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太阳“摄影师” 空间“气象员” ——记2023年度国家科技进步奖二等奖获奖团队、中国科学院长春光机所陈波团队

科技   来源:彩练新闻

2024-06-28 17:19:53

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不久前,我省12项成果获2023年度国家科学技术奖。其中,中国科学院长春光机所陈波团队的“空间X射线-极紫外-远紫外波段成像技术及应用”项目获得国家科学技术进步奖二等奖。


6月26日,记者来到长春光机所,副总工程师、研究员陈波作为团队代表,刚刚从北京领奖归来。“会场庄严肃穆,全国科技界翘楚济济一堂。接过获奖证书那一刻,我心情非常激动。一方面,团队工作得到了国家认可;另一方面,感到重任在肩,还要继续努力。”陈波说。


获奖项目主要应用在什么领域?“简单来说,我们的技术就是利用专业的成像仪器监测太阳变化,并据此在外太空监测空间天气。”陈波言简意赅地介绍道,“我们就像太阳的‘摄影师’和空间的‘气象员’。”

所谓“空间天气”,就是外太空的天气情况。空间天气主要受太阳变化影响,例如太阳耀斑爆发、日冕物质抛射等,可能导致卫星失控、导航失灵、通信故障等。对空间天气进行及时、精准的预报,可靠的技术手段很关键。空间X射线-极紫外-远紫外波段成像技术,是目前国际上监测空间天气的核心技术之一。


“X射线-极紫外-远紫外这个波段波长很短,人眼是看不到的,却包含着十分丰富的信息。我们通过技术监测这一波段,构建数据模型,据此可以预测太阳变化,进而预报空间天气。”陈波说。


在长春光机所学术交流中心展厅里,摆放着一台超大号“相机”,看到它亮闪闪的热控材料“外衣”,就知道这是一台在太空执行任务的高科技仪器。


“这是太阳X射线极紫外成像仪一比一模型。”团队成员宋克非研究员为大家介绍,“这台仪器集成了稳像、精密跟踪等多项创新技术。其中,这个摄像头是最厉害的。以往对X射线和极紫外两个波段进行监测成像,需要搭载两个镜头;而我们集成了掠入射和正入射两种方式,在全国首次用一个镜头完成了两个波段的监测成像,减轻了载荷重量。”

风云三号E星太阳X射线极紫外成像仪实物图


对着太阳“拍照”的精密设备,是在怎样的环境里完成研究和测试的呢?带着好奇,记者跟随团队来到X射线-远紫外波段检测定标实验室。


实验室里,两套巨大的设备让整个空间略显局促。“这个装置可以制造出特殊的、强度足够大的光谱辐射光源;这是真空罐,里面配备了一系列检测定标装置。”宋克非指着设备各个部分逐一介绍,“常规设备无法满足我们的研究需求,所以我们自己特制了这些设备,一套用来检测元器件,一套用来检测整机。”

团队针对空间X射线-极紫外-远紫外波段的研究始于上世纪80年代。回首来路,陈波说:“我大学一毕业就来到长春光机所,加入了研究团队。那时候,我们国家对这一波段的研究才刚刚开始,在国际上算起步比较晚的。但在王大珩院士、陈星旦院士等老一辈科学家的引领下、在国家体制机制的保障和支持下,我们坚定了后起直追的决心和信念,在这一领域一干就是30多年。”


从基础研究到应用研究,再到工程研制,团队经历了全链条科研过程,建立起完整的X射线-极紫外-远紫外波段光学研究体系。近十年来,随着我国航天事业快速发展,团队也有了更为明确的研究方向和目标——服务国家重大战略需求。


人眼可见光波长在400—760纳米之间,而陈波团队观测波段的波长最短仅有零点几纳米,较长的也只有100多纳米,对反射材料光滑程度、探测器灵敏程度等要求极高。多年来,团队取得了超光滑表面加工镀膜、光谱辐射光源研制、高灵敏度成像探测、高精度太阳观测和辐射定标等一系列关键技术突破,研制出了太阳X射线极紫外成像仪、极紫外相机等多台航天载荷,相关技术水平跻身国际先进行列。

谈及这些载荷的应用,陈波如数家珍:“风云三号极轨卫星搭载了我们的载荷,可以围绕地球观测地球极区极光分布情况,进而判断太阳变化对地球磁场的影响;风云三号05星上的载荷,可以观测太阳的X射线和极紫外两个波段,为预报太阳耀斑爆发、日冕物质抛射提供重要参考;通过嫦娥三号,我们在国际上首次把极紫外成像仪放到了月球表面,对地球周围的等离子体层进行成像,可以了解地球周围空间环境的变化。”

目前,科研团队正在研制更多航天载荷,将在不同波段和不同空间轨道监测太阳和地球;同时,团队还在推动相关技术转化到民用航天产品中,进一步助力新质生产力发展。


历经30多年,陈波从“小陈”变成了“老陈”。如今,他是团队里年纪最大的。“我们的队伍一直在壮大,目前,有研究人员37人,高级职称以上人员11人,此外,还有很多意气风发的年轻人加入进来,拿过了接力棒。我们一代代传承、进步,以国家需求为导向,不断寻求新的技术突破,朝着科技强国建设目标迈进。”陈波笃定地说。



作者:吉林日报全媒体记者 徐慕旗    责编:郑玉鑫

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