哈工大報訊(吉星/文 馮健/圖)20年,在歷史不舍晝夜的長河里只不過是一朵小小的浪花;20年,在人生白駒過隙的旅程中卻能鑄就一座永遠(yuǎn)的豐碑。在哈工大,有這樣一群人,他們把國家需要的一項尖端技術(shù)作為自己畢生的事業(yè)去追求,為之不懈奮斗了20年。
2012年3月2日,北京,海洋二號衛(wèi)星在軌交付使用。
對衛(wèi)星在軌工程遙測數(shù)據(jù)的判讀和分析表明:我國首次自主創(chuàng)新研發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的星地激光通信星上終端性能優(yōu)于國際同類產(chǎn)品水平,星地激光通信鏈路性能達到國際領(lǐng)先水平。
承擔(dān)星地激光通信試驗項目的就是哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間光通信技術(shù)研究中心的馬晶、譚立英教授團隊。在這項試驗中,馬晶擔(dān)任“海洋二號”衛(wèi)星副總設(shè)計師,負(fù)責(zé)星地激光通信試驗系統(tǒng),譚立英任系統(tǒng)總指揮。
從1991年的一篇碩士畢業(yè)論文到今天的世界首次星地直接探測高速激光鏈路試驗的圓滿成功,馬晶、譚立英帶領(lǐng)他們的團隊用20年的堅守與執(zhí)著、攻堅與奉獻,實現(xiàn)了星地激光通信瞄準(zhǔn)、捕獲、跟蹤等核心技術(shù)的綜合運用。“瞄得準(zhǔn)、捕得快、跟得牢”又何嘗不是這支團隊的生動寫照呢?
“瞄得準(zhǔn)”——小教師挑戰(zhàn)大課題
星地激光通信技術(shù)到底有多難?打個比方,移動的針尖要對準(zhǔn)移動的麥芒,其難度可想而知,而星地激光通信比這個還要難上百倍。
可是,如果說這項尖端技術(shù)在中國的發(fā)展,僅僅起因于一篇碩士論文,你會不會覺得不可思議?
1991年的秋天,哈工大物理系的一名年輕教師,為準(zhǔn)備碩士論文,只身從哈爾濱來到北京。在資料文獻浩如煙海的北京圖書館內(nèi),一篇關(guān)于衛(wèi)星激光通信技術(shù)的外國文獻進入了她的視野。當(dāng)通讀完全篇論文之后,她被深深地吸引了,立刻意識到衛(wèi)星激光通信是一個國際前沿的研究領(lǐng)域,中國未來也一定需要衛(wèi)星激光通信技術(shù)。
“是的!這就是我要研究的方向了!”她暗下決心。憑著科學(xué)的直覺和敏感性,她已隱隱的感覺到,衛(wèi)星激光通信技術(shù)也許會成為她一生為之奮斗的事業(yè)。
她,就是譚立英。
可是,衛(wèi)星激光通信技術(shù)的基本原理是什么?關(guān)鍵技術(shù)有哪些?突破口在哪里?
……
帶著興奮的心情和一系列未知難題,譚立英歸心似箭地回到哈工大,迫不及待地把自己的想法告訴了丈夫馬晶。
馬晶畢業(yè)于哈工大物理系,曾在世界上最大型的粒子物理學(xué)實驗室——歐洲核子中心作訪問學(xué)者。因為他的科研工作能力十分突出,在國外有很好的發(fā)展空間,但他覺得自己的事業(yè)和家庭在中國,于是放棄了優(yōu)越的科研條件,毅然回到哈工大,成為物理系的一名講師。
在認(rèn)真分析了譚立英帶回來的有限資料后,馬晶沉默了。
此時,國外對這項技術(shù)的細(xì)節(jié)進行了嚴(yán)格的封鎖,而在中國,衛(wèi)星微波通信尚不十分成熟,更不用說更超前的衛(wèi)星激光通信技術(shù)了。進行這項研究,好似天方夜譚,一個人的力量能夠支撐起這樣一個華麗而沉重的夢想嗎?
