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关于激光的论文马晶谭立英夫妇30年铺就卫星激光通信路

来源:八达娱乐 | 时间:2018-08-25

  为探寻宇宙的奥秘,我国发射一颗又一颗卫星穿梭于茫茫太空。怎样让卫星快速实时地给我们传回海量信息?这是一直以来困扰着人类的难题。在哈尔滨工业大学有一对教授夫妻马晶和谭立英,他们用近30年岁月的坚守,只为攻克这一世界难题。

  “数十寒窗无人问,一朝成名人惊奇”,可以说是马晶和谭立英两位教授最真实的写照。他们的研究在短期内很难获得成果,为了这一新的研究领域,马晶和谭立英错过了很多个人发展的机会,但他们却说,“我们研究这个领域,就是想为国家做点儿事,我们希望研究成果能够在中国、在龙江得到应用。”

  正是马晶和谭立英近30载的辛勤耕耘,才实现了高轨卫星对地高速激光双向通信试验的圆满成功,铸就了联天通地信息高速公路,开创了我国卫星激光通信发展的新局面,标志着我国在空间高速信息传输这一技术尖端领域走到世界前列,为后续天地一体化信息网络国家重大科技工程奠定了坚实基础。

  饥寒亦不知,利害亦不计,忠诚践行航天梦,复兴使命化于心,马晶和谭立英,铺就的是漫漫天光路。关于激光的论文

  星地激光通信属于卫星激光通信网络的一个组成部分,就是将卫星和地面用激光链接起来,形成星地信息高速公路,进行数据的传输。

  为抢先建立卫星高速信息公路,在空间信息领域掌握主动权,20世纪60、70、80年代,美国、欧洲、日本先后启动该项目,全力进行卫星激光通信技术的研究,而那时中国这一领域尚属空白。

  1978年,还是大学生的马晶和谭立英还不会想到,这一空白将由他们来填补。

  马晶和谭立英二人承担这个课题的过程,充满了戏剧性:由一篇“不知天高地厚”的硕士论文开始。

  时光倒流到1991年,当时,谭立英正在准备硕士论文的选题。为选择一个有创意的课题,她专门去北京图书馆查阅相关资料,其中有一些关于卫星激光通信文献资料让她眼前一亮,她预感到航天新领域将是国家发展所需要的。并且这个领域在国内是空白,要是选择这个课题,其价值与意义可想而知。

  得知谭立英的选题,导师直摇头,他们不相信一个在职硕士研究生能够驾驭如此尖端的课题。有人提醒方向虽好,但难度太大了。老师们也委婉地劝说:“你能否换一个方向,这个方向很难毕业。”卫星激光通信到底有多难?早于中国进行卫星激光通信研究的日本,曾这样形容它相当于在东京用激光瞄准80公里外富士山上一个不规律的移动针眼,而美国的科学家当时则表示,至少要2020年,这项技术才能得到应用。

  这些好心人的劝阻,反倒激起了谭立英的斗志,选择这个课题的念头更加坚定:“中国需要卫星激光通信,我就要做好卫星激光通信科研工作。”

  谭立英的这个选择,参加论文开题的老师几乎都反对,但获得了一个人的支持,他就是谭立英的丈夫马晶。

  马晶的专业是应用物理,当时,刚刚结束欧洲做访问学者的经历,回到国内也正在确立自己的科研方向。当他看到谭立英的科研方向,觉得很有前景,也非常具有挑战性。

  马晶决定与爱人一起,选择这个具有前瞻性的课题。“如果没有谭立英,我可能做全息物理,会有实验室,有设备,有团队,但是不会是开拓者。而在激光通信这个领域,我们是开拓者。”马晶说。

  “当时从哈尔滨到北京图书馆查资料,要坐几十个小时的火车,为了节省经费,天天吃方便面,一个泡面盒要反复用好几次。”谭立英说,当时他们两个的工资才几百元,科研条件也很艰苦,实验室是借的学校地下二层的一间屋子,而设备不是从别的课题组那里借来的,就是捡一些别人报废的设备组装的。

  对谭立英而言,这项研究早已超越了单纯的毕业论文的意义,卫星激光通信的研究还要继续做下去,而马晶,也早已经把这个当成了毕生追求的事业。

  前期的研究已经让他们倾其所有,自家多年积蓄的两万多元已经全部花光,如果继续投入,线袋方便面,来到当时的航天部争取支持。

  “真是两眼一摸黑,找谁都不知道,只能在楼道里来回溜达”谭立英回忆说,几经辗转,她找到了中国卫星测量、控制技术的奠基人之一,“两弹一星功勋奖章”获得者陈芳允院士。

  在了解了马晶和谭立英所做的工作之后,陈芳允激动地说:“你们做得非常好!国家需要激光通信,也一定会支持你们的研究工作。希望你们能继续做下去,不要有任何顾虑。”

