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軍工航天新聞

寧愿用這一生去追求——記哈工大衛(wèi)星激光通信研究團隊

星之球科技 來源:哈工大新聞網(wǎng)2012-03-06 我要評論(0 )   

哈工大報訊(吉星/文 馮健/圖)20年,在歷史不舍晝夜的長河里只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碑。在哈工大,有這樣一群人,...

       哈工大報訊(吉星/文 馮健/圖)20年,在歷史不舍晝夜的長河里只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碑。在哈工大,有這樣一群人,他們把國家需要的一項尖端技術作為自己畢生的事業(yè)去追求,為之不懈奮斗了20年。

2012年3月2日,北京,海洋二號衛(wèi)星在軌交付使用。
      對衛(wèi)星在軌工程遙測數(shù)據(jù)的判讀和分析表明:我國首次自主創(chuàng)新研發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權的星地激光通信星上終端性能優(yōu)于國際同類產(chǎn)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(yè)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(wèi)星副總設計師,負責星地激光通信試驗系統(tǒng),譚立英任系統(tǒng)總指揮。
      從1991年的一篇碩士畢業(yè)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、譚立英帶領他們的團隊用20年的堅守與執(zhí)著、攻堅與奉獻,實現(xiàn)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”又何嘗不是這支團隊的生動寫照呢?

