為從3.6萬公裡高空清晰看到地球 他們奮戰在科研第一線

2020-11-27 東方網

原標題:為從3.6萬公裡高空清晰看到地球,他們累壞了眼睛和耳朵,歷經爆炸不改初衷

  一說起風雲二號氣象衛星,很多人都會下意識地想到越來越精準的天氣預報。今天上午,風雲二號收官衛星H星上的多通道掃描輻射計成功開機,不久後這顆氣象衛星將實時獲取中國及其周邊地區可見光、紅外雲圖和水汽分布圖,收集並轉發氣象、海洋和水文等環境監測資料。

  中科院上海技物所承擔了衛星核心光學載荷多通道掃描輻射計的研製,它每30分鐘可獲取一幅地球圓盤圖信息,能在災害性天氣活躍時每6分鐘進行一次區域加密觀測。

  從零起步,這支隊伍帶著非凡的勇氣在黑暗中探尋。第一顆衛星在最後一次廠房測試時爆炸,他們從歸零中再次出發。為了讓衛星有更清楚的「耳目」,他們累壞了自己的眼睛和耳朵。為了獨立自主不受制於人,他們歷經爆炸依然不改初衷。

  儘管困難重重,但捨我其誰

  風雲二號氣象衛星是我國自行研製的第一代地球靜止軌道氣象衛星。所謂靜止軌道氣象衛星,是指衛星在距地球高度約3.6萬公裡的赤道上空,與地球自轉同步運行(因此相對地球是靜止的),可以觀測地球表面三分之一的固定區域,對同一目標地區進行持續不斷的氣象觀測。

  時任上海技物所所長的中科院院士匡定波回憶,上世紀80年代初,世界上只有為數不多的國家能夠設計製造多通道掃描輻射計,這是決定氣象衛星性能的主載荷。當時美國研發的紅外通道探測器的空間解析度達到9公裡,歐洲多國聯合研發紅外通道和水汽通道探測器的空間解析度均為5公裡。要知道,當時上海技物所研發的可見光和紅外通道探測器才剛剛起步,而且只能研發10到12微米波段的紅外探測器,6到7微米的水汽通道的探測器尚在探索中。

匡定波院士(中)和陳桂林院士(右)

  儘管困難重重,但上海技物所還是以捨我其誰的勇氣承接了這一任務。一旦遭遇颱風、冰雹等災害性天氣,如果監測不及時,會對經濟、生活產生重大影響。有一年因暴雨長江上遊發生洪水,部隊也已嚴陣以待,由於對未來天氣走向不清楚,在求助其他國家時,對方卻聲稱「衛星有故障要維修」。

  研發一臺多通道掃描輻射計到底有多難?上海技物所風雲二號研製團隊靈魂人物、衛星副總師陳桂林院士說,作為「眼睛」的探測器,必須24小時白天黑夜不間斷地「看」,但紅外探測器需在深低溫環境下工作,首先得為其做一個製冷器,使其保持零下180攝氏度的低溫,方能探測到0.5攝氏度的細微變化;掃描機構,每「走」一步的誤差需要控制在一個角秒以內;輻射計表面的一塊「鏡子」,最初重量有20多公斤,但若裝在衛星上必須減重70%,還不能有任何變形。「當時向歐洲國家取經,對方說要像鼓一樣,中間是空的,結果按照這個思路怎麼都做不出來。」後來,研製團隊大膽採用了蜂窩式,儘管理論上有這個可能,但當時從沒有人這麼做過。

  「從3.6萬公裡遠的距離看地球,我們是國際上第三個」

  白手起家,箇中艱辛難與人言。「1987年第一個樣機出來後,我們列了個問題清單,有260個問題要解決。我都不記得日子是怎麼過的,往往一個問題還沒解決,第二個問題又來了。」陳桂林說,最初幾年,大家幾乎天天都呆在實驗室,廢寢忘食。

陳桂林院士(右)在工作

  1989年的夏天,陳桂林騎了輛腳踏車去大柏樹某單位協調工作,突然間,覺著天旋地轉,人也站不住。他推著腳踏車回到了玉田路的集體宿舍,平時不長的一段路也不記得走了有多久。由於過度疲勞,他患上了突發性耳聾。但因為耽誤了最佳治療時機,從那時起,他的左耳就再也聽不到細微的聲音。

