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軍工航天新聞

激光雷達(dá):刺破蒼穹的“科學(xué)之光”

星之球科技 來源:中國(guó)科學(xué)報(bào)2013-12-11 我要評(píng)論(0 )   

每個(gè)晴朗的夜間,居住在北京市八達(dá)嶺長(zhǎng)城北側(cè)延慶大榆樹鎮(zhèn)一帶的居民,總能看見兩束美麗的光線從地面直射夜空。 這兩束光線平行地從地面發(fā)出,點(diǎn)綴著郊區(qū)寧?kù)o的夜晚。初...

        每個(gè)晴朗的夜間,居住在北京市八達(dá)嶺長(zhǎng)城北側(cè)延慶大榆樹鎮(zhèn)一帶的居民,總能看見兩束美麗的光線從地面直射夜空。

 

  這兩束光線平行地從地面發(fā)出,點(diǎn)綴著郊區(qū)寧?kù)o的夜晚。初見此景的人們以為發(fā)出光線的地方一定是什么神秘的基地,抑或是娛樂場(chǎng)所。了解門道的附近居民心里清楚,這兩束光線來自于中國(guó)科學(xué)院延慶空間環(huán)境野外科學(xué)觀測(cè)站(以下簡(jiǎn)稱延慶觀測(cè)站),它們是“科學(xué)之光”。

 

  近日,記者來到延慶觀測(cè)站,一探究竟。

 

  汽車行駛了一個(gè)多小時(shí),記者隨中科院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心工作人員一行到達(dá)了延慶觀測(cè)站。從繁華熱鬧的都市來到一覽無余的郊區(qū),溫度竟也下降了兩三攝氏度。

 

  延慶觀測(cè)站位于一所大專院校的一角,與農(nóng)田野地有一墻之隔。

 

  副站長(zhǎng)田大偉告訴記者,這里無污染、周邊環(huán)境安靜,特別適于開展空間天氣探測(cè),“對(duì)于我們主要的科學(xué)儀器來說,周邊沒有干擾光源是最重要的”。

 

  在儀器室里,記者見到了觀測(cè)站的“主角”——中高層大氣探測(cè)激光雷達(dá)系統(tǒng)。

 

  在這個(gè)僅有800多平方米的小四合院里,激光雷達(dá)“本尊”就占了三個(gè)房間。它由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)和信息處理系統(tǒng)等部件組成,是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目“子午工程”的建設(shè)項(xiàng)目之一。

 

  觀測(cè)中高層大氣是這臺(tái)激光雷達(dá)的主要任務(wù)。由于能夠發(fā)射雙波長(zhǎng)光線,它不僅能觀測(cè)氣溶膠,還能觀測(cè)大氣的溫度、密度。

 

  “激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去,通過準(zhǔn)直系統(tǒng),把光束打到反射鏡上,發(fā)射到空中,然后由1米口徑的望遠(yuǎn)鏡接收空中的回波,通過光接收機(jī)把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖,再送到顯示器。”

 

  子午工程項(xiàng)目辦副主任劉正寬對(duì)這臺(tái)激光雷達(dá)的原理可謂了如指掌,2009年建設(shè)臺(tái)站時(shí),他在這里連續(xù)待了半年多的時(shí)間。

 

  在激光發(fā)射機(jī)的房間,劉正寬告訴記者,這是一個(gè)潔凈度達(dá)到1000級(jí)的超凈間,“科研人員工作時(shí)要穿戴帽子、鞋套等裝備,因?yàn)槟呐率且桓^發(fā)都會(huì)影響觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性”。

 

  科研人員高鳳信則告訴記者,他們?cè)诩す饫走_(dá)運(yùn)行時(shí),都要戴著眼鏡才能調(diào)試機(jī)器,“因?yàn)榧す鈱?duì)眼睛有一定傷害,一不小心,就可能造成視網(wǎng)膜感光細(xì)胞和色素細(xì)胞死亡,這種傷害是不可逆轉(zhuǎn)的”。

 

  對(duì)于高鳳信來說,經(jīng)過自己雙手操作、調(diào)試、守護(hù)出來的科學(xué)數(shù)據(jù),最終為研究中高層大氣的科研人員所用,會(huì)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另一名實(shí)驗(yàn)員張文震的“家常便飯”,因?yàn)橐资鼙尘肮?、環(huán)境光的干擾,激光雷達(dá)要在夜間才能正常工作。

 

  為了實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性,只要是晴朗的夜間,激光雷達(dá)就要開機(jī)。“光學(xué)觀測(cè)的儀器不調(diào)會(huì)‘跑’,小小的震動(dòng)就會(huì)發(fā)生精準(zhǔn)度的偏移,因此在開機(jī)時(shí)需要工作人員實(shí)時(shí)盯著數(shù)據(jù),一發(fā)現(xiàn)異常就要及時(shí)調(diào)試。”

 

  據(jù)記者了解,延慶觀測(cè)站一年能進(jìn)行150到200天的觀測(cè)活動(dòng),“最長(zhǎng)的一次觀測(cè)持續(xù)了一個(gè)多星期”。延慶站激光雷達(dá)是子午工程五臺(tái)激光雷達(dá)中開機(jī)時(shí)間最長(zhǎng)的一臺(tái),而這也意味著科研人員一年里有半年在值夜班。“我國(guó)研究中高層大氣的科學(xué)家以前只能用國(guó)外的數(shù)據(jù),子午工程建設(shè)以后才有了國(guó)產(chǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù),其背后是這些野外臺(tái)站科研人員的艱辛工作。”劉正寬感嘆。

 

  即將離開時(shí),記者再度環(huán)視延慶站。在白天,這座小四合院是那么的不顯眼,可在夜間,這里發(fā)出的激光刺破蒼穹,猶如科學(xué)之光照亮遙遠(yuǎn)的未知領(lǐng)域。

 

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