比起搞基礎(chǔ)研究的科學家，中國科學院上海技術(shù)物理所（以下簡稱上海技物所）研究員王建宇覺得自己更像一個科學工程師?？茖W家的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)一個個科學原理，而他的目標是通過攻克一個個前沿技術(shù)難題，把科學家的一個個夢想變成現(xiàn)實。

　　“做自己喜歡做的事，讓中國的光電設(shè)備遨游太空，做一個實現(xiàn)科學夢想的工程總師。”這是王建宇常說的話，也是他的奮斗目標。

　　給“嫦娥一號”裝上“激光”眼

　　2007年11月28日，中國首顆探月衛(wèi)星嫦娥一號攜帶的星載激光高度儀在距離月球表面200公里的繞月軌道上發(fā)出第一束激光，并在月球表面踩下第一個“腳印”。這標志著中國人也能用自己的技術(shù)繪制立體月球圖了。

　　這個激光高度儀是王建宇和他帶領(lǐng)的科研團隊歷時三載研制而成的創(chuàng)新成果，“嫦娥”就是靠這副“探月激光眼”來探查月球的地形地貌。

　　“用它從衛(wèi)星上打出一束激光，通過測量激光折返跑的時間和角度，就能計算出月面某一點的相對高度，從而獲得月球地面特征的信息。”近日，王建宇在接受筆者采訪時解釋說，“激光眼”與衛(wèi)星所載的CCD立體相機相配合，能得到更加精準的全月立體圖像。而在不具備拍攝光照條件的月球背面，它更有用武之地。

　　然而，讓這個身高17厘米、體重15.7公斤的“小家伙”在太空工作卻并非易事。此前，由于我國的激光器從未上過天，缺乏相關(guān)研制經(jīng)驗，等待王建宇的是一系列技術(shù)難題。除了要讓激光高度計準確地抓住200公里外月面反射回來的微弱激光信號，他們還要克服太空中真空失重、溫差劇變、高壓、大能量等問題，這些無一不是“攔路虎”。

　　“尤其在研制后期，激光器一進入真空，半個小時就壞掉了，當時那簡直是激光高度計的"致命傷"。”回想起當初的情景，王建宇仍歷歷在目。 為了按時保質(zhì)完成任務(wù)，他與合作伙伴中科院上海光機所研究人員探索激光器的保護，提高空間激光器的可靠性；與中科院半導(dǎo)體所研究人員攜手，探討常規(guī)半導(dǎo)體激光二極管如何更好地在空間應(yīng)用。功夫不負有心人，他們終于克服瓶頸，為激光器穿上了一件特制的“太空服”，成功地將它的壽命提高到1年以上，按時完成正樣產(chǎn)品。

　　上天后，激光高度計幾乎每隔一秒就向月面發(fā)射一束激光，“激光足印”的密度每平方公里達到0.87個點，它不斷傳回包括月球南北極在內(nèi)的高程數(shù)據(jù)，填補了國際探月數(shù)據(jù)的空白。

　　激光高度計的研制成功使國內(nèi)空間激光遙感技術(shù)取得重大突破。“十一五”、“十二五”期間，一批與空間激光技術(shù)有關(guān)的科研項目得到立項，應(yīng)用于多個國家空間工程任務(wù)中。

　　而對于王建宇來說，讓他自豪的不僅是天上的研究成果，還有這個過程中成長起來的一支有能力自主創(chuàng)新的隊伍，因為“這些才是金錢難以衡量的”。讓探月車擁有“智能眼”

　　在今年下半年有望“落月”的“嫦娥三號”巡邏器上，上海技物所有3個載荷，分別是激光高度計、激光三維成像儀和紅外成像光譜儀。王建宇把改進激光高度計的實踐機會給了年輕人。“我讓開了，他們就鍛煉出來了。”他說。

　　而他自己又開始了新的挑戰(zhàn)。這次他的任務(wù)是給探月車做“眼睛”，也就是紅外成像光譜儀。這個“眼睛”可以讓月球車通過高光譜分辨率獲取月球物體高光譜圖像，為精確識別月球表面的特征信息和物質(zhì)分類提供服務(wù)。

