuàng )新——

      不畏懼,攻難關(guān)

      太空中的愛(ài)因斯坦探針衛星,像一朵盛開(kāi)的雙蕊荷花,12片“花瓣”每一片都是一臺特殊的X射線(xiàn)望遠鏡。

      根據設計,愛(ài)因斯坦探針衛星的主要科學(xué)目標之一是發(fā)現宇宙中的X射線(xiàn)暫現源和劇變天體,監測已知天體的活動(dòng),探究這些現象的性質(zhì)及相關(guān)物理機制。

      然而,宇宙中的X射線(xiàn)爆發(fā)現象通常會(huì )在短時(shí)間內出現和消失,就像宇宙中轉瞬即逝的“焰火”。這種宇宙“焰火”隨機出現,很難預測,要想及時(shí)捕捉到,并非易事。

      “這就需要望遠鏡設備的視場(chǎng)越大越好,因為視場(chǎng)越大,看到隨機事件的可能性越大?!睂捯晥?chǎng)X射線(xiàn)望遠鏡光學(xué)系統負責人、中國科學(xué)院國家天文臺研究員張臣說(shuō),“但另一方面,為了看到比以往更弱的爆發(fā)現象,就需要使用聚焦成像的技術(shù)。而傳統的X射線(xiàn)聚成像望遠鏡的視場(chǎng)非常小。這兩者是一個(gè)矛盾?!?/p>

      如何解決這個(gè)矛盾?

      1979年,國外科學(xué)家從龍蝦眼球結構中獲得靈感,提出模擬龍蝦眼制造望遠鏡,讓X射線(xiàn)通過(guò)球面上指向同一個(gè)球心的大量微孔反射聚焦成像。然而,這項技術(shù)難度非常高。

      2010年,中國科學(xué)院國家天文臺X射線(xiàn)成像實(shí)驗室開(kāi)始開(kāi)展龍蝦眼微孔X射線(xiàn)成像光學(xué)應用技術(shù)的研發(fā)。在此基礎上,2011年,袁為民決定帶領(lǐng)團隊向這一難題發(fā)起挑戰,自主研制愛(ài)因斯坦探針衛星的核心載荷——寬視場(chǎng)X射線(xiàn)望遠鏡。

      在寬視場(chǎng)X射線(xiàn)望遠鏡上,每片“龍蝦眼”鏡片由近100萬(wàn)個(gè)方形玻璃方管拼接而成,每個(gè)玻璃方管的孔徑只有40微米,壁厚僅8微米,連一根細發(fā)絲也插不進(jìn)。

      每項指標幾乎都接近參數極限。為了達到目標,項目團隊苦思冥想各種解決方案,其間遭遇接二連三的困難。最緊張的時(shí)候,團隊每天從清晨奮戰到凌晨3點(diǎn),連續堅持了3個(gè)月。

      經(jīng)過(guò)多輪攻關(guān),完全國產(chǎn)化的“龍蝦眼”望遠鏡終于研制成功,觀(guān)測靈敏度和空間分辨率相比同類(lèi)型設備提升10倍以上。

      “在長(cháng)達7年的研制過(guò)程中,科學(xué)家與工程師經(jīng)過(guò)了無(wú)數次磨合,載荷指標也進(jìn)行了多次升級?!睆埑颊f(shuō),“我們超越極限、追求卓越的科學(xué)理念是一致的,未來(lái)研制團隊還將攜手挑戰更高的目標?!?/p>

      敢擔當——

      有勇氣,扛重任

      今年1月9日,在衛星發(fā)射前半小時(shí),還有一項重要的工作需要去完成,就是取下寬視場(chǎng)X射線(xiàn)望遠鏡的保護蓋。

      袁為民說(shuō):“想要完成這項工作可不容易,需要冒極大的風(fēng)險?!?/p>

      為了保證望遠鏡的潔凈度,寬視場(chǎng)X射線(xiàn)望遠鏡的保護蓋需要在臨近發(fā)射前才能取下來(lái)。但是,那時(shí)整個(gè)衛星都被裝進(jìn)整流罩中,只能通過(guò)整流罩的一個(gè)小窗口取下來(lái)。

      團隊中兩名膽大心細的年輕人馬嘯浩和陳異凡,毅然承擔了這項艱巨任務(wù)。

      整流罩的小窗口距離地面大概有7層樓高,他們需要通過(guò)塔架爬上去,然后手持一種特殊裝置,用類(lèi)似“釣魚(yú)”的方式,把保護蓋取下來(lái)。

      “發(fā)射前半小時(shí),火箭已經(jīng)加注燃料,所以摘取鏡蓋的動(dòng)作要盡快完成、人員要盡快撤離?!痹瑸槊裾f(shuō),為此兩位年輕人前期進(jìn)行了多次訓練。

