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空间科学追梦人

2013年06月12日08:37         手机看新闻

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  “神十”一飞冲天,再次极大提振了国人信心。在这样一个历史节点上回眸,恍然发现,20年间,中科院人从未缺席。

  他们,可能一辈子都很难有机会亲临太空,一窥宇宙的神秘。但天地间遥远的距离,并未妨碍他们去实践自己的太空梦。

  中国载人航天工程的实施,仿佛为中国空间科学家提供了一双遨游太空的翅膀。作为载人航天工程应用系统的牵头负责单位,中国科学院组织研制了300多台套有效载荷,成功开展了40余项空间科学与应用研究试(实)验,在对地观测及地球环境监测、空间生命科学与生物技术、空间材料科学、微重力流体物理、空间天文探测、空间环境探测、应用新技术等领域取得了一批具有重要价值的科学与应用成果。

  把实验室搬到太空

  发展载人航天重在空间应用。从上世纪80年代后期开始,中科院在空间科学与应用方面开展了一些探索性工作,但由于机会所限,其相关领域的研究水平远远落后于先进国家。

  1992年,中国载人航天工程开始进行论证,空间科学与应用也迎来了难得的发展机遇。

  例如,在神舟二号、三号、四号飞船上,应用系统连续开展了5项生命科学及生物技术实验研究、16个课题研究,在实验装置设计和科学研究方面突破了12项主要关键技术。

  这些实验现在看起来也许不算太难,但在中国载人航天刚刚起步的那些年里,进行这些实验操作无疑困难重重。

  对这一点,中科院物理研究所研究员、载人航天工程空间应用系统空间材料科学分系统指挥冯稷深有感触。他从上世纪90年代初即开始参与空间材料科学实验,但当时由于条件所限,所有的实验材料要等返回式卫星落地后,才能收集起来进行观察。

  “以前的返回式实验成本太高,我们将来一定要通过在线操作完成实验。宇航员上天时,可以把替换的样品带上去,以较小的代价取得更多的成果。”

  实际上,冯稷的梦想正在一步步实现。“遥科学”作为一种新的实验模式正备受关注。载人航天工程应用系统在神舟二号飞船和卫星实验期间,就已经利用在线显微摄像、自动调焦等技术,完整地记录了微重力环境下金属材料的熔融结晶过程。

  2011年天宫一号发射时,科学家已经能够通过衍射图像和相应工程数据,观察到胶体晶体的生长变化情况。“我们的图像虽然还不是实时的,但已经达到了准实时的水平。”冯稷说,“在每一小阶段的实验完成后,数据下载到地面,我们修改参数后再上传回天宫一号,实现了天地间的交互。”

  用科学认知地球

  除了空间科学实验,开展地球环境监测也是载人航天工程应用任务的一个重要方面。随着工程的不断开展,应用系统相继研发了中分辨率成像光谱仪、多模态微波遥感器、太阳常数监测器、太阳紫外监视器、地球辐射收支仪等多套先进空间遥感器,且均为国内首次研制,相应成果推动了我国相关应用技术的跨越发展,在相关应用领域的技术发展中起到了牵引和开拓作用。

  至今已顺利运行两年的天宫一号高光谱成像仪是中科院空间应用工程与技术中心(空间科学与应用总体部)团队心中的骄傲。作为目前我国空间分辨率和光谱分辨率综合指标最高的成像光谱仪,这台仅重80公斤的仪器担起了地球环境监测的重任。

  目前,这台仪器已成功获取大量高光谱图像数据,大量数据已广泛应用于国土资源、矿产、油气、海洋、大气、农业、林业、灾害监测、城市环境、水文生态等领域。

  “这项技术对我们的国计民生非常重要。”载人航天工程空间应用系统副总设计师、中科院空间应用工程与技术中心(空间科学与应用总体部)研究员张善从介绍说,利用天宫一号高光谱成像仪可开展地质调查、矿产油气资源勘察、水文生态监测、环境污染监测等工作。

  其实,天宫一号高光谱成像仪仅仅是无数个令人振奋的案例之一。数年来,应用系统研制的多台遥感成像设备实现了在轨试验的实时控制与技术状态调整,直接使我国现有空间遥感图像的分辨率提高一倍以上。难怪一位用户给出了这样的评价:“这是我国空间遥感技术划时代的成功,它对我国未来空间遥感应用的发展将产生巨大影响。”

  钢铁之师怎样炼成

  人们很难用简短的语言概括这20年来的酸甜苦辣,但如果只能挑一件事,那可能就是团队合作。在中科院空间应用工程与技术中心(空间科学与应用总体部),不管遇到哪个成员,他们都会反复强调:荣誉是团队的。

  在社会高度多元化的今天,这样的凝聚力无疑是难能可贵的。对科学家来说,追求真理、自由探索几乎是一种本能;可载人航天工程机会难得,每个航天器上的空间、资源都十分有限,需要统筹规划,科学管理。

  中科院院士、中国载人航天工程空间应用系统原总指挥、总设计师顾逸东曾坦言:“中科院是学术气氛十分浓厚的单位,习惯于搞研究性的工作。这一点对于科学研究来说是件好事,但对完成如此艰巨复杂的空间任务来讲,要把研究型的工作传统转变到严格的航天工程要求,对中科院这支队伍来讲是个比较大的挑战。”

  在这样的现实下,中科院空间应用工程与技术中心(空间科学与应用总体部)的角色就显得尤为关键。这一专为探索科学研究与工程技术的综合管理模式、加强原始科学创新、加强关键技术创新与集成而组建的研究实体在实施载人航天应用系统工程中,创建了一个跨系统、跨领域的综合总体设计模式,沉淀出一批成熟的具有自主知识产权的科学管理、技术管理和工程计划管理的创新成果,为我国空间科学与应用技术研究与发展积累了成功经验。

  数年来,从项目的遴选和论证、方案制定、系统集成,再到在轨飞行试验全过程的设计、研制和组织实施工作,中科院空间应用工程与技术中心(空间科学与应用总体部)一直担当着应用系统的“指挥棒”。

  “应用系统很大的一个特色,就是要把空间科学研究和航天工程两种不同的文化融合在一起,既要保证取得预期的科学成果,又要满足工程研制要求。”中科院空间应用工程与技术中心系统工程部副主任吕从民在天宫一号发射时曾说,“我们的工作,就是要采取创新的技术和管理方法,在规定时间内完成项目,保证空间科学实验的成功。”

  20年来,中科院空间应用工程与技术中心(空间科学与应用总体部)逐步摸索出一条具有中国特色的、以应用带动科研、以科研促进发展,集基础科学研究与工程技术于一个计划中的发展道路。它也将各个领域的科学家紧紧团结在一起,铸成一支打不垮、难不倒的钢铁之师、智慧之师。

  因为他们深深知道,他们来自中国科技的国家队,追求创新、为国为民是他们的天职。(丁佳)

    来源:中国科技网

(责编:杨明(实习)、马丽)
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