“咱們一起來做吧。”思考良久,馬晶打破了沉默,一句看似輕描淡寫的話為這個決定“一錘定音”。從此,他們一起走上了衛(wèi)星激光通信研究的道路——這是一條在中國還沒有人走過而且充滿荊棘和險阻的道路,但這又是一條必須有人去探索的路。
這一年,馬晶35歲,譚立英34歲。
萬事開頭難,有了目標(biāo),可怎樣實現(xiàn)呢?這個畢業(yè)論文題目雖然極具前瞻性和創(chuàng)新性,但挑戰(zhàn)性和難度太大了。然而導(dǎo)師的堅決否定沒有阻止他們,專家們的善意提醒沒有阻止他們,一窮二白的實驗條件也沒有阻止他們……
錢三強曾說,古往今來,凡成就事業(yè)對人類有所作為的,無不是腳踏實地艱苦攀登的結(jié)果。馬晶和譚立英就是如此。研究起步時,沒有實驗室,他們就從學(xué)校爭取到了一間地下室;缺乏儀器,他們就從系里要來淘汰的設(shè)備,自己動手修理好;經(jīng)費不足,他倆就拿出自家省吃儉用攢下的“私房錢”……“既然選擇了遠(yuǎn)方,就只顧風(fēng)雨兼程。”這句話放在馬晶和譚立英的身上,再合適不過了。
是創(chuàng)新還是盲動?是堅守還是偏執(zhí)?面對質(zhì)疑,他們在20年后的今天給出了圓滿的答案。
“捕得快”——小論文演繹大文章
20年很長,但是在很多專家眼中,從基礎(chǔ)研究到工程化研究,再到空間試驗,僅用20年的時間已經(jīng)是很快了。
是他們找到了捷徑,還是機遇眷顧了他們?
從1991年到1995年,1000多個日日夜夜,無數(shù)次的論證和試驗,他們終于完成了衛(wèi)星激光通信的概念研究和單元技術(shù)研究,并初步掌握了關(guān)鍵技術(shù)。1995年,譚立英順利通過碩士論文答辯。但是,這項研究早已超越了單純的畢業(yè)論文的意義,作為馬晶和譚立英心儀的畢生事業(yè),衛(wèi)星激光通信的研究還要繼續(xù)做下去。
困難再一次擺在了他們面前。
前期的研究已經(jīng)讓他們傾其所有,投入了自家的兩萬多元,這是他們多年的積蓄,如果繼續(xù)投入,他們真的就要“傾家蕩產(chǎn)”了。
世上沒有絕望的處境,只有對處境絕望的人。1995年秋天,就在快要“走投無路”的時候,譚立英又想到主動出擊,去當(dāng)時的航天部爭取支持。
航天部的有關(guān)負(fù)責(zé)同志得知她的情況后,建議她去拜訪航天五院的姜昌老先生。姜昌老先生又把她引薦給陳芳允院士——中國衛(wèi)星測量、控制技術(shù)的奠基人之一、“兩彈一星功勛獎?wù)?rdquo;獲得者。在閱讀了譚立英的畢業(yè)論文、了解了他們所做的工作之后,陳芳允院士深受感動,激動地說:“你們做得非常好!國家需要激光通信,也一定會支持你們的研究工作。希望你們能繼續(xù)做下去,不要有任何顧慮。”
1996年,時任哈工大副校長的強文義教授找到馬晶和譚立英,詢問研究進展,鼓勵他們刻苦攻關(guān)。學(xué)校向他們提供了5000元的科研基金,支持前期項目探索研究,解決了燃眉之急。1997年學(xué)校又拿出2.5萬元的航天基金支持他們的研究工作。同年,他們獲得了航天五院8萬元的預(yù)研基金支持。有了專家的認(rèn)可,學(xué)校和上級部門的支持,他們的研究有了堅強的后盾和更大的動力。