  1994年3月底,陳桂林在西昌衛星基地準備風雲二號氣象衛星首次發射工作。一次試驗,要把輻射計從導軌上取下來,別的同事怎麼都弄不出來,他走上前深深屏了一口氣,把70多公斤的輻射計取了下來。就在這時,他1000度近視的右眼突然就看不清楚了,後經診斷為視網膜脫落,他被同事們強行送回了上海治療。不願意離開,是因為還有一個星期就要發射,他放不下心。

  誰也沒有想到,就在幾天後,風雲二號衛星在轉入發射塔架前的最後一次廠房測試時,突然爆炸起火。十多年心血付之一炬,上海技物所5名科研人員被燒傷,輕傷數人。陳桂林是在病床上聽到這個消息的,他的眼睛剛做好手術還沒拆線,「這支隊伍就像是我的兄弟姐妹,這顆衛星就像是我的孩子,悲慟的心情難以用言語來形容。」一拆好線,他就急切地趕到了醫院探望受傷的同事。儘管醫生要求陳桂林必須術後低頭三個星期,但如此一來,他根本沒辦法工作,最後他「打折扣」低頭一個多星期,就回到了工作崗位。如今,陳桂林的右眼視力不到0.1。

  這次事故,對於上海技物所的研製團隊來說是一個沉重的打擊。然而,國家還等著這顆衛星。來不及擦乾眼淚,重新組織起來的研製團隊,很快投入到了新產品的研製中,僅僅用了二年多時間就提交了比原先質量、性能和可靠性更高的掃描輻射計正樣發射產品,為1997年我國第一顆地球靜止軌道氣象衛星的成功發射奠定了重要的技術基礎。

  「風雲二號從3.6萬公裡遠的距離看地球,還看得這麼清楚,我們是國際上第三個。」陳桂林的聲音裡透著自豪。每次聽到天氣預報,陳桂林和他的同事們,都會感覺特別親切。

風雲二號第一幅可見光雲圖。黃海華攝

  頭髮和眉毛都白了,依然奮戰在科研第一線

  不斷超越自我,是這支團隊三十餘年的身體力行。

  「風雲二號的首發星就有三隻『眼睛』,解析度不輸給別人;2004年,三隻『眼睛』變成了5隻『眼睛』,增加了中波紅外通道,有了對對森林火災、草原火災、大霧天氣和沙塵暴的觀測能力;02批衛星看得更快,能在災害性天氣活躍時每6分鐘看一次,之前沒有國家做到過;03批衛星測量地球溫度可以精確到0.5攝氏度,以前相當於用手摸體溫,現在好比有了溫度計,天氣預報水平大幅提高;相比上一顆星,6月5日發射的H星又有多項技術得到提升。」陳桂林說起風雲二號系列衛星,話語風趣而又充滿感情。

陳桂林院士頭髮眉毛都白了,還奮戰在科研第一線。黃海華攝

  從1983年算起,陳桂林和風雲二號結緣35年。他的科研人生就是一部風雲二號氣象衛星發展史。儘管已經77歲高齡,頭髮和眉毛都白了,他依然奮戰在科研第一線。「沒有人比陳院士更熟悉輻射計了。」風雲二號H星掃描輻射計主任設計師、上海技物所研究員陳福春告訴記者,就拿幾天前剛發射的H星來說,在2017年底的一次試驗中出現了一個幹擾的多餘信號,大家一時難以判斷信號來源。最後,還是陳院士把試驗流程再走一遍後,找到了信號源頭。

  有人說陳桂林是「像農民一樣的院士」,低調專注。在他的以身示範下,帶出了一支特別能戰鬥的隊伍。今年70歲的王金鳳研究員,從風雲二號的首發星一直做到了收官星。在1994年的爆炸中她身受重傷,呼吸道黏膜都燒沒了,在醫院裡住了50多天。即使現在,風一吹她就容易咳嗽,喝水也容易嗆著。儘管她從來不願意回憶當時的場景,但她出院後仍然選擇回到當初的崗位;陳福春,作為團隊裡的中堅力量,也是個「拼命三郎」。別人有什麼事,都是他臨時來頂。就連需要輪流吃飯時,他也總是讓別人先吃;團隊裡最年輕的黃茂潼,今年30歲,為了H星發射推遲了婚期。每一次衛星發射,研製團隊在西昌一呆就得50多天,總是顧不上家,但他們從未抱怨過一句。

陳桂林(左二)、陳福春(左三)和王金鳳(右一)

  風雲二號H星今年底將交付用戶,當被問到是否打算真正退休時,陳桂林依然像往常一樣,說話時帶著微笑:「任何事情都有開始、高潮和尾聲,人生本就是五味雜陳。一個經歷結束了,意味著其他經歷開始了。」

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