“瞄得準”——小教師挑戰(zhàn)大課題

      星地激光通信技術到底有多難?打個比方,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還要難上百倍。
可是,如果說這項尖端技術在中國的發(fā)展,僅僅起因于一篇碩士論文,你會不會覺得不可思議?
1991年的秋天,哈工大物理系的一名年輕教師,為準備碩士論文,只身從哈爾濱來到北京。在資料文獻浩如煙海的北京圖書館內(nèi),一篇關于衛(wèi)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后,她被深深地吸引了,立刻意識到衛(wèi)星激光通信是一個國際前沿的研究領域,中國未來也一定需要衛(wèi)星激光通信技術。
“是的!這就是我要研究的方向了!”她暗下決心。憑著科學的直覺和敏感性,她已隱隱的感覺到,衛(wèi)星激光通信技術也許會成為她一生為之奮斗的事業(yè)。
她,就是譚立英。
可是,衛(wèi)星激光通信技術的基本原理是什么?關鍵技術有哪些?突破口在哪里?
……
帶著興奮的心情和一系列未知難題,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(yè)于哈工大物理系,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。因為他的科研工作能力十分突出,在國外有很好的發(fā)展空間,但他覺得自己的事業(yè)和家庭在中國,于是放棄了優(yōu)越的科研條件,毅然回到哈工大,成為物理系的一名講師。
在認真分析了譚立英帶回來的有限資料后,馬晶沉默了。
此時,國外對這項技術的細節(jié)進行了嚴格的封鎖,而在中國,衛(wèi)星微波通信尚不十分成熟,更不用說更超前的衛(wèi)星激光通信技術了。進行這項研究,好似天方夜譚,一個人的力量能夠支撐起這樣一個華麗而沉重的夢想嗎?
“咱們一起來做吧。”思考良久,馬晶打破了沉默,一句看似輕描淡寫的話為這個決定“一錘定音”。從此,他們一起走上了衛(wèi)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。
萬事開頭難,有了目標,可怎樣實現(xiàn)呢?這個畢業(yè)論文題目雖然極具前瞻性和創(chuàng)新性,但挑戰(zhàn)性和難度太大了。然而導師的堅決否定沒有阻止他們,專家們的善意提醒沒有阻止他們,一窮二白的實驗條件也沒有阻止他們……
錢三強曾說,古往今來,凡成就事業(yè)對人類有所作為的,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,他們就從學校爭取到了一間地下室;缺乏儀器,他們就從系里要來淘汰的設備,自己動手修理好;經(jīng)費不足,他倆就拿出自家省吃儉用攢下的“私房錢”……“既然選擇了遠方,就只顧風雨兼程。”這句話放在馬晶和譚立英的身上,再合適不過了。
是創(chuàng)新還是盲動?是堅守還是偏執(zhí)?面對質疑,他們在20年后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,但是在很多專家眼中,從基礎研究到工程化研究,再到空間試驗,僅用20年的時間已經(jīng)是很快了。
是他們找到了捷徑,還是機遇眷顧了他們?
從1991年到1995年,1000多個日日夜夜,無數(shù)次的論證和試驗,他們終于完成了衛(wèi)星激光通信的概念研究和單元技術研究,并初步掌握了關鍵技術。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(yè)論文的意義,作為馬晶和譚立英心儀的畢生事業(yè),衛(wèi)星激光通信的研究還要繼續(xù)做下去。
困難再一次擺在了他們面前。
前期的研究已經(jīng)讓他們傾其所有,投入了自家的兩萬多元,這是他們多年的積蓄,如果繼續(xù)投入,他們真的就要“傾家蕩產(chǎn)”了。
世上沒有絕望的處境,只有對處境絕望的人。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,去當時的航天部爭取支持。
航天部的有關負責同志得知她的情況后,建議她去拜訪航天五院的姜昌老先生。姜昌老先生又把她引薦給陳芳允院士——中國衛(wèi)星測量、控制技術的奠基人之一、“兩彈一星功勛獎章”獲得者。在閱讀了譚立英的畢業(yè)論文、了解了他們所做的工作之后,陳芳允院士深受感動,激動地說:“你們做得非常好!國家需要激光通信,也一定會支持你們的研究工作。希望你們能繼續(xù)做下去,不要有任何顧慮。”
1996年,時任哈工大副校長的強文義教授找到馬晶和譚立英,詢問研究進展,鼓勵他們刻苦攻關。學校向他們提供了5000元的科研基金,支持前期項目探索研究,解決了燃眉之急。1997年學校又拿出2.5萬元的航天基金支持他們的研究工作。同年,他們獲得了航天五院8萬元的預研基金支持。有了專家的認可,學校和上級部門的支持,他們的研究有了堅強的后盾和更大的動力。
單絲不成線,獨木不成林。為了更好地開展研究工作,馬晶和譚立英逐漸組建起了屬于自己的科研團隊。他們將自己掌握的全部技術毫無保留地傳授給課題組的新人,手把手地帶出了一批青年骨干,將一個研究方向變成了整個團隊的事業(yè)追求。歷經(jīng)20年,團隊已經(jīng)從最初的兩個人發(fā)展成為由百余名師生組成的3個層次的科研梯隊。
第二梯隊的骨干教師于思源教授在1996年剛剛讀碩士時,還不知道衛(wèi)星激光通信為何物,如今已經(jīng)成長為星地激光鏈路試驗現(xiàn)場總指揮;現(xiàn)場副總指揮韓琦琦副教授,從1998年選擇馬晶做導師指導自己的本科畢業(yè)論文開始,一直從事衛(wèi)星激光通信技術的研究。第三梯隊中的俞建杰、宋義偉、王強、付森、姜義君、楊清波、柳青峰、吳世臣、楊中華等年輕人也已經(jīng)成為能夠獨擋一面的技術骨干。#p#分頁標題#e#
這個研究團隊中的每個成員都把衛(wèi)星激光通信事業(yè)當成自己矢志不渝的追求,天天“綁”在一起工作。為了按時完成進度,他們恨不得把一分鐘掰成兩分鐘過,平時根本沒有周末,過年過節(jié)也難得休息。
“我們的工作時間緊,任務重,人手少,就連結婚也得看科研和工程的進度。如果時間有沖突,婚期就得為工作讓路。我們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。
于思源的婚禮不僅舉辦得非常倉促,就連孩子出生當天,為了不影響工程進度節(jié)點而忙碌在實驗室里不肯走。還是譚立英把他“趕”到醫(yī)院——“哪能妻子生孩子,丈夫不在身邊的!”為了不影響科研任務,再加上頻繁的加班,孩子出生后他也沒時間照顧。
馬晶和譚立英白天在實驗室忙了一整天,晚上回家后還經(jīng)常要查閱資料、審閱學生論文,有時候為了趕研究報告的進度,兩人只能輪流休息。長期沒有規(guī)律的生活和睡眠不足,導致譚立英身體嚴重透支,有時走路都能摔倒。