單絲不成線,獨木不成林。為了更好地開展研究工作,馬晶和譚立英逐漸組建起了屬于自己的科研團隊。他們將自己掌握的全部技術(shù)毫無保留地傳授給課題組的新人,手把手地帶出了一批青年骨干,將一個研究方向變成了整個團隊的事業(yè)追求。歷經(jīng)20年,團隊已經(jīng)從最初的兩個人發(fā)展成為由百余名師生組成的3個層次的科研梯隊。
第二梯隊的骨干教師于思源教授在1996年剛剛讀碩士時,還不知道衛(wèi)星激光通信為何物,如今已經(jīng)成長為星地激光鏈路試驗現(xiàn)場總指揮;現(xiàn)場副總指揮韓琦琦副教授,從1998年選擇馬晶做導(dǎo)師指導(dǎo)自己的本科畢業(yè)論文開始,一直從事衛(wèi)星激光通信技術(shù)的研究。第三梯隊中的俞建杰、宋義偉、王強、付森、姜義君、楊清波、柳青峰、吳世臣、楊中華等年輕人也已經(jīng)成為能夠獨擋一面的技術(shù)骨干。#p#分頁標(biāo)題#e#
這個研究團隊中的每個成員都把衛(wèi)星激光通信事業(yè)當(dāng)成自己矢志不渝的追求,天天“綁”在一起工作。為了按時完成進度,他們恨不得把一分鐘掰成兩分鐘過,平時根本沒有周末,過年過節(jié)也難得休息。
“我們的工作時間緊,任務(wù)重,人手少,就連結(jié)婚也得看科研和工程的進度。如果時間有沖突,婚期就得為工作讓路。我們這些新郎官往往都是第一天回家,第二天結(jié)婚,第三天就回來。”韓琦琦說。
于思源的婚禮不僅舉辦得非常倉促,就連孩子出生當(dāng)天,為了不影響工程進度節(jié)點而忙碌在實驗室里不肯走。還是譚立英把他“趕”到醫(yī)院——“哪能妻子生孩子,丈夫不在身邊的!”為了不影響科研任務(wù),再加上頻繁的加班,孩子出生后他也沒時間照顧。
馬晶和譚立英白天在實驗室忙了一整天,晚上回家后還經(jīng)常要查閱資料、審閱學(xué)生論文,有時候為了趕研究報告的進度,兩人只能輪流休息。長期沒有規(guī)律的生活和睡眠不足,導(dǎo)致譚立英身體嚴(yán)重透支,有時走路都能摔倒。
在馬晶和譚立英的影響下,課題組里的每個年輕人都充滿了干勁,全身心地投入到工作中去。為了調(diào)整一個光學(xué)元件的位置,好多人經(jīng)常圍著光學(xué)平臺,彎著腰一干就是兩三個小時。當(dāng)他們把精細(xì)的角度調(diào)整到位時,才發(fā)現(xiàn)腰已經(jīng)直不起來了。在測試攻關(guān)階段,大家常常夜以繼日地一調(diào)就是幾個月。“樣機對振動和溫度都非常敏感,因此我們一般選擇在后半夜調(diào)試。那個時候,我們經(jīng)常整夜睡在實驗室里,幾個人輪流調(diào)試”,于思源說。雖然條件如此艱苦,但他們當(dāng)時并沒有覺得苦,反而覺得這是個挑戰(zhàn)。
……
在項目研制過程中,這樣的故事數(shù)不勝數(shù)。正是在這種執(zhí)著精神的支撐下,2000年,衛(wèi)星激光通信研究團隊的基礎(chǔ)研究終于取得了階段性的成果,他們承擔(dān)的相關(guān)預(yù)研項目在北京通過了鑒定。鑒定專家委員會認(rèn)為,其技術(shù)水平和研究成果為國內(nèi)領(lǐng)先,達到國際先進水平。
