上海技物所風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星有效載荷研制團(tuán)隊(duì)。上海技物所供圖2017年11月15日凌晨，在太原衛(wèi)星發(fā)射中心附近的一個(gè)山溝溝里，有兩個(gè)身影在靜靜等待火箭發(fā)射。他們是中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱上海技物所）研究員顧明劍和鈕新華。深秋時(shí)節(jié)，室外溫度為零下18攝氏度，兩人的眼中卻閃著熾熱的光。倒計(jì)時(shí)、點(diǎn)火、發(fā)射、星箭分離……長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功將“風(fēng)云三號(hào)D”氣象衛(wèi)星（以下簡(jiǎn)稱D星）送入運(yùn)行軌道。這顆衛(wèi)星上，搭載著兩個(gè)重要載荷——紅外高光譜大氣探測(cè)儀和中分辨率成像光譜儀。它們分別由顧明劍和鈕新華帶領(lǐng)的小組研制完成。顧明劍和鈕新華小組同屬于上海技物所風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星有效載荷研制團(tuán)隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱團(tuán)隊(duì)）。團(tuán)隊(duì)曾獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)、上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，近日又收獲了一個(gè)新稱號(hào)——中國(guó)科學(xué)院第五屆“科苑名匠”。“團(tuán)魂”：做國(guó)家最需要的科研如果說(shuō)，當(dāng)時(shí)吸引團(tuán)隊(duì)成員加入上海技物所的是國(guó)字號(hào)科研機(jī)構(gòu)的金字招牌，那么如今使團(tuán)隊(duì)堅(jiān)守在大氣遙感探測(cè)領(lǐng)域的是“要做出對(duì)國(guó)家有用的科研成果”的信念。這是團(tuán)隊(duì)在30多年實(shí)踐中不斷迭代形成的共同理念。團(tuán)隊(duì)里很多成員都有相似的經(jīng)歷——大學(xué)畢業(yè)在上海技物所讀研究生，后來(lái)留所工作。“論文的研究結(jié)果要是能在天上驗(yàn)證應(yīng)用就太好了！”上海技物所研究員丁雷說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿景大家留了下來(lái)。我國(guó)自1990年開(kāi)始論證第二代氣象衛(wèi)星——風(fēng)云三號(hào)系列。上海技物所隨之組建了一支平均年齡不到30歲的團(tuán)隊(duì)，致力于為衛(wèi)星打造“慧眼”，即各類探測(cè)氣象要素的載荷，以獲取各類大氣、生態(tài)環(huán)境等相關(guān)信息?！懊恳活w衛(wèi)星的載荷在性能上都要比上一顆有所提升”，這是團(tuán)隊(duì)最基本的自我要求。有經(jīng)驗(yàn)的科研人員把控整體方向，年輕后輩憑借“初生牛犢不怕虎”的勇氣，大膽踐行新技術(shù)。在顧明劍看來(lái)，擁有勇于承擔(dān)責(zé)任的集體意識(shí)及主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，是團(tuán)隊(duì)成員的突出共性。每個(gè)人都能在團(tuán)隊(duì)中找到最適合的位置，充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，并在項(xiàng)目中歷練成長(zhǎng)。盡管頂著關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和型號(hào)推進(jìn)的雙重壓力，但團(tuán)隊(duì)從不抱怨辛苦，只怕“不能解決問(wèn)題”。