哈工大報(bào)訊(吉星/文 馮健/圖)20年,在歷史不舍晝夜的長(zhǎng)河里只不過(guò)是一朵小小的浪花;20年,在人生白駒過(guò)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(guó)家需要的一項(xiàng)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(hào)衛(wèi)星在軌交付使用。
對(duì)衛(wèi)星在軌工程遙測(cè)數(shù)據(jù)的判讀和分析表明:我國(guó)首次自主創(chuàng)新研發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的星地激光通信星上終端性能優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品水平,星地激光通信鏈路性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
承擔(dān)星地激光通信試驗(yàn)項(xiàng)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(tuán)隊(duì)。在這項(xiàng)試驗(yàn)中,馬晶擔(dān)任“海洋二號(hào)”衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師,負(fù)責(zé)星地激光通信試驗(yàn)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(cè)高速激光鏈路試驗(yàn)的圓滿成功,馬晶、譚立英帶領(lǐng)他們的團(tuán)隊(duì)用20年的堅(jiān)守與執(zhí)著、攻堅(jiān)與奉獻(xiàn),實(shí)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(yùn)用。“瞄得準(zhǔn)、捕得快、跟得牢”又何嘗不是這支團(tuán)隊(duì)的生動(dòng)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(gè)比方,移動(dòng)的針尖要對(duì)準(zhǔn)移動(dòng)的麥芒,其難度可想而知,而星地激光通信比這個(gè)還要難上百倍。
可是,如果說(shuō)這項(xiàng)尖端技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展,僅僅起因于一篇碩士論文,你會(huì)不會(huì)覺(jué)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(lái)到北京。在資料文獻(xiàn)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(guó)文獻(xiàn)進(jìn)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(shí)到衛(wèi)星激光通信是一個(gè)國(guó)際前沿的研究領(lǐng)域,中國(guó)未來(lái)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(jué)和敏感性,她已隱隱的感覺(jué)到,衛(wèi)星激光通信技術(shù)也許會(huì)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(shí)驗(yàn)室——歐洲核子中心作訪問(wèn)學(xué)者。因?yàn)樗目蒲泄ぷ髂芰κ滞怀?,在?guó)外有很好的發(fā)展空間,但他覺(jué)得自己的事業(yè)和家庭在中國(guó),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(lái)的有限資料后,馬晶沉默了。
此時(shí),國(guó)外對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的細(xì)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)格的封鎖,而在中國(guó),衛(wèi)星微波通信尚不十分成熟,更不用說(shuō)更超前的衛(wèi)星激光通信技術(shù)了。進(jìn)行這項(xiàng)研究,好似天方夜譚,一個(gè)人的力量能夠支撐起這樣一個(gè)華麗而沉重的夢(mèng)想嗎?
“咱們一起來(lái)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(gè)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(guó)還沒(méi)有人走過(guò)而且充滿荊棘和險(xiǎn)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(wàn)事開頭難,有了目標(biāo),可怎樣實(shí)現(xiàn)呢?這個(gè)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(jiān)決否定沒(méi)有阻止他們,專家們的善意提醒沒(méi)有阻止他們,一窮二白的實(shí)驗(yàn)條件也沒(méi)有阻止他們……
錢三強(qiáng)曾說(shuō),古往今來(lái),凡成就事業(yè)對(duì)人類有所作為的,無(wú)不是腳踏實(shí)地艱苦攀登的結(jié)果。馬晶和譚立英就是如此。研究起步時(shí),沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室,他們就從學(xué)校爭(zhēng)取到了一間地下室;缺乏儀器,他們就從系里要來(lái)淘汰的設(shè)備,自己動(dòng)手修理好;經(jīng)費(fèi)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(guò)了。
是創(chuàng)新還是盲動(dòng)?是堅(jiān)守還是偏執(zhí)?面對(duì)質(zhì)疑,他們?cè)?0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(zhǎng),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(yàn),僅用20年的時(shí)間已經(jīng)是很快了。
是他們找到了捷徑,還是機(jī)遇眷顧了他們?
