從古至今,科技工作者從未停止對光的探索和研究。國防科技大學研究員、博士生導師鄒宏新便是其中之一。他帶領(lǐng)團隊長期研究空間引力場對中國空間站冷原子光鐘產(chǎn)生的相對論紅移效應(yīng)。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際期刊《美國物理評論A》上。
“我們所做的工作,都是為揭開光的秘密,讓光學技術(shù)應(yīng)用于更多領(lǐng)域?!编u宏新日前在接受科技日報記者采訪時說。
“一定要擒住‘攔路虎’”
2022年10月31日,搭載空間站夢天實驗艙的長征五號B遙四運載火箭在我國文昌航天發(fā)射場發(fā)射。
當時,鄒宏新和團隊成員在場外觀看。他們參與研制的世界首臺空間冷原子光鐘隨夢天實驗艙一同升空。
鄒宏新介紹,光鐘是一種基于原子或離子光學躍遷來實現(xiàn)計時的裝置,具有超高精度和穩(wěn)定性。把這臺光鐘送上天相當于在太空裝了一臺高精度時鐘,為空間科學實驗、衛(wèi)星導航提供重要支撐。
時間回溯至2018年5月。當時,夢天實驗艙空間光鐘項目已立項兩年,但關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)依舊沒有完成,遲遲無法進入初樣研制階段。最大的“攔路虎”就是基于空間應(yīng)用的半導體激光器。
關(guān)鍵時刻,鄒宏新團隊臨危受命?!拔覀円欢ㄒ茏∵@只‘攔路虎’,把世界首臺光鐘送上天?!编u宏新說。
當時,團隊人數(shù)不多,但攻關(guān)任務(wù)繁重,一個人要當三個人用,每個人都在超負荷工作。為了降服“攔路虎”,他們提出類同步調(diào)諧外腔半導體激光器研制方案,并開展了一系列試驗,最終證明該方案可行。
2018年11月,鄒宏新團隊協(xié)助科學總體單位完成了空間光鐘關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)驗收工作,項目進入初樣研制階段。2019年10月,國防科技大學作為共同承研單位,加入國家空間站光鐘分系統(tǒng)研制隊伍。
“把大象裝進冰箱里”
在研制階段,鄒宏新團隊在地面實驗室對涉及光鐘的關(guān)鍵技術(shù)進行研究和驗證。光鐘的儀器設(shè)備和光學系統(tǒng)零件能夠塞滿整個實驗室。
“要把光鐘送上天,需把成堆的儀器設(shè)備和光學組件按照功能單元集成到兩個0.1立方米的箱子里。這相當于要把大象裝進冰箱里,難度頗大?!编u宏新說。
憑借在電路方面的技術(shù)積累,鄒宏新很快就拿出集成方案,并據(jù)此畫好了三維設(shè)計圖?!爱敃r,在光鐘領(lǐng)域,90%以上的設(shè)備依賴進口。我希望借此機會,實現(xiàn)光鐘儀器設(shè)備和光學組件的國產(chǎn)化?!彼f。
當鄒宏新拿著設(shè)計圖向上級部門匯報時,在場專家非常驚訝?!?00%自主研制,專家不確定這樣的想法能否實現(xiàn)。”他說。
鄒宏新沒有多說,他想用行動證明。
研制過程中,鄒宏新不放過每個細節(jié),帶頭解決網(wǎng)口和USB傳輸?shù)刃〖夹g(shù)問題,使光鐘電控系統(tǒng)上萬個元器件無一出現(xiàn)差錯。最終,光鐘所有儀器設(shè)備和光學組件均為自研,光鐘系統(tǒng)做到了自主可控。
進入正樣研制階段,鄒宏新帶領(lǐng)團隊成員與國家授時中心量子頻標研究室研究員常宏團隊合作,在實驗室進行裝機調(diào)試。整整8個月,他們吃住都在實驗室。
鄒宏新把一張單人折疊床放在實驗室辦公桌旁?!皩嵲诶哿?,我就躺下打個盹,休息好了接著干。那段時間,我基本沒怎么出過實驗室?!编u宏新回憶。
2022年10月,光鐘研制成功,并作為時間基準載荷被裝入火箭。
“只有深入一線才能成長”
科研之余,鄒宏新把大量時間和精力都用在人才培養(yǎng)上。
鄒宏新講解科學原理,從不照本宣科。他會把艱深的知識放到工程實際案例中,用講故事的方式,把蘊含其中的原理講出來。
“理論最終要應(yīng)用于實踐,得幫助我們解決實際問題?!编u宏新說,“人才只有深入一線才能成長。一有項目,我就讓年輕人參與其中,使他們有上手的機會。否則理論和模型做得再好、再精細,碰到大項目,還是會有許多問題?!?/p>
“鄒老師常帶著我們做小項目?!编u宏新的學生沈詠回憶,“在參與項目過程中,我們逐漸學會了如何分析和解決問題?!?/p>
鄒宏新回憶,他剛接觸光鐘時,量子技術(shù)研究炙手可熱,但他并沒有盲目跟風,選擇那些好發(fā)文章、好出成果的方向,而是選擇了一個冷門、技術(shù)難度高但應(yīng)用價值大的方向——光頻原子鐘。
“這個方向太‘冷’了,能找到的資料非常有限。最初的科學探索非常艱難,每項關(guān)鍵技術(shù)都需要好幾年才能突破。”鄒宏新的學生張祥回憶,“當年,為了解決一個技術(shù)問題,我們跟著鄒老師幾乎把全國相關(guān)的科研院所都跑遍了?!?/p>
十多年來,鄒宏新先后培養(yǎng)出省部級優(yōu)秀碩、博士研究生20余名?!败娦W員必須能用所學知識服務(wù)部隊,成為專業(yè)化新型軍事人才?!编u宏新說。
光鐘上天后,鄒宏新和團隊成員并未停下腳步?!白罱K的目標還沒有實現(xiàn)?!编u宏新說,他們希望利用光鐘相關(guān)技術(shù)服務(wù)社會,讓光鐘“照亮”更多角落。
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