大气“观察员”的开发者

<p>　　“我们是第一次承担航天载荷研制任务，整个团队从零开始组建，随着载荷的交付，团队也实现了从科研到应用的思维转换。”中国科学院安徽光学精密机械研究所（以下简称安徽光机所）研究员洪津、熊伟在接受《中国科学报》记者采访时如是说。</p><p>　　10月18日，高分五号卫星大气气溶胶多角度偏振探测仪（dpc）和大气主要温室气体监测仪（gmi）正样通过航天八院环境卫星项目办组织的交付验收评审，洪津是dpc的主任设计师，熊伟是gmi的主任设计师。</p><p>　　早在今年7月1日，高分五号卫星大气痕量差分吸收光谱仪（emi）已完成正样交付验收评审。至此，安徽光机所承担的高分五号卫星3台载荷正样的研制工作已经全部完成。这三台载荷被称为大气“观察员”。近日，《中国科学报》记者采访了安徽光机所高分五号卫星载荷研制团队。</p><p>　　<strong>高分五号的载荷</strong></p><p>　　高分五号计划于2017年发射，属于高分专项系列卫星，这里的高分专项是指高分辨率对地观测系统，是国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中确定的16个重大专项之一。</p><p>　　据悉，高分专项共计划发射十余颗高分辨率对地观测卫星，从而建成我国自主的陆地、大气和海洋的卫星观测系统。emi、dpc和gmi是高分五号卫星的主要载荷，是安徽光机所承担的首批卫星载荷任务。</p><p>　　其中，emi可监测全球（或区域）范围内对气候和生态环境有重要影响的臭氧、二氧化氮、二氧化硫等大气痕量气体的分布和变化，定量获得我国区域上空及全球空气质量变化、污染气体的分布输运过程，监测工业排放和生物燃烧对大气组成成分、全球气候变化的影响。</p><p>　　emi的主任设计师司福祺研究员告诉《中国科学报》记者：“这里的大气痕量气体是指大气中含量很少的气体组分，它们中有一些是天然排放的，也有一些是由于人类活动而排放的。”</p><p>　　这些痕量气体受到各种物理、化学、生物、地球过程的作用并参与生物地球化学的循环，对全球大气环境及生态造成了重大影响，例如光化学烟雾、酸雨、温室效应、臭氧层破坏等无不与痕量气体有关。</p><p>　　洪津介绍了dpc的主要任务与功能是获取地球大气多角度多光谱偏振辐射数据，用于大气气溶胶和云的观测，获取全球大气气溶胶和云的时空分布信息，满足全球气候变化研究、大气环境监测、遥感数据高精度大气校正等应用需求。</p><p>　　熊伟介绍了gmi的主要任务与功能是获取周期性高光谱探测数据，定量监测大气中的二氧化碳、甲烷等温室气体，通过获取氧气、二氧化碳、甲烷的高精度吸收光谱信息，反演大尺度范围的大气主要温室气体浓度含量数据。</p><p>　　<strong>从零组建的团队</strong></p><p>　　3位主任设计师在授受采访时无一例外地表示，这是团队第一次承担航天载荷的型号任务，团队前后花了5年多时间顺利完成交付。虽然承担卫星载荷研制任务压力巨大，但收获了极为难得的人生经历。</p><p>　　洪津告诉记者：“团队的组建是从零开始的，通过人才引进与培养，逐步解决了人手不足的问题，最终打造了一支吃苦耐劳的攻坚队伍。”熊伟至今还记得团队花费了很大力气实现高光谱分辨率前提下提高信噪比。“我们一边向国外团队学习，一边进行技术方案优化和改进”。</p><p>　　洪津和熊伟团队共同承担了两台载荷的研制，团队也从最初的十多人发展壮大为四十多人。洪津表示，团队遇到的最大困难是没有航天载荷研制的相关经验，直到工程样机的顺利验收。</p><p>　　安徽光机所高分五号载荷研制团队从2011年开始工程样机的研制，排除缺乏航天载荷研制经验的困难，克服了不熟悉航天质量、标准、接口等问题，经过一年多的科研，于2012年完成了3个卫星载荷的工程样机关键技术攻关工作。</p><p>　　3位主任设计师至今仍记得，在当年的验收测试会上，验收专家组对工程样机的光谱范围、光谱分辨率、信噪比、视场、辐射定标等主要参数进行了现场抽测，测试结果各项指标符合研制技术要求。</p><p>　　不久的将来，高分五号卫星将搭载安徽光机所研制的3台载荷发射升空，通过自己设计研制的大气“观察员”，科研人员可以进一步观测研究大气环境。</p><p>　　<strong>科研应用的转化</strong></p><p>　　谈及收获，洪津最大的体会是之前从事的科研工作以研究为主线，而高分五号卫星载荷的研制属于工程应用，参与工程项目与实验室里的一些习惯做法和办事风格均有较大差异。</p><p>　　“中科院传统的科研文化崇尚发散思维，但工程应用需要在循规蹈矩的基础上解决实际问题。”洪津发现，通过参与高分五号卫星载荷的研制，团队文化出现了转变，能够设身处地思考航天工程需要的技术问题。</p><p>　　当年安徽光机所之所以能在承接高分五号卫星载荷任务的竞争中脱颖而出，洪津认为与技术的积累和沉淀有关。</p><p>　　以自己团队承担的dpc载荷为例，洪津向记者介绍到，多光谱、多角度、偏振是该载荷的3项技术特点，尤其是偏振技术测量气溶胶具有较大优势，也是国外使用的主流技术，安徽光机所从1996年就开始关注该技术的发展和应用。</p><p>　　“虽然当年有多家单位竞争，但在国内用偏振技术测量气溶胶我们的优势明显，这也是最终我们胜出的一方面因素。”洪津说。高分五号卫星一共搭载6台载荷，安徽光机所承担了其中3台载荷的研制。</p><p>　　熊伟也告诉记者，通过参与五号卫星载荷的研制，自己在遇到困难时的态度有很大改变，责任感也随之提升，在攻坚克难的同时，团队也通过磨合历练而成长，齐心协力解决难题。</p><br />