沒(méi)有技術(shù)積累，就從基本原理出發(fā)思考解決方案；工程任務(wù)緊張，就把進(jìn)度表細(xì)化到每個(gè)半天；遇到棘手問(wèn)題，就第一時(shí)間召集團(tuán)隊(duì)一起展開(kāi)頭腦風(fēng)暴……鈕新華至今記得，剛加入團(tuán)隊(duì)時(shí)，在一個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵驗(yàn)證階段，當(dāng)時(shí)的室主任帶著他們熬了三天兩夜?！邦A(yù)研階段人員有限、技術(shù)積淀相對(duì)較少，但是所里的老同志都知無(wú)不言，不遺余力地提供技術(shù)指導(dǎo)。”鈕新華對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō)。2008年，風(fēng)云三號(hào)首顆衛(wèi)星發(fā)射成功，其上搭載的中分辨率光譜成像儀采用了多項(xiàng)突破性技術(shù)，先后為汶川震后地理監(jiān)測(cè)、臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)、暴雨監(jiān)測(cè)等提供服務(wù)。而后的B星、C星……一直到今年5月正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行的G星，每一顆衛(wèi)星上的載荷都有技術(shù)創(chuàng)新。與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)不斷發(fā)展壯大，如今有60余人，其中不乏年輕的“90后”“00后”。此外，探測(cè)器、制冷機(jī)、光學(xué)薄膜等核心部件的研發(fā)得到了上海技物所其他團(tuán)隊(duì)的全力支持。上海技物所研究員喬輝作為這些團(tuán)隊(duì)中的一員見(jiàn)證了探測(cè)器性能的不斷提升。喬輝介紹，探測(cè)器由一個(gè)個(gè)微米級(jí)別的像元組成。每個(gè)像元的制備，從原材料生長(zhǎng)開(kāi)始，涉及幾十道工藝，有時(shí)可能僅僅是操作時(shí)忘記戴口罩，就會(huì)導(dǎo)致像元受污染而不能使用?！疤綔y(cè)器最重要的參數(shù)是信噪比，即能夠?qū)⑿盘?hào)同背景噪聲進(jìn)行區(qū)分。得到的像元還需要在顯微鏡下一個(gè)個(gè)仔細(xì)觀察，優(yōu)中選優(yōu)?！苯?jīng)常有人問(wèn)：“為什么你們的工作這么辛苦，卻干得這么開(kāi)心？”鈕新華的答案是：“我們是一個(gè)大家庭，而且每個(gè)人都將載荷研制視為終生事業(yè)。”聚力：面向國(guó)際最前沿截至2023年底，團(tuán)隊(duì)已為風(fēng)云三號(hào)系列衛(wèi)星貢獻(xiàn)了包含中分辨率光譜成像儀、紅外高光譜大氣探測(cè)儀、地球輻射探測(cè)儀、短波偏振探測(cè)儀、紅外分光計(jì)、掃描輻射計(jì)等在內(nèi)的功能各異的29臺(tái)套先進(jìn)載荷，均成功實(shí)現(xiàn)在軌應(yīng)用，儀器性能達(dá)到并部分超過(guò)國(guó)際水平。其中，D星的載荷大幅升級(jí)換代。團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)國(guó)際最前沿的高性能載荷技術(shù)指標(biāo)，向更高精度、更高頻次、更長(zhǎng)壽命的目標(biāo)努力。通常一顆衛(wèi)星有效載荷的技術(shù)打磨需要10年左右，而團(tuán)隊(duì)在短短5年間，創(chuàng)造了諸多歷史：世界上首臺(tái)可獲取全球250米分辨率長(zhǎng)波紅外分裂窗區(qū)資料的成像儀器成功應(yīng)用，我國(guó)第一臺(tái)極軌快速傅里葉光譜儀器在軌應(yīng)用，臺(tái)風(fēng)登陸等高影響天氣的預(yù)報(bào)時(shí)效提前到5~7天……“原來(lái)我們只能看到云圖，D星之后真正實(shí)現(xiàn)了高光譜大氣垂直探測(cè)的三維觀測(cè)?！鳖櫭鲃忉?。取得這樣的成績(jī)，背后邁出的每一步都不容易。在一次紅外定標(biāo)實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)遇到了大麻煩。