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为从3.6万公里高空清晰看到地球,他们累坏了眼睛和耳朵,历经爆炸不改初衷

2019/10/10 7:49:35

为从3.6万公里高空清晰看到地球,他们累坏了眼睛和耳朵,历经爆炸不改初衷

一说起风云二号气象卫星,很多人都会下意识地想到越来越精准的天气预报。今天上午,风云二号收官卫星H星上的多通道扫描辐射计成功开机,不久后这颗气象卫星将实时获取中国及其周边地区可见光、红外云图和水汽分布图,收集并转发气象、海洋和水文等环境监测资料。

 

中科院上海技物所承担了卫星核心光学载荷多通道扫描辐射计的研制,它每30分钟可获取一幅地球圆盘图信息,能在灾害性天气活跃时每6分钟进行一次区域加密观测。

 

从零起步,这支队伍带着非凡的勇气在黑暗中探寻。第一颗卫星在最后一次厂房测试时爆炸,他们从归零中再次出发。为了让卫星有更清楚的“耳目”,他们累坏了自己的眼睛和耳朵。为了独立自主不受制于人,他们历经爆炸依然不改初衷。

 

尽管困难重重,但舍我其谁

 

风云二号气象卫星是我国自行研制的第一代地球静止轨道气象卫星。所谓静止轨道气象卫星,是指卫星在距地球高度约3.6万公里的赤道上空,与地球自转同步运行(因此相对地球是静止的),可以观测地球表面三分之一的固定区域,对同一目标地区进行持续不断的气象观测。

 

时任上海技物所所长的中科院院士匡定波回忆,上世纪80年代初,世界上只有为数不多的国家能够设计制造多通道扫描辐射计,这是决定气象卫星性能的主载荷。当时美国研发的红外通道探测器的空间分辨率达到9公里,欧洲多国联合研发红外通道和水汽通道探测器的空间分辨率均为5公里。要知道,当时上海技物所研发的可见光和红外通道探测器才刚刚起步,而且只能研发10到12微米波段的红外探测器,6到7微米的水汽通道的探测器尚在探索中。

匡定波院士(中)和陈桂林院士(右)

 

尽管困难重重,但上海技物所还是以舍我其谁的勇气承接了这一任务。一旦遭遇台风、冰雹等灾害性天气,如果监测不及时,会对经济、生活产生重大影响。有一年因暴雨长江上游发生洪水,部队也已严阵以待,由于对未来天气走向不清楚,在求助其他国家时,对方却声称“卫星有故障要维修”。

 

研发一台多通道扫描辐射计到底有多难?上海技物所风云二号研制团队灵魂人物、卫星副总师陈桂林院士说,作为“眼睛”的探测器,必须24小时白天黑夜不间断地“看”,但红外探测器需在深低温环境下工作,首先得为其做一个制冷器,使其保持零下180摄氏度的低温,方能探测到0.5摄氏度的细微变化;扫描机构,每“走”一步的误差需要控制在一个角秒以内;辐射计表面的一块“镜子”,最初重量有20多公斤,但若装在卫星上必须减重70%,还不能有任何变形。“当时向欧洲国家取经,对方说要像鼓一样,中间是空的,结果按照这个思路怎么都做不出来。”后来,研制团队大胆采用了蜂窝式,尽管理论上有这个可能,但当时从没有人这么做过。

 

“从3.6万公里远的距离看地球,我们是国际上第三个”

 

白手起家,个中艰辛难与人言。“1987年第一个样机出来后,我们列了个问题清单,有260个问题要解决。我都不记得日子是怎么过的,往往一个问题还没解决,第二个问题又来了。”陈桂林说,最初几年,大家几乎天天都呆在实验室,废寝忘食。

陈桂林院士(右)在工作

 

1989年的夏天,陈桂林骑了辆脚踏车去大柏树某单位协调工作,突然间,觉着天旋地转,人也站不住。他推着脚踏车回到了玉田路的集体宿舍,平时不长的一段路也不记得走了有多久。由于过度疲劳,他患上了突发性耳聋。但因为耽误了最佳治疗时机,从那时起,他的左耳就再也听不到细微的声音。

 

