| | | 2016年08月16日 星期二
11
镜头纪实

领跑者“墨子号”

———团队融合助中国在量子科学领域占得先机


▲团队成员陈宇翱说:“潘建伟院士是这个项目的核心人物,正是他的积极推动使中国在量子科学领域有了立足之地。”
▲量子科学实验卫星工程总师徐博明(左一)和系统总师朱振才(左二)在发射塔架前向记者介绍情况。
▲量子卫星效果图。
▲上海航天技术研究院的技术人员在为发射量子卫星的长征二号丁运载火箭做准备。   马骥 摄
▲技术人员在进行卫星有效载荷光学性能测试。

(试验队供图)
▲上海微小卫星的研究团队在严缜细密地对量子卫星做检测。
▲发射测控指挥中心。

    摄影/本报记者 谢震霖 撰文/本报记者 许琦敏

    今天凌晨,在一声巨响中,长征二号丁运载火箭将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”顺利送入既定轨道。三个月后,它将与量子科学应用地面系统一起,组成人类有史以来最大的实验室,开展各种领先世界的量子通信和量子力学实验,并探索第二代激光通信。

    “墨子号”尚未升空,奥地利、德国、意大利、加拿大等国的科学家就已纷纷提出“参与后续实验”的请求。因为这个平台站达到了世界量子科学发展的最前沿。

    事实上,欧洲科学家比中国更早提出构建星地系统来验证量子通信原理的设想,是各种优势团队之间紧密无间的合作让中国科学家占得先机,在量子科学领域完成了一次从并跑到领跑的漂亮“冲刺”。

    科学决策实现领跑

    这几天,量子科学实验卫星首席科学家、中科院院士潘建伟的导师,奥地利著名量子科学家蔡林格也来到酒泉卫星发射基地,一是为了亲眼目睹“墨子号”升空,二是落实奥地利科学院、维也纳大学与中国科学院签订的量子通信合作协议。

    潘建伟师从蔡林格求学时,中国的量子通信还几乎是一片空白,而蔡林格已在欧洲开始量子通信光纤传输的实验。上世纪九十年代,欧洲科学家向欧洲太空局提出发射量子科学卫星的建议,由于欧空局决策缓慢,直到今年刚刚立项。而潘建伟学成回国,2003年提出设想后,即着手原理验证。2011年,量子科学实验卫星获得了中科院先导专项的立项。

    “我一直觉得,科学家有一种个人英雄主义,可直到做‘墨子号’我才发现,在团队的力量面前,个人太渺小了。”潘建伟说,正是来自全国的十多个优秀科研团队的鼎力合作,才使得“墨子号”成为世界首颗上天的量子科学实验卫星,也使中国在量子通信领域得以领跑世界。

    他说,在欧洲,虽然有不少优秀的科研小组,但分属于不同国家,因此相互之间的合作并不方便。而在中国,要找到各种擅长不同技术的优秀团队很容易,“如果不是回国,‘墨子号’不可能那么快上天。”

    团队合作携手攻关

    量子科学卫星工程是一个庞大的系统:中科院国家空间科学中心承担工程总体,并负责地面支撑系统;卫星系统由中科院微小卫星创新研究院负责,其中有效载荷由中科院上海技术物理研究所、中科大、中科院上海光机所研制;运载火箭系统总体由上海航天技术研究院承担;发射场系统由北京特种工程设计研究院负责;测控系统由北京跟踪与测量技术研究所负责;科学应用系统则由中科大担纲,光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台共同参与。

    “如果没有相互之间的充分信任与配合,如此高难度的工程很难这么快取得成功。”卫星工程常务副总设计师兼卫星总指挥王建宇说,科学与技术在这里得到了很好的融合。

    早在青海湖畔做星地实验验证时,中科大和技物所的团队就几乎吃住在一起。研发载荷时,买来的商用单光子探测器碰到了“上天”难题---经受不住高能粒子的轰击。降低轨道避开辐射带、用金属钽进行隔离,这都只能增加几周的寿命。中科大团队从科学原理入手,想出了解决办法:用-40℃至-60℃的低温来延长器件寿命。王建宇说,如果团队之间只是单纯的任务委托关系,没有齐心协力做好事的共同理想,就不会有今天的“墨子号”。

    除了4个主要载荷,“墨子号”上还有一个第五分系统---相干激光通信载荷。这是一台尝试探索第二代激光通信的设备,本来并没有计划出现在“墨子号”上。研制这个载荷的是中科院上海光学精密机械研究所,他们在为量子密钥通信机、量子纠缠分发机提供信标光源的同时,提出了“加一个载荷”的设想。此时,卫星研发已启动一年多,加载荷就要赶进度,要冒这个风险吗?没有任何推诿,技物所和中科大都积极帮助光机所达成这个“心愿”。光机所副所长陈卫标说,如果研究团队各自为政,第二代激光通信试验必将推迟。 

    基层影像报告

上海报业集团 版权所有