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軍工航天新聞

激光雷達:刺破蒼穹的“科學之光”

星之球科技 來源:中國科學報2013-12-11 我要評論(0 )   

每個晴朗的夜間,居住在北京市八達嶺長城北側(cè)延慶大榆樹鎮(zhèn)一帶的居民,總能看見兩束美麗的光線從地面直射夜空。 這兩束光線平行地從地面發(fā)出,點綴著郊區(qū)寧靜的夜晚。初...

        每個晴朗的夜間,居住在北京市八達嶺長城北側(cè)延慶大榆樹鎮(zhèn)一帶的居民,總能看見兩束美麗的光線從地面直射夜空。

 

  這兩束光線平行地從地面發(fā)出,點綴著郊區(qū)寧靜的夜晚。初見此景的人們以為發(fā)出光線的地方一定是什么神秘的基地,抑或是娛樂場所。了解門道的附近居民心里清楚,這兩束光線來自于中國科學院延慶空間環(huán)境野外科學觀測站(以下簡稱延慶觀測站),它們是“科學之光”。

 

  近日,記者來到延慶觀測站,一探究竟。

 

  汽車行駛了一個多小時,記者隨中科院空間科學與應(yīng)用研究中心工作人員一行到達了延慶觀測站。從繁華熱鬧的都市來到一覽無余的郊區(qū),溫度竟也下降了兩三攝氏度。

 

  延慶觀測站位于一所大專院校的一角,與農(nóng)田野地有一墻之隔。

 

  副站長田大偉告訴記者,這里無污染、周邊環(huán)境安靜,特別適于開展空間天氣探測,“對于我們主要的科學儀器來說,周邊沒有干擾光源是最重要的”。

 

  在儀器室里,記者見到了觀測站的“主角”——中高層大氣探測激光雷達系統(tǒng)。

 

  在這個僅有800多平方米的小四合院里,激光雷達“本尊”就占了三個房間。它由激光發(fā)射機、光學接收機、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等部件組成,是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目“子午工程”的建設(shè)項目之一。

 

  觀測中高層大氣是這臺激光雷達的主要任務(wù)。由于能夠發(fā)射雙波長光線,它不僅能觀測氣溶膠,還能觀測大氣的溫度、密度。

 

  “激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去,通過準直系統(tǒng),把光束打到反射鏡上,發(fā)射到空中,然后由1米口徑的望遠鏡接收空中的回波,通過光接收機把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖,再送到顯示器。”

 

  子午工程項目辦副主任劉正寬對這臺激光雷達的原理可謂了如指掌,2009年建設(shè)臺站時,他在這里連續(xù)待了半年多的時間。

 

  在激光發(fā)射機的房間,劉正寬告訴記者,這是一個潔凈度達到1000級的超凈間,“科研人員工作時要穿戴帽子、鞋套等裝備,因為哪怕是一根頭發(fā)都會影響觀測數(shù)據(jù)的準確性”。

 

  科研人員高鳳信則告訴記者,他們在激光雷達運行時,都要戴著眼鏡才能調(diào)試機器,“因為激光對眼睛有一定傷害,一不小心,就可能造成視網(wǎng)膜感光細胞和色素細胞死亡,這種傷害是不可逆轉(zhuǎn)的”。

 

  對于高鳳信來說,經(jīng)過自己雙手操作、調(diào)試、守護出來的科學數(shù)據(jù),最終為研究中高層大氣的科研人員所用,會有一種難以言說的滿足感。

 

  記者也了解到,通宵值夜班是高鳳信與另一名實驗員張文震的“家常便飯”,因為易受背景光、環(huán)境光的干擾,激光雷達要在夜間才能正常工作。

 

  為了實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性,只要是晴朗的夜間,激光雷達就要開機。“光學觀測的儀器不調(diào)會‘跑’,小小的震動就會發(fā)生精準度的偏移,因此在開機時需要工作人員實時盯著數(shù)據(jù),一發(fā)現(xiàn)異常就要及時調(diào)試。”

 

  據(jù)記者了解,延慶觀測站一年能進行150到200天的觀測活動,“最長的一次觀測持續(xù)了一個多星期”。延慶站激光雷達是子午工程五臺激光雷達中開機時間最長的一臺,而這也意味著科研人員一年里有半年在值夜班。“我國研究中高層大氣的科學家以前只能用國外的數(shù)據(jù),子午工程建設(shè)以后才有了國產(chǎn)的觀測數(shù)據(jù),其背后是這些野外臺站科研人員的艱辛工作。”劉正寬感嘆。

 

  即將離開時,記者再度環(huán)視延慶站。在白天,這座小四合院是那么的不顯眼,可在夜間,這里發(fā)出的激光刺破蒼穹,猶如科學之光照亮遙遠的未知領(lǐng)域。

 

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