1994年3月底,陈桂林在西昌卫星基地准备风云二号气象卫星首次发射工作。一次试验,要把辐射计从导轨上取下来,别的同事怎么都弄不出来,他走上前深深屏了一口气,把70多公斤的辐射计取了下来。就在这时,他1000度近视的右眼突然就看不清楚了,后经诊断为视网膜脱落,他被同事们强行送回了上海治疗。不愿意离开,是因为还有一个星期就要发射,他放不下心。

 

谁也没有想到,就在几天后,风云二号卫星在转入发射塔架前的最后一次厂房测试时,突然爆炸起火。十多年心血付之一炬,上海技物所5名科研人员被烧伤,轻伤数人。陈桂林是在病床上听到这个消息的,他的眼睛刚做好手术还没拆线,“这支队伍就像是我的兄弟姐妹,这颗卫星就像是我的孩子,悲恸的心情难以用言语来形容。”一拆好线,他就急切地赶到了医院探望受伤的同事。尽管医生要求陈桂林必须术后低头三个星期,但如此一来,他根本没办法工作,最后他“打折扣”低头一个多星期,就回到了工作岗位。如今,陈桂林的右眼视力不到0.1。

 

这次事故,对于上海技物所的研制团队来说是一个沉重的打击。然而,国家还等着这颗卫星。来不及擦干眼泪,重新组织起来的研制团队,很快投入到了新产品的研制中,仅仅用了二年多时间就提交了比原先质量、性能和可靠性更高的扫描辐射计正样发射产品,为1997年我国第一颗地球静止轨道气象卫星的成功发射奠定了重要的技术基础。

 

“风云二号从3.6万公里远的距离看地球,还看得这么清楚,我们是国际上第三个。”陈桂林的声音里透着自豪。每次听到天气预报,陈桂林和他的同事们,都会感觉特别亲切。

风云二号第一幅可见光云图。黄海华摄

 

头发和眉毛都白了,依然奋战在科研第一线

 

不断超越自我,是这支团队三十余年的身体力行。

 

“风云二号的首发星就有三只‘眼睛’,分辨率不输给别人;2004年,三只‘眼睛’变成了5只‘眼睛’,增加了中波红外通道,有了对对森林火灾、草原火灾、大雾天气和沙尘暴的观测能力;02批卫星看得更快,能在灾害性天气活跃时每6分钟看一次,之前没有国家做到过;03批卫星测量地球温度可以精确到0.5摄氏度,以前相当于用手摸体温,现在好比有了温度计,天气预报水平大幅提高;相比上一颗星,6月5日发射的H星又有多项技术得到提升。”陈桂林说起风云二号系列卫星,话语风趣而又充满感情。

陈桂林院士头发眉毛都白了,还奋战在科研第一线。黄海华摄

 

从1983年算起,陈桂林和风云二号结缘35年。他的科研人生就是一部风云二号气象卫星发展史。尽管已经77岁高龄,头发和眉毛都白了,他依然奋战在科研第一线。“没有人比陈院士更熟悉辐射计了。”风云二号H星扫描辐射计主任设计师、上海技物所研究员陈福春告诉记者,就拿几天前刚发射的H星来说,在2017年底的一次试验中出现了一个干扰的多余信号,大家一时难以判断信号来源。最后,还是陈院士把试验流程再走一遍后,找到了信号源头。

 

 有人说陈桂林是“像农民一样的院士”,低调专注。在他的以身示范下,带出了一支特别能战斗的队伍。今年70岁的王金凤研究员,从风云二号的首发星一直做到了收官星。在1994年的爆炸中她身受重伤,呼吸道粘膜都烧没了,在医院里住了50多天。即使现在,风一吹她就容易咳嗽,喝水也容易呛着。尽管她从来不愿意回忆当时的场景,但她出院后仍然选择回到当初的岗位;陈福春,作为团队里的中坚力量,也是个“拼命三郎”。别人有什么事,都是他临时来顶。就连需要轮流吃饭时,他也总是让别人先吃;团队里最年轻的黄茂潼,今年30岁,为了H星发射推迟了婚期。每一次卫星发射,研制团队在西昌一呆就得50多天,总是顾不上家,但他们从未抱怨过一句。

陈桂林(左二)、陈福春(左三)和王金凤(右一)

 

风云二号H星今年底将交付用户,当被问到是否打算真正退休时,陈桂林依然像往常一样,说话时带着微笑:“任何事情都有开始、高潮和尾声,人生本就是五味杂陈。一个经历结束了,意味着其他经历开始了。”