成功沒有讓這個團隊停下腳步,反而激勵他們向更高的目標(biāo)邁進,他們決定向工程化研究進軍。更高的目標(biāo)提出了更高的要求。衛(wèi)星激光通信本身就是一個跨學(xué)科的技術(shù),要進行工程化研究,更需要多學(xué)科的協(xié)作攻關(guān)。在項目實施過程中,他們緊緊依靠學(xué)校扎實的技術(shù)基礎(chǔ)和學(xué)科優(yōu)勢,發(fā)揮多學(xué)科協(xié)作攻關(guān)的傳統(tǒng),形成了以衛(wèi)星激光通信技術(shù)為引導(dǎo),包括光電子、精密機械、控制和電氣工程等多個學(xué)科組成的聯(lián)合創(chuàng)新團隊。
在原國防科工委等上級部門的支持下,經(jīng)過5年的刻苦攻關(guān),衛(wèi)星激光通信研究團隊實現(xiàn)了一次又一次零的突破:他們研發(fā)完成了星地激光鏈路的星上光通信終端樣機、衛(wèi)星激光通信地面動態(tài)演示驗證測試系統(tǒng)、集成化衛(wèi)星激光通信終端高精度測試校準(zhǔn)儀……2005年11月,民用航天工程預(yù)研項目在驗收時得到了評審專家組的一致好評。同時專家們也提出了新的要求——向工程化空間試驗階段進軍。
2007年1月,海洋二號衛(wèi)星工程項目獲得原國防科工委的立項批復(fù),并確定在海洋二號衛(wèi)星上進行星地激光通信試驗。于是,衛(wèi)星激光通信研究團隊開始了利用海洋二號衛(wèi)星進行星地激光鏈路試驗的工作。又是一個5年,他們建立了衛(wèi)星激光通信技術(shù)重點學(xué)科實驗室、按期交付了星地激光鏈路的星上光終端正樣、在國際上首次成功進行了星地直接探測高速激光通信試驗……
科研團隊在研究的基礎(chǔ)上出版了系統(tǒng)的衛(wèi)星光通信理論專著,建立了先進的衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)理論體系,填補了國內(nèi)外該領(lǐng)域的空白,還獲得了多項國防科工委科技進步獎和一項國家技術(shù)發(fā)明二等獎。
2011年11月24日,世界上首次星地直接探測高速激光通信鏈路新技術(shù)試驗取得圓滿成功。這標(biāo)志著我國衛(wèi)星激光通信技術(shù)的應(yīng)用取得了重大突破,是衛(wèi)星高速實時激光通信技術(shù)發(fā)展的里程碑。我國的星地激光鏈路終端因此直接跨入國際先進終端行列,在衛(wèi)星激光通信領(lǐng)域達到國際領(lǐng)先水平,為我國下一代高速衛(wèi)星激光通信奠定了基礎(chǔ)。
這一年,馬晶55歲,譚立英54歲。
“跟得牢”——“小光斑”凝聚大團隊
“跟上了!跟上了!一直在牢牢地跟著!”
2011年10月25日早6時,我國首次星地激光鏈路雙向捕獲跟蹤試驗正式開始。海洋二號衛(wèi)星以時速2萬多公里的速度向我國上空疾馳而來,過頂只有幾分鐘,衛(wèi)星光信號與地面光信號必須迅速精確對準(zhǔn),實現(xiàn)快速雙向捕獲、鏈接并跟蹤,每個步驟都不能失誤。僅11秒,地面終端成功捕獲到星上終端發(fā)出的光信號,期待已久的“小光斑”終于出現(xiàn)在屏幕上——這,意味著試驗的成功。馬晶、譚立英一直緊盯監(jiān)測屏幕的眼睛濕潤了,團隊的小伙子們情不自禁地高呼著將帽子拋向天花板。
試驗成功后,譚立英親自做了6個菜,慰勞團隊成員,回憶起這些年的艱辛和付出,只有他們自己能夠體會。當(dāng)年,為了尋求支持,譚立英帶著碩士論文和幾十袋方便面住進了北京的招待所。為了調(diào)研、查找資料,常常往返于哈爾濱和北京之間,他們乘火車都是坐硬座。
是什么讓他們在這么艱苦的條件下依然堅守理想?