從1991年到1995年,1000多個(gè)日日夜夜,無(wú)數(shù)次的論證和試驗(yàn),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(guò)碩士論文答辯。但是,這項(xiàng)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(wàn)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(méi)有絕望的處境,只有對(duì)處境絕望的人。1995年秋天,就在快要“走投無(wú)路”的時(shí)候,譚立英又想到主動(dòng)出擊,去當(dāng)時(shí)的航天部爭(zhēng)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(guó)衛(wèi)星測(cè)量、控制技術(shù)的奠基人之一、“兩彈一星功勛獎(jiǎng)?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(dòng),激動(dòng)地說(shuō):“你們做得非常好!國(guó)家需要激光通信,也一定會(huì)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(shí)任哈工大副校長(zhǎng)的強(qiáng)文義教授找到馬晶和譚立英,詢問(wèn)研究進(jìn)展,鼓勵(lì)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(xiàng)目探索研究,解決了燃眉之急。1997年學(xué)校又拿出2.5萬(wàn)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(wàn)元的預(yù)研基金支持。有了專家的認(rèn)可,學(xué)校和上級(jí)部門的支持,他們的研究有了堅(jiān)強(qiáng)的后盾和更大的動(dòng)力。
單絲不成線,獨(dú)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(tuán)隊(duì)。他們將自己掌握的全部技術(shù)毫無(wú)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(gè)研究方向變成了整個(gè)團(tuán)隊(duì)的事業(yè)追求。歷經(jīng)20年,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)從最初的兩個(gè)人發(fā)展成為由百余名師生組成的3個(gè)層次的科研梯隊(duì)。
第二梯隊(duì)的骨干教師于思源教授在1996年剛剛讀碩士時(shí),還不知道衛(wèi)星激光通信為何物,如今已經(jīng)成長(zhǎng)為星地激光鏈路試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)總指揮;現(xiàn)場(chǎng)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(duì)中的俞建杰、宋義偉、王強(qiáng)、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(dú)擋一面的技術(shù)骨干。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)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(shí)完成進(jìn)度,他們恨不得把一分鐘掰成兩分鐘過(guò),平時(shí)根本沒(méi)有周末,過(guò)年過(guò)節(jié)也難得休息。
“我們的工作時(shí)間緊,任務(wù)重,人手少,就連結(jié)婚也得看科研和工程的進(jìn)度。如果時(shí)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(lái)。”韓琦琦說(shuō)。
于思源的婚禮不僅舉辦得非常倉(cāng)促,就連孩子出生當(dāng)天,為了不影響工程進(jìn)度節(jié)點(diǎn)而忙碌在實(shí)驗(yàn)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(méi)時(shí)間照顧。
馬晶和譚立英白天在實(shí)驗(yàn)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(shí)候?yàn)榱粟s研究報(bào)告的進(jìn)度,兩人只能輪流休息。長(zhǎng)期沒(méi)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(shí)走路都能摔倒。
在馬晶和譚立英的影響下,課題組里的每個(gè)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(gè)光學(xué)元件的位置,好多人經(jīng)常圍著光學(xué)平臺(tái),彎著腰一干就是兩三個(gè)小時(shí)。當(dāng)他們把精細(xì)的角度調(diào)整到位時(shí),才發(fā)現(xiàn)腰已經(jīng)直不起來(lái)了。在測(cè)試攻關(guān)階段,大家常常夜以繼日地一調(diào)就是幾個(gè)月。“樣機(jī)對(duì)振動(dòng)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(gè)時(shí)候,我們經(jīng)常整夜睡在實(shí)驗(yàn)室里,幾個(gè)人輪流調(diào)試”,于思源說(shuō)。雖然條件如此艱苦,但他們當(dāng)時(shí)并沒(méi)有覺(jué)得苦,反而覺(jué)得這是個(gè)挑戰(zhàn)。
……
在項(xiàng)目研制過(guò)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(tuán)隊(duì)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(xiàng)目在北京通過(guò)了鑒定。鑒定專家委員會(huì)認(rèn)為,其技術(shù)水平和研究成果為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
成功沒(méi)有讓這個(gè)團(tuán)隊(duì)停下腳步,反而激勵(lì)他們向更高的目標(biāo)邁進(jìn),他們決定向工程化研究進(jìn)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(gè)跨學(xué)科的技術(shù),要進(jìn)行工程化研究,更需要多學(xué)科的協(xié)作攻關(guān)。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,他們緊緊依靠學(xué)校扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)和學(xué)科優(yōu)勢(shì),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(jī)械、控制和電氣工程等多個(gè)學(xué)科組成的聯(lián)合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。
在原國(guó)防科工委等上級(jí)部門的支持下,經(jīng)過(guò)5年的刻苦攻關(guān),衛(wèi)星激光通信研究團(tuán)隊(duì)實(shí)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(jī)、衛(wèi)星激光通信地面動(dòng)態(tài)演示驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)、集成化衛(wèi)星激光通信終端高精度測(cè)試校準(zhǔn)儀……2005年11月,民用航天工程預(yù)研項(xiàng)目在驗(yàn)收時(shí)得到了評(píng)審專家組的一致好評(píng)。同時(shí)專家們也提出了新的要求——向工程化空間試驗(yàn)階段進(jìn)軍。
2007年1月,海洋二號(hào)衛(wèi)星工程項(xiàng)目獲得原國(guó)防科工委的立項(xiàng)批復(fù),并確定在海洋二號(hào)衛(wèi)星上進(jìn)行星地激光通信試驗(yàn)。于是,衛(wèi)星激光通信研究團(tuán)隊(duì)開始了利用海洋二號(hào)衛(wèi)星進(jìn)行星地激光鏈路試驗(yàn)的工作。又是一個(gè)5年,他們建立了衛(wèi)星激光通信技術(shù)重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室、按期交付了星地激光鏈路的星上光終端正樣、在國(guó)際上首次成功進(jìn)行了星地直接探測(cè)高速激光通信試驗(yàn)……
科研團(tuán)隊(duì)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(jìn)的衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)理論體系,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的空白,還獲得了多項(xiàng)國(guó)防科工委科技進(jìn)步獎(jiǎng)和一項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
2011年11月24日,世界上首次星地直接探測(cè)高速激光通信鏈路新技術(shù)試驗(yàn)取得圓滿成功。這標(biāo)志著我國(guó)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(shí)時(shí)激光通信技術(shù)發(fā)展的里程碑。我國(guó)的星地激光鏈路終端因此直接跨入國(guó)際先進(jìn)終端行列,在衛(wèi)星激光通信領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,為我國(guó)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(tuán)隊(duì)
“跟上了!跟上了!一直在牢牢地跟著!”
