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为实现中国航天梦给红外成像光谱仪瘦身

2014-01-07 09:50
PokerJoker
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  扣着理论极限抓光子

  开创了国内“激光上天”的先例后,王建宇又开拓起新方向:将量子通信实验搬到卫星上。五年前,他与量子科学家、中国科技大学的潘建伟院士开始了一项挑战性合作——他们将一起验证空间大尺度的“量子纠缠”现象。

  量子有一种奇特的“心灵感应”,它们无论相隔多远,只要其中一个改变状态,另一个也会同步变化。不过,光速太快,科学家怎知它们的改变是同步还是有先后?最好的办法就是让它们隔得足够远:一个在太空中,一个在地面上,光也要跑上几毫秒才能到。

  “量子通讯的本质是极弱的激光通信。”王建宇这次要啃的“硬骨头”是从太空中发出极其微弱的激光,再在地面上一个光子一个光子地接收下来,几乎所有的参数都扣着理论极限。

  另一个更大的难题,是星地超高精度的对准。要发射、接收如此微弱的光学信号,对仪器的要求本已很高,更何况发射装置装载在高速运行卫星上,天地两个装置要对准收发信号,真好比“针尖对麦芒”——它们对准的角度偏差不可超过0.7角秒,相当于不到1度的万分之二。为了验证可行性,研究团队让设备在高速公路上飞驰、乘着热气球漂浮,直到保证万无一失。

  尽管量子科学卫星尚未上天,但星地量子通讯设备一边研制,一边在青海湖做实验,联合团队合作的论文已多次登上《自然》、《自然?光子学》等国际学术刊物,开创了多个“世界第一”。

  棘手问题总能及时“排险”

  辽阔的青海湖边,年轻的科研人员每年坚守几个月进行实验。虽然王建宇不用每天值守在青海湖边,但他肩头的担子却很重。“老马识途”这四个字,最能说明他的作用。他手下的人说,不管出了多棘手的问题,王老师总能很快找到解决办法,一般尝试不会超过三次。

  在研发嫦娥一号激光高度计时,关键设备激光器在做真空实验时,突然发现能量衰减很快,寿命只有半小时,而此时离产品交付只剩半年多。他们和中科院上海光机所的同事一起,一项项排查原因,终于找到了解决办法——为激光器“穿”上了一件特制的“太空服”,成功将其寿命延长到了一年以上。

  从抓激光,到抓光子,王建宇所接受的挑战越来越艰难,不过他却乐在其中:今后我国探测小行星、探测火星,还会有更多挑战出现。带出一支在空间激光设备研制上有积累的队伍,让光子载着中国的航天梦遨游于太空,王建宇说,这就是他此生的梦想。

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