2016年8月16日,我國成功發射了世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」,舉世矚目。如今,「墨子號」在軌運行已有1400多個日日夜夜,中國一線科研人員爭分奪秒地開展了一系列量子科學實驗,並取得重大科學成果,將中國的量子通信技術帶到了世界前沿,創造了多項「世界第一」。除了「墨子號」的首席科學家潘建偉,在背後默默奉獻的科研工作者當中,還有一位金華人,他叫蔣虎。
「墨子號」 生日快樂
每當夜幕降臨,如果你不經意地仰望夜空,或許會看到一顆特別的星星,它在做實驗任務時會發出神秘的綠光,步履匆匆,從出現到消失,只有短短幾分鐘。這就是「墨子號」。
今年8月16日,這一世界首顆量子科學實驗衛星即將迎來它的4周歲生日。它的設計壽命只有兩年。如今,它已超期服役兩年,依然很健康。在我國的衛星家族中,這種現象並不多見。
在超期服役的兩年裡,「墨子號」完成了許多拓展實驗任務,又取得多項國際級的重大科研成果。伴隨它一路成長的團隊中,有一位東陽籍科技追夢人,他叫蔣虎,是「墨子號」研製的幕後英雄。作為中科院微小衛星創新研究院研究員,他全程參與了「墨子號」的研製、發射、在軌實驗以及長期管理等工作。
「迎接4歲生日,這並非『墨子號』的極限。我知道它還可以做得更多、更好,如果一切順利的話,它可以在軌工作更長時間。」現年51歲的蔣虎對此滿懷信心。8月16日晚,他最想做的一件事就是仰望星空,默默在心裡送上一句祝福:「『墨子號』,生日快樂!」
團隊合作精神是航天工程成功的重要保障之一。蔣虎說:「正因為『墨子號』中科大團隊、中科院微小衛星創新研究院團隊,以及上海技術物理所團隊都很優秀,才成就了輝煌的『墨子號』科學成果。中科院微小衛星創新研究院主要承擔了衛星系統總體工作,為科學家搭好空間實驗平臺,中科大團隊在這個平臺上開展量子科學實驗。」
「墨子號」之所以壽命較長,一個重要的原因是,蔣虎所在團隊在衛星方案設計時加入了關鍵單機冗餘備份。同時,「墨子號」也經受住了空間輻射環境的考驗,多次遭遇單粒子事件影響,後來都通過故障預案很好地加以解決了。星地光路對準方法涉及姿控系統的複雜算法,蔣虎也參加了姿態導引律算法的設計與驗證工作。姿控工作是否完美,將直接關係到量子實驗的成敗。在這一場尖端科技的接力跑中,他有幸成為其中關鍵一棒。
仰望星空,腳踏實地。今年上半年,蔣虎獲得了兩項量子衛星平臺技術相關的國家發明專利授權。「去年已經被授權了3項專利,加起來已有5項專利獲得授權,我先後申報了8項量子衛星相關專利,還要繼續努力。」
回望來時路 科學夢起點在家鄉
蔣虎出生於東陽市南市街道廣豐村月塘自然村。家中四兄弟,他排行老三。父親是村裡的會計員,在蔣虎上小學前,他就有意訓練老三的數學思維能力,教他如何用算盤進行加減法運算。父親一直督促蔣虎下苦功讀書,因為他相信「知識可以改變命運」。
蔣虎的求學路上有不少艱辛。初中時住校,梅乾菜配白飯,一吃就是一星期;在南馬高中學習,學校經常停電,女生的劉海常被蠟燭的火焰燒得吱吱響;勞動課和晚飯後,學生還要挖土挑泥修築校園內的池塘。
課本裡愛迪生、錢學森等科學家的故事,在少年蔣虎的心底埋下了愛好科學與發明的種子。「上初中時,校長經常拿東陽籍物理學家嚴濟慈的故事激勵我們。我就暗暗立志:以科學家為榜樣,將來從事科學研究工作。」
讀書時,蔣虎的英語是強項。高中時代的英語老師馬海福讓他明白:學習興趣的培養是學好一門課的關鍵;驕兵必敗,需要永遠保持一顆謙虛的心。「他是一個文雅、愛鑽研、默默努力的學生,英語成績很好,還拿過縣英語競賽三等獎。從那以後,他變得更自信了。」馬海福說。