      衛星發(fā)射當天,經(jīng)過(guò)小心翼翼的操作,馬嘯浩和陳異凡最終圓滿(mǎn)完成了任務(wù),在場(chǎng)的人都被他們的勇氣與擔當深深打動(dòng)。

      除了勇氣與擔當,還要敢于嘗試和鉆研新技能。

      張臣負責裝配“龍蝦眼”時(shí),鏡片和架子之間有一條很小的縫兒,需要用特殊的封裝膠手工填上。

      “這項工作是張臣一個(gè)人純手工完成的?!眹姨煳呐_研究員、愛(ài)因斯坦探針衛星科學(xué)應用系統總師劉元說(shuō)。劉元和張臣一個(gè)辦公室,對此記憶猶新:“那段日子里,張臣每天早早來(lái)到單位,在實(shí)驗室里默默‘填縫’,一直干到很晚才離開(kāi)?!?/p>

      劉元還跟張臣開(kāi)玩笑:“有了這門(mén)新手藝,以后可以去做瓷磚美縫了?!?/p>

      和張臣的工作不同,劉元的工作主要包括兩項:一是對衛星進(jìn)行日常的監測,二是負責對衛星的觀(guān)測數據進(jìn)行處理和分析?!拔覀儠?huì )把原始的數據進(jìn)行解包,然后生成相應的科學(xué)數據產(chǎn)品,包括這些暫現源的能譜和光面的信息以及圖像,供科學(xué)團隊進(jìn)行更深入地分析?!眲⒃f(shuō)。

      他介紹,今年6月到7月期間,團隊將繼續進(jìn)行衛星在軌測試,之后轉入在軌科學(xué)運行階段。

      講奉獻——

      不言苦,沖在前

      愛(ài)因斯坦探針衛星從研制到發(fā)射,每成功邁出一步,都離不開(kāi)團隊成員的協(xié)作和奉獻。

      衛星成功發(fā)射前的一次天氣“險情”,讓團隊成員至今記憶猶新。

      當時(shí),衛星裝上火箭運到塔架上后就開(kāi)始下雨,氣氛頓時(shí)緊張起來(lái),大家的心一下提到了嗓子眼。

      袁為民解釋說(shuō):“一旦漏雨,通過(guò)充氮氣保護儀器潔凈度的措施將會(huì )受到影響?!?/p>

      怎么辦?團隊立刻實(shí)行檢查制度,每?jì)蓚€(gè)小時(shí)就派人到塔架上檢查線(xiàn)纜窗口是否漏雨。

      “目前下著(zhù)小雨,線(xiàn)纜窗口完好無(wú)漏雨,溫度19.94攝氏度、濕度39.52%,滿(mǎn)足要求”“這個(gè)時(shí)間雨停了,線(xiàn)纜窗口完好無(wú)漏雨,溫度19.69攝氏度、濕度40.56%,滿(mǎn)足要求”……在執行完檢查任務(wù)后,每名隊員都會(huì )及時(shí)在微信工作群里匯報結果,不放過(guò)每個(gè)細節。

      在各系統全力保障下,他們擔心的事沒(méi)有發(fā)生。

      自今年2月下旬載荷完全開(kāi)機以來(lái),愛(ài)因斯坦探針衛星就源源不斷地傳回觀(guān)測數據。

      3月15日,愛(ài)因斯坦探針衛星探測到一個(gè)快速X射線(xiàn)暫現源后,引起全球天文學(xué)家的關(guān)注。

      “我們迅速組織了6場(chǎng)全球討論會(huì )?!眻F隊成員孫惠說(shuō),“但討論會(huì )的時(shí)間窗口太難約了。平衡之后,我們不得不約在北京時(shí)間晚上9點(diǎn)開(kāi)會(huì ),導致中方的科研人員常常討論到半夜。盡管如此,大家也沒(méi)有任何怨言?!?/p>

      在奉獻中,年輕人也獲得了成長(cháng)。

      “人生難得有機會(huì )做這種極具挑戰性的科學(xué)項目?!眻F隊成員劉禾陽(yáng)格外珍惜這次機會(huì ),“我堅信,我們的工作將為人類(lèi)探索更多宇宙奧秘提供有力支撐?!?/p>

      (原載于《人民日報》 2024-05-27?19版)

      打印 責任編輯:侯茜

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