2011年10月25日早6時(shí),我國(guó)首次星地激光鏈路雙向捕獲跟蹤試驗(yàn)正式開始。海洋二號(hào)衛(wèi)星以時(shí)速2萬(wàn)多公里的速度向我國(guó)上空疾馳而來(lái),過(guò)頂只有幾分鐘,衛(wèi)星光信號(hào)與地面光信號(hào)必須迅速精確對(duì)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)快速雙向捕獲、鏈接并跟蹤,每個(gè)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(hào),期待已久的“小光斑”終于出現(xiàn)在屏幕上——這,意味著試驗(yàn)的成功。馬晶、譚立英一直緊盯監(jiān)測(cè)屏幕的眼睛濕潤(rùn)了,團(tuán)隊(duì)的小伙子們情不自禁地高呼著將帽子拋向天花板。
試驗(yàn)成功后,譚立英親自做了6個(gè)菜,慰勞團(tuán)隊(duì)成員,回憶起這些年的艱辛和付出,只有他們自己能夠體會(huì)。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(jìn)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?cè)谶@么艱苦的條件下依然堅(jiān)守理想?
“是哈工大,是衛(wèi)星激光通信,是我們這個(gè)不計(jì)得失與名利的科研團(tuán)隊(duì),他們讓我舍不得也放不下。”韓琦琦說(shuō)。他是家中的獨(dú)生子,父親早逝,母親獨(dú)自在北京。畢業(yè)后他本有機(jī)會(huì)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(gè)家,在這兒工作很開心。每個(gè)人都特別認(rèn)真負(fù)責(zé),無(wú)論有多難,大家都毫無(wú)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(gè)‘大家庭’的,這是我回來(lái)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(shuō):“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(xiàng)復(fù)雜的工程,質(zhì)量管理體系在這個(gè)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(dá)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(jì)文件、資料的歸檔到元器件的采購(gòu)、安裝調(diào)試的記錄等等,科研團(tuán)隊(duì)都按照總體單位的要求來(lái)完成。他們不僅自己設(shè)計(jì)、自主研發(fā)了所需的專用設(shè)備,還在實(shí)踐過(guò)程中檢驗(yàn)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(gè)可靠性保證平臺(tái)。哈工大還在全國(guó)高校中率先建立起質(zhì)量管理體系,并通過(guò)了ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證,成為國(guó)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(gè)團(tuán)隊(duì)的責(zé)任意識(shí)同樣“跟得牢”。
王樹國(guó)校長(zhǎng)說(shuō):“星地激光通信試驗(yàn)在軌測(cè)試的成功,將對(duì)我國(guó)原始創(chuàng)新產(chǎn)生重大影響。這次以激光作為載體實(shí)現(xiàn)高速率的信息傳輸將對(duì)我國(guó)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)不可估量的作用。這個(gè)項(xiàng)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(tuán)隊(duì)依靠執(zhí)著的信念、強(qiáng)烈的合作精神和樂(lè)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(dòng)協(xié)同創(chuàng)新,對(duì)高校而言,就是要把新的思想,新的發(fā)展形勢(shì),新的人力、財(cái)力結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)新的跨領(lǐng)域組合。在中國(guó)社會(huì)飛速發(fā)展的今天,這種形式十分必要。”#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
回首20年,一路風(fēng)雨兼程。在項(xiàng)目成功時(shí),馬晶教授填詞一首,表達(dá)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(yàn)成功
披星戴月起。
望長(zhǎng)空,覓遍星海,目斷千里。
一點(diǎn)天光來(lái)霄漢,我自鎖定不移。
任憑星走疾如許!
茫茫太空一線穿,聽(tīng)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(zhǎng)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(xiàng)目進(jìn)展情況
馬晶(后排左二)、譚立英(后排左一)與科研團(tuán)隊(duì)在一起
馬晶、譚立英在指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)做科研
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