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寧願用這一生去追求——記哈工大衛星激光通信研究團隊
2012-03-07 05:49:21 來源:東北網  作者:孫曉銳
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校領導關注項目進展。馮健 攝


研究團隊進行技術攻關。馮健 攝

研究團隊實現了一次又一次零的突破。馮健 攝

  編者按:20年,在歷史不捨晝夜的長河裡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去追求,為之不懈奮斗了20年。

  吉星 記者孫曉銳

  東北網3月7日子訊 2012年3月2日,北京,海洋二號衛星在軌交付使用。

  對衛星在軌工程遙測數據的判讀和分析表明:我國首次自主創新研發、具有自主知識產權的星地激光通信星上終端性能優於國際同類產品水平,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”衛星副總設計師,負責星地激光通信試驗系統,譚立英任系統總指揮。

  從1991年的一篇碩士畢業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年的堅守與執著、攻堅與奉獻,實現了星地激光通信瞄准、捕獲、跟蹤等核心技術的綜合運用。“瞄得准、捕得快、跟得牢”又何嘗不是這支團隊的生動寫照。

  “瞄得准”——小教師挑戰大課題

  星地激光通信技術到底有多難?打個比方,移動的針尖要對准移動的麥芒,其難度可想而知,而星地激光通信比這個還要難上百倍。這項尖端技術在中國的發展,起因卻源於一篇碩士論文。

  1991年的秋天,哈工大物理系年輕教師譚立英為准備碩士論文,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,一篇關於衛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後,她被深深地吸引了,立刻意識到衛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,她知道衛星激光通信技術也許會成為她一生為之奮斗的事業。回來後,譚立英迫不及待地把自己的想法告訴了丈夫馬晶。

  馬晶畢業於哈工大物理系,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,在國外有很好的發展空間,但他覺得自己的事業和家庭在中國,於是放棄了優越的科研條件,毅然回到哈工大,成為物理系的一名講師。

  此時,國外對這項技術的細節進行了嚴格的封鎖,而在中國,衛星微波通信尚不十分成熟,更不用說更超前的衛星激光通信技術了。在認真分析了譚立英帶回來的有限資料後,馬晶決定聯手攻關。從此,他們一起走上了衛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。

  “捕得快”——小論文演繹大文章

  錢三強曾說,古往今來,凡成就事業對人類有所作為的,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,他們就從系裡要來淘汰的設備,自己動手修理好;經費不足,他倆就拿出自家省吃儉用攢下的“私房錢”……

  從1991年到1995年,1000多個日日夜夜,無數次的論證和試驗,他們終於完成了衛星激光通信的概念研究和單元技術研究,並初步掌握了關鍵技術。

  困難卻再一次擺在了他們面前。前期的研究已經讓他們傾其所有,投入了自家的兩萬多元,這是他們多年的積蓄,如果繼續投入,他們真的就要“傾家蕩產”了。

  1995年秋天,航天部的有關負責同志得知了譚立英的情況,並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論文、了解了他們所做的工作之後,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。

  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於自己的科研團隊。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乾,將一個研究方向變成了整個團隊的事業追求。歷經20年,團隊已經從最初的兩個人發展成為由百餘名師生組成的3個層次的科研梯隊。

  第二梯隊的骨乾教師於思源教授在1996年剛剛讀碩士時,還不知道衛星激光通信為何物,如今已經成長為星地激光鏈路試驗現場總指揮;現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論文開始,一直從事衛星激光通信技術的研究。第三梯隊中的俞建傑、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成為能夠獨擋一面的技術骨乾。

  這個研究團隊中的每個成員都把衛星激光通信事業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,他們恨不得把一分鍾掰成兩分鍾過,平時根本沒有周末,過年過節也難得休息。

  馬晶和譚立英白天在實驗室忙了一整天,晚上回家後還經常要查閱資料、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,課題組裡的每個年輕人都充滿了乾勁,全身心地投入到工作中去。正是在這種執著精神的支橕下,2000年,衛星激光通信研究團隊的基礎研究終於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,更需要多學科的協作攻關。在項目實施過程中,他們緊緊依靠學校紮實的技術基礎和學科優勢,發揮多學科協作攻關的傳統,形成了以衛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合創新團隊。

  在原國防科工委等上級部門的支持下,經過5年的刻苦攻關,衛星激光通信研究團隊實現了一次又一次零的突破:他們研發完成了星地激光鏈路的星上光通信終端樣機、衛星激光通信地面動態演示驗證測試系統、集成化衛星激光通信終端高精度測試校准儀……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,海洋二號衛星工程項目獲得原國防科工委的立項批復,並確定在海洋二號衛星上進行星地激光通信試驗。於是,衛星激光通信研究團隊開始了利用海洋二號衛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的衛星光通信理論專著,建立了先進的衛星激光通信系統理論體系,填補了國內外該領域的空白,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。這標志著我國衛星激光通信技術的應用取得了重大突破,是衛星高速實時激光通信技術發展的裡程碑。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,在衛星激光通信領域達到國際領先水平,為我國下一代高速衛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。海洋二號衛星以時速2萬多公裡的速度向我國上空疾馳而來,過頂只有幾分鍾,衛星光信號與地面光信號必須迅速精確對准,實現快速雙向捕獲、鏈接並跟蹤,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出的光信號,期待已久的“小光斑”終於出現在屏幕上——這,意味著試驗的成功。馬晶、譚立英一直緊盯監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。

  試驗成功後,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。

  是什麼讓他們在這麼艱苦的條件下依然堅守理想?“是哈工大,是衛星激光通信,是我們這個不計得失與名利的科研團隊,他們讓我捨不得也放不下。”韓琦琦說。他是家中的獨生子,父親早逝,母親獨自在北京。畢業後他本有機會回北京工作,照顧母親,但他還是選擇了留下,繼續從事衛星激光通信技術的研究。

  衛星激光通信系統是一項復雜的工程,質量管理體系在這個復雜的工程系統中是重中之重。是什麼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“規格嚴格,功夫到家”的優良傳統。

  從設計文件、資料的歸檔到元器件的采購、安裝調試的記錄等等,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一標准,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,並通過了ISO9001質量體系認證,成為國內第一所具有科研質保體系的高校。

  在質量和標准面前,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,將對我國原始創新產生重大影響。這次以激光作為載體實現高速率的信息傳輸將對我國信息技術產業的發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,我們的團隊依靠執著的信念、強烈的合作精神和樂觀的心態,取得了重大突破,這是一種協同創新。胡錦濤總書記提出要積極推動協同創新,對高校而言,就是要把新的思想,新的發展形勢,新的人力、財力結合起來,實現新的跨領域組合。在中國社會飛速發展的今天,這種形式十分必要。”

  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,目斷千裡。

  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,聽掌聲直上雲霄裡!

  看淨月、連天地。

  日日奮戰夜色裡。

  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。

  須仰視、深空裡。

責任編輯:連冬雪