  1996年哈尔滨工业大学向他们提供了5000元的科研基金,支持前期项目探索研究,解了燃眉之急。1997年他们获2.5万元的航天基金支持。同年,他们获得了航天五院8万元的预研基金支持。有了这些支持,更坚定了他们的研究信心。

  2001年~2010年,在多方大力支持下,哈工大卫星激光通信研究团队进展迅速:

  研发了卫星激光通信地面动态演示验证测试系统;

  研制了国际上首套集成化卫星激光通信终端高精度测试校准仪;

  2011年10月25日6时,是马晶和谭立英夫妇永生难忘的日子,也是中国卫星激光通信发展的历史性的一刻。海洋二号卫星搭载的光通信设备,成功进行了星地激光链路捕获跟踪试验。回顾整个试验的过程时,马晶、谭立英夫妇仍十分激动。“试验结果超出了我们的想象,海洋二号卫星距离光通信地面的最大距离近2000公里,以每秒7.8公里的速度运行,你连一、二、三还没有数完,我们的终端设备就已经准确捕获光信号,开始向地面传输数据了,试验就这样成功了!”

  对卫星在轨工程遥测数据的判读和分析表明,我国首次自主创新研发、具有自主知识产权的星地激光通信星上终端性能优于国际同类产品水平,星地激光通信链路系统综合技术居国际先进水平,部分性能处于国际领先。

  2017年4月12日,载有马晶谭立英团队研制的激光通信终端的高轨卫星发射入轨,进行国际首次高轨卫星与地面间双向5Gbps高速激光通信试验从距离近4万公里的轨道上实现星对地、地对星,精度远高于针尖对麦芒的两束光相互牢牢锁定,始终精确对准并实现通信。

  8月16日,如此高难度的任务完成后,谭立英再次热泪奔流。这标志着我国在空间高速信息传输这一航天技术尖端领域走在了世界前列,为后续天地一体化信息网络国家重大科技工程等的实施奠定了坚实基础。这也意味着我们建立了一条上通天下对地的双向信息高速公路,使我国的信息技术实现了“万里眼、顺风耳”。

  谭立英介绍,从2012年立项到2017年发射成功,历时近5年。“这个科研历程是非常耗心血的,每一个细节都是决定成败的关键。”谭立英说,因为项目要求的精度特别高,所以每一步、每一环都需要特别仔仔细细、认认真真地对待,甚至是一条线接得是否准确,螺孔转得是否合理,转的力度大小、螺丝拧得松紧都可能影响到这个系统的成败。

  马晶和谭立英表示,他们的成功,除了国家、省里以及学校给予的大力支持,也离不开他们的团队。他们说,哈工大一直有团队协同创新攻关的传统。“像我们团队,就是把多个不同学科近百人聚集在一起,做一件难度很大、很难出成果的事情。但所有的人都兢兢业业,没有抱怨。这样的团队文化,是我们愿意留在哈工大,留在黑龙江做研究的重要原因。”

  实际上,我省很多青年专家,都是在这样的团队方式的科研攻关中,由“凤雏”变成了“凤凰”。如今,我省为马晶和谭立英这样的科研创新人员提供了更多施展才华的舞台。

  2016年,马晶、谭立英夫妇带领科研团队创办了哈工大卫星激光通信技术股份有限公司。“当时对公司未来发展的信心还是不足的,因为作为知识分子,我们觉得做学问、做技术是我们的长项,但不愿意经商做企业。”谭立英说,直到在科技创新创业大厦,亲耳聆听了习总书记热情的鼓励,彻底改变了她和马晶的思想观念。

  “今年5月投产,可年产百余台套卫星激光通信终端,这在世界范围内还是首家。”如今,谈起产业化,谭立英有信心做全世界最好、最先进的产品。因为,经过20多年的相互磨合,马晶和谭立英不仅培养了一支过硬的科研团队,也培养了卫星激光通信产品的产业生产链。

  但现在的一切在马晶和谭立英看来,还仅仅是序曲,“下一步的任务更艰巨,我们的目标是在太空围着地球建一个光网络,实现全球实时高速通信,让我们国家整个信息传输能力处于巅峰的地位。”(作者:衣春翔 韩雪 赵一诺)

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