“是哈工大,是衛(wèi)星激光通信,是我們這個不計得失與名利的科研團隊,他們讓我舍不得也放不下。”韓琦琦說。他是家中的獨生子,父親早逝,母親獨自在北京。畢業(yè)后他本有機會回北京工作,照顧母親,但他還是選擇了留下,繼續(xù)從事衛(wèi)星激光通信技術(shù)的研究。
“我們課題組就像一個家,在這兒工作很開心。每個人都特別認(rèn)真負(fù)責(zé),無論有多難,大家都毫無怨言,也從不推卸責(zé)任。離開以后更加發(fā)現(xiàn),我是離不開這個‘大家庭’的,這是我回來的主要原因。”姜義君是2010年畢業(yè)的博士研究生,出去工作不到一年就又回到課題組,他說:“我舍不得離開大家。”
馬晶、譚立英帶得好,年輕人“跟得牢”。
衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)是一項復(fù)雜的工程,質(zhì)量管理體系在這個復(fù)雜的工程系統(tǒng)中是重中之重。是什么讓哈工大的科研質(zhì)量管理體系達到了航天工程的要求?是哈工大人的責(zé)任心,是哈工大“規(guī)格嚴(yán)格,功夫到家”的優(yōu)良傳統(tǒng)。
從設(shè)計文件、資料的歸檔到元器件的采購、安裝調(diào)試的記錄等等,科研團隊都按照總體單位的要求來完成。他們不僅自己設(shè)計、自主研發(fā)了所需的專用設(shè)備,還在實踐過程中檢驗和確定出了一套統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),為光電器件的篩選建立了一個可靠性保證平臺。哈工大還在全國高校中率先建立起質(zhì)量管理體系,并通過了ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證,成為國內(nèi)第一所具有科研質(zhì)保體系的高校。
在質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)面前,整個團隊的責(zé)任意識同樣“跟得牢”。
王樹國校長說:“星地激光通信試驗在軌測試的成功,將對我國原始創(chuàng)新產(chǎn)生重大影響。這次以激光作為載體實現(xiàn)高速率的信息傳輸將對我國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來不可估量的作用。這個項目的難度之大超出了一般人的想象,但是在各方面的支持下,我們的團隊依靠執(zhí)著的信念、強烈的合作精神和樂觀的心態(tài),取得了重大突破,這是一種協(xié)同創(chuàng)新。胡錦濤總書記提出要積極推動協(xié)同創(chuàng)新,對高校而言,就是要把新的思想,新的發(fā)展形勢,新的人力、財力結(jié)合起來,實現(xiàn)新的跨領(lǐng)域組合。在中國社會飛速發(fā)展的今天,這種形式十分必要。”#p#分頁標(biāo)題#e#
回首20年,一路風(fēng)雨兼程。在項目成功時,馬晶教授填詞一首,表達自己喜悅的心情和用一生去追求理想的信念:
賀新郎•賀星地激光鏈路試驗成功
披星戴月起。
望長空,覓遍星海,目斷千里。
一點天光來霄漢,我自鎖定不移。
任憑星走疾如許!
茫茫太空一線穿,聽掌聲直上云霄里!
看凈月、連天地。
日日奮戰(zhàn)夜色里。
記不得,月圓月缺,春風(fēng)又綠。
漫漫長路二十年,幾度風(fēng)風(fēng)雨雨。
到今朝,連通天地。
莫謂星地通如許,更星間鏈路待接續(xù)。
須仰視、深空里。
馬晶向?qū)W校領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹項目進展情況
馬晶(后排左二)、譚立英(后排左一)與科研團隊在一起
馬晶、譚立英在指導(dǎo)團隊做科研
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