　　說起來，這項任務(wù)倒是與王建宇的研究方向比較接近。此前，他已經(jīng)在國際上率先提出多維精細超光譜遙感成像探測技術(shù)和系列解決方法，實現(xiàn)了把超光譜成像的高光譜分辨率、高空間分辨率、高時間分辨率集成化。

　　然而，由于航天設(shè)備要“斤斤計較”，紅外成像光譜儀的“減肥”任務(wù)十分艱巨。要把原來裝在飛機上的重達100公斤的“大塊頭”變成5公斤左右的“小家伙”，安裝在0.6米高的月球車上，王建宇的挑戰(zhàn)又來了。

　　經(jīng)過思索，他想到了用一塊方糖大小的LTF晶體來進行波長選擇和多光譜成像。“當電能量加在晶體兩端時，晶體內(nèi)部的原子會根據(jù)聲波的強度重新排列，相當于是可變參數(shù)的光柵，讓紅外成像光譜儀"看到"從可見光到2.5微米紅外光之間的光譜。”他解釋說。

　　原理有了，然而研究晶體并不是王建宇的強項。他找到了中電26所研制以LTF為核心的分光器件，在雙方聯(lián)合攻關(guān)下，終于突破技術(shù)難題，研制成的“聲光可調(diào)諧濾波器”相關(guān)技術(shù)指標達到國際一流?，F(xiàn)在，王建宇正在期盼月球車的紅外成像光譜儀能帶回優(yōu)質(zhì)圖像。

　　把“量子通信”搬上衛(wèi)星

　　安全性是量子通訊的拿手好戲，也是目前國際上的研究熱點。然而，超遠距離乃至衛(wèi)星和地面的量子通信和量子力學的基本問題檢驗在國際上卻一直是個難題。

　　今年6月《自然—光子學》中一篇文章再次引起全球關(guān)注，王建宇等人用自主研發(fā)的星地量子通信樣機進行的一系列實驗再次驗證了星地量子通信的可行性，為未來實現(xiàn)基于星地量子通信的全球化量子網(wǎng)絡(luò)再添助力。從原理上說，由于量子信號的攜帶者光子在外層空間傳播時損耗比地面小得多，如果能夠在技術(shù)上實現(xiàn)在衛(wèi)星上產(chǎn)生光子，再穿透大氣層后仍然存活并保持其量子特性，人們就可以在衛(wèi)星的幫助下實現(xiàn)全球化量子通信。

　　事實上，由中科院院士、項目首席科學家潘建偉提出的量子通訊衛(wèi)星計劃的攻關(guān)工作，早在2008年就被列為中科院重大創(chuàng)新項目，王建宇出任該項目的總工程師，開始和潘建偉合作進行攻關(guān)實驗。2011年量子科學衛(wèi)星工程正式列入空間科學衛(wèi)星戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項。

　　在2008年至2011年期間，中國科技大學、中科院上海技物所、中科院光電研究所、上海小衛(wèi)星工程中心和中科院上海光機所的科學家們攜手攻關(guān)，在我國的遼闊的青海湖畔，開展了一系列驗證實驗，首次證明量子通信衛(wèi)星在技術(shù)上可行性。

　　預(yù)計，我國將在2015年前后發(fā)射全球首顆量子通訊衛(wèi)星。目前，相關(guān)研制工作正在緊鑼密鼓地進行中。

　　“細節(jié)決定成敗。從設(shè)計、生產(chǎn)、實驗到交付、應(yīng)用，每一環(huán)節(jié)都不能馬虎，否則一環(huán)出錯，結(jié)果就是整體失敗。”王建宇說。他希望與整個團隊全力以赴，把好每道關(guān)，讓世界早一天看到中國的量子通訊衛(wèi)星。

　　其實，作為中科院上海分院領(lǐng)導(dǎo)之一的他完全可以離開科研一線，但王建宇卻從未想過放開老本行。“這才是我真正喜歡做的事，不讓我做，我會難受的。”他笑言。