在馬晶和譚立英的影響下,課題組里的每個年輕人都充滿了干勁,全身心地投入到工作中去。為了調(diào)整一個光學元件的位置,好多人經(jīng)常圍著光學平臺,彎著腰一干就是兩三個小時。當他們把精細的角度調(diào)整到位時,才發(fā)現(xiàn)腰已經(jīng)直不起來了。在測試攻關階段,大家常常夜以繼日地一調(diào)就是幾個月。“樣機對振動和溫度都非常敏感,因此我們一般選擇在后半夜調(diào)試。那個時候,我們經(jīng)常整夜睡在實驗室里,幾個人輪流調(diào)試”,于思源說。雖然條件如此艱苦,但他們當時并沒有覺得苦,反而覺得這是個挑戰(zhàn)。
……
在項目研制過程中,這樣的故事數(shù)不勝數(shù)。正是在這種執(zhí)著精神的支撐下,2000年,衛(wèi)星激光通信研究團隊的基礎研究終于取得了階段性的成果,他們承擔的相關預研項目在北京通過了鑒定。鑒定專家委員會認為,其技術水平和研究成果為國內(nèi)領先,達到國際先進水平。
成功沒有讓這個團隊停下腳步,反而激勵他們向更高的目標邁進,他們決定向工程化研究進軍。更高的目標提出了更高的要求。衛(wèi)星激光通信本身就是一個跨學科的技術,要進行工程化研究,更需要多學科的協(xié)作攻關。在項目實施過程中,他們緊緊依靠學校扎實的技術基礎和學科優(yōu)勢,發(fā)揮多學科協(xié)作攻關的傳統(tǒng),形成了以衛(wèi)星激光通信技術為引導,包括光電子、精密機械、控制和電氣工程等多個學科組成的聯(lián)合創(chuàng)新團隊。
在原國防科工委等上級部門的支持下,經(jīng)過5年的刻苦攻關,衛(wèi)星激光通信研究團隊實現(xiàn)了一次又一次零的突破:他們研發(fā)完成了星地激光鏈路的星上光通信終端樣機、衛(wèi)星激光通信地面動態(tài)演示驗證測試系統(tǒng)、集成化衛(wèi)星激光通信終端高精度測試校準儀……2005年11月,民用航天工程預研項目在驗收時得到了評審專家組的一致好評。同時專家們也提出了新的要求——向工程化空間試驗階段進軍。
2007年1月,海洋二號衛(wèi)星工程項目獲得原國防科工委的立項批復,并確定在海洋二號衛(wèi)星上進行星地激光通信試驗。于是,衛(wèi)星激光通信研究團隊開始了利用海洋二號衛(wèi)星進行星地激光鏈路試驗的工作。又是一個5年,他們建立了衛(wèi)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系統(tǒng)的衛(wèi)星光通信理論專著,建立了先進的衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)理論體系,填補了國內(nèi)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(fā)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。這標志著我國衛(wèi)星激光通信技術的應用取得了重大突破,是衛(wèi)星高速實時激光通信技術發(fā)展的里程碑。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(wèi)星激光通信領域達到國際領先水平,為我國下一代高速衛(wèi)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(wèi)星以時速2萬多公里的速度向我國上空疾馳而來,過頂只有幾分鐘,衛(wèi)星光信號與地面光信號必須迅速精確對準,實現(xiàn)快速雙向捕獲、鏈接并跟蹤,每個步驟都不能失誤。僅11秒,地面終端成功捕獲到星上終端發(fā)出的光信號,期待已久的“小光斑”終于出現(xiàn)在屏幕上——這,意味著試驗的成功。馬晶、譚立英一直緊盯監(jiān)測屏幕的眼睛濕潤了,團隊的小伙子們情不自禁地高呼著將帽子拋向天花板。
試驗成功后,譚立英親自做了6個菜,慰勞團隊成員,回憶起這些年的艱辛和付出,只有他們自己能夠體會。當年,為了尋求支持,譚立英帶著碩士論文和幾十袋方便面住進了北京的招待所。為了調(diào)研、查找資料,常常往返于哈爾濱和北京之間,他們乘火車都是坐硬座。
是什么讓他們在這么艱苦的條件下依然堅守理想?
“是哈工大,是衛(wèi)星激光通信,是我們這個不計得失與名利的科研團隊,他們讓我舍不得也放不下。”韓琦琦說。他是家中的獨生子,父親早逝,母親獨自在北京。畢業(yè)后他本有機會回北京工作,照顧母親,但他還是選擇了留下,繼續(xù)從事衛(wèi)星激光通信技術的研究。
“我們課題組就像一個家,在這兒工作很開心。每個人都特別認真負責,無論有多難,大家都毫無怨言,也從不推卸責任。離開以后更加發(fā)現(xiàn),我是離不開這個‘大家庭’的,這是我回來的主要原因。”姜義君是2010年畢業(yè)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(wèi)星激光通信系統(tǒng)是一項復雜的工程,質量管理體系在這個復雜的工程系統(tǒng)中是重中之重。是什么讓哈工大的科研質量管理體系達到了航天工程的要求?是哈工大人的責任心,是哈工大“規(guī)格嚴格,功夫到家”的優(yōu)良傳統(tǒng)。
從設計文件、資料的歸檔到元器件的采購、安裝調(diào)試的記錄等等,科研團隊都按照總體單位的要求來完成。他們不僅自己設計、自主研發(fā)了所需的專用設備,還在實踐過程中檢驗和確定出了一套統(tǒng)一標準,為光電器件的篩選建立了一個可靠性保證平臺。哈工大還在全國高校中率先建立起質量管理體系,并通過了ISO9001質量體系認證,成為國內(nèi)第一所具有科研質保體系的高校。
在質量和標準面前,整個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(chuàng)新產(chǎn)生重大影響。這次以激光作為載體實現(xiàn)高速率的信息傳輸將對我國信息技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來不可估量的作用。這個項目的難度之大超出了一般人的想象,但是在各方面的支持下,我們的團隊依靠執(zhí)著的信念、強烈的合作精神和樂觀的心態(tài),取得了重大突破,這是一種協(xié)同創(chuàng)新。胡錦濤總書記提出要積極推動協(xié)同創(chuàng)新,對高校而言,就是要把新的思想,新的發(fā)展形勢,新的人力、財力結合起來,實現(xiàn)新的跨領域組合。在中國社會飛速發(fā)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,目斷千里。
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,聽掌聲直上云霄里!
看凈月、連天地。

日日奮戰(zhàn)夜色里。
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(xù)。
須仰視、深空里。


馬晶向學校領導及相關負責人介紹項目進展情況


馬晶(后排左二)、譚立英(后排左一)與科研團隊在一起


馬晶、譚立英在指導團隊做科研
 

 

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