1988年,蔣虎考上浙師大,圓了大學夢。蔡清是他的大學物理老師。在蔡老師指點下,考研時,蔣虎的物理科目得了95分(100分制),如願考取中國科學院的碩士研究生,走上了科研之路。「有志者,事竟成。」是蔣虎特別欣賞的一句話。目前,他在國內外學術期刊發表第一作者署名論文60餘篇,獲授權專利9項。
說起家鄉,蔣虎滿懷濃濃鄉愁:「無論何時,無論我身處何地,家鄉總能觸動我內心最柔軟的地方,是我一生的牽掛。看到家鄉日新月異的變化,作為遊子,由衷感到高興。」
逐夢再前行
全程參與「墨子號」科研項目
山再高,往上攀,總能登頂;路再長,走下去,定能到達目的地。
在蔣虎看來,量子科學就好比一座山,他是其中一名攀登者。「每獲得一項授權專利,我就感覺距離山頂又近了一步。我的事業還遠沒有成功,只是取得了一些成果而已。」
新近獲得授權的這項專利名為「星地雙光路對地面雙站同時指向方法及系統、控制終端」。這個專利好比是一個祖傳秘方,有了它,後續的量子應用衛星生產就可以節省研製周期,提高生產效率。
另一項新專利名為「一種精密軌道標定的衛星系統」,它能為下一顆或下一批量子應用衛星提供更精確的位置信息。
「墨子號」取得的科學成果意味著:中國在量子通信領域領先於世界。正如潘建偉的國際同行說:「中國能夠擁有它,是一種幸運。」「與『墨子號』相遇,也是我的幸運。」提起這段緣分,蔣虎如是說。
2015年,「墨子號」衛星進入正樣階段(發射前一年),衛星有效載荷團隊對單光子探測器進行了空間輻照環境試驗,發現該探測器對空間環境耐受性較弱,容易出現性能衰減。若不對當時的衛星方案進行改進,「墨子號」的關鍵載荷部件只能在軌有效運行3個月。於是,科研團隊決定,將衛星運行軌道從原先的600公裡降低至500公裡,同時增強器件防護能力。針對有效載荷需求的變化,蔣虎要做的,是牽頭完成衛星運行軌道調整後的軌道方案設計。而完成這項工作一般需要較長一段時間。但當時留給他的時間,只有一年!通過無數加班加點的努力,他做到了。這背後的酸甜苦辣,冷暖自知。
很多人以為,4年前,「墨子號」成功發射的那個瞬間,他就可以開香檳慶祝了。其實那時挑戰才剛剛開始。「那一刻意味著這條探索路上,我們多了一位同行的夥伴,它就是圍著地球轉的『墨子號』。」蔣虎說。
科研之路並非平坦大道,蔣虎進入航天工程科研單位已有17個年頭,最大的挑戰是:周末無休整情況下,經歷連續數月的持續性工程測試、驗證。最難承受的是,即便是一個小失誤,也可能會讓近10天的辛苦白費,一切歸零,從頭再來。
目前,「墨子號」已取得多項國際領先的科學成果。與它朝夕相處4年,見證它的成長,對蔣虎來說,是一段幸福的時光。
「這個單位的許多人是不按點下班的。」就連計程車司機都說,不管什麼時候載客到中科院微小衛星創新研究院,衛星廠房的燈總是亮著,總有人在加班。蔣虎就是其中一個:「科研並非輕鬆活,尤其是航天工程,加班是常態,永遠是工作第一,生活第二。不過,當看到自己的努力變成國家驕傲,我感到一切都是值得的,科研人永遠無悔!」
今年6月,北鬥三號全球衛星導航系統組網成功。這一國家重大科技項目,蔣虎也參與其中,他曾參與設計了一顆北鬥三號試驗衛星「IGSO」。前不久,他將一個北鬥三號衛星模型贈給母校東陽南馬高中,以此激勵家鄉人的科學熱情。
中科院微小衛星創新研究院的一面牆上,有這樣一句話:「只要堅持,夢想總是可以實現的。」這句話,蔣虎一直默默記在心裡。從北鬥三號到「墨子號」,親歷中國兩大航天工程的他深切感受到:夢想正在照進現實。
「中國科技崛起之路仍然任重道遠,逆水行舟,不進則退。作為科技工作者,應該時刻保持攀登世界科學高峰的勇氣。」蔣虎說。
蔣虎依然很忙碌,甚至來不及分享成功的喜悅,便踏上了新的徵途。他的新夢想,是把更多衛星送上天,就像夜空中的「墨子號」那樣,讓中國人的科技之光閃耀世界。
(來源:金華日報 記者 許健楠)