由于采用的是被動(dòng)式輻射制冷方案，需要模擬太空中零下200攝氏度的極低溫環(huán)境，而這只有在特殊的真空罐中才能夠?qū)崿F(xiàn)。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了信號(hào)干擾，意味著儀器無(wú)法達(dá)到預(yù)期性能。“我們當(dāng)時(shí)想了各種常溫下的替代調(diào)試方案，但整整兩個(gè)星期都沒(méi)有進(jìn)展?！鳖櫭鲃貞洝Ｕ{(diào)試—失敗—再試，為了盡快解決問(wèn)題，每一個(gè)人都在挑戰(zhàn)自己的極限。幸而上海技物所還有很多“風(fēng)云”前輩能夠給團(tuán)隊(duì)出謀劃策。在想法的碰撞下，大家有了一個(gè)新的解決思路，并著手嘗試。第三周結(jié)束時(shí)，問(wèn)題終于被解決了。如今，設(shè)計(jì)壽命為5年的D星已在軌運(yùn)行7年，其上的載荷也超額完成了任務(wù)。接棒：勇于走進(jìn)無(wú)人區(qū)“無(wú)論是航班延誤，還是特大暴雨、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，本質(zhì)上都和天氣有關(guān)?！鳖櫭鲃φf(shuō)，“我們希望可以更早地對(duì)天氣作出預(yù)報(bào)，同時(shí)為應(yīng)對(duì)極端天氣而努力?！盌星之后，團(tuán)隊(duì)已進(jìn)行全方位布局，年輕人開(kāi)始嶄露頭角。2013年來(lái)到上海技物所的“90后”陳帥帥、江豐和成龍，開(kāi)始接下前輩們遞過(guò)來(lái)的接力棒，以小組負(fù)責(zé)人身份，承擔(dān)起下一代氣象衛(wèi)星載荷研制工作。每天的清晨和黃昏，是地球能量交互變化率最高的時(shí)候，也是天氣極易驟然變化的時(shí)刻。風(fēng)云三號(hào)E星是世界業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星家族中首顆晨昏軌道衛(wèi)星。團(tuán)隊(duì)繼續(xù)瞄準(zhǔn)國(guó)際領(lǐng)先，設(shè)計(jì)了要求極高的微光通道，實(shí)現(xiàn)了最終信噪比達(dá)11的國(guó)際領(lǐng)先的指標(biāo)。陳帥帥深度參與了微光通道的研制工作。風(fēng)云系列首顆“降水星”G星，主要用于災(zāi)害性天氣系統(tǒng)降水監(jiān)測(cè)。江豐作為技術(shù)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)高精度基準(zhǔn)比對(duì)傳遞定標(biāo)器的研制。江豐和團(tuán)隊(duì)一起，攻克了高光譜大動(dòng)態(tài)探測(cè)、大范圍高精度指向、大量級(jí)衰減片標(biāo)定和在軌定標(biāo)傳遞算法等方面的一系列難題。據(jù)悉，計(jì)劃明年發(fā)射的衛(wèi)星上將搭載一個(gè)溫室氣體載荷。對(duì)于在氣象衛(wèi)星載荷研制方面有豐富經(jīng)驗(yàn)的上海技物所來(lái)說(shuō)，這依然是個(gè)全新的挑戰(zhàn)。進(jìn)入與國(guó)際比肩的賽道，需要團(tuán)隊(duì)走出不同于國(guó)際同類產(chǎn)品的技術(shù)路線，為的是使我國(guó)有能力在全球遙感平臺(tái)進(jìn)行布局，提供全球溫室氣體數(shù)據(jù)。成龍和團(tuán)隊(duì)前輩們一起，從零開(kāi)始，正一步步把這個(gè)載荷從設(shè)想變?yōu)楣こ袒a(chǎn)品?！皩?duì)我們來(lái)說(shuō)，最開(kāi)心的時(shí)刻，除了衛(wèi)星發(fā)射、載荷正常運(yùn)行外，就是看著團(tuán)隊(duì)里的年輕人成長(zhǎng)起來(lái)?！鳖櫭鲃Ω嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“這樣我們可以放心地把接力棒交給他們，相信在他們手里，我國(guó)氣象衛(wèi)星載荷技術(shù)可以從與國(guó)際前沿并跑到領(lǐng)跑?！保ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-06-17?第3版?綜合）