記中科院上海技物所量子科學衛(wèi)星有效載荷團隊
時間和空間,非凡卻又平凡。它們是哲學世界中聯(lián)系世間萬物的線索,是物理學家的星辰大海,卻也是每一段回憶的坐標軸和里程碑。 “我們用了10年時間,把空間量子通信實驗從十幾公里做到100公里再到1200公里;從實驗室做到青海湖,再到萬米高空的星地之間!痹诹孔涌茖W實驗衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射成功兩周年之際,中科院院士、量子科學實驗衛(wèi)星工程常務(wù)副總師、衛(wèi)星總指揮王建宇回憶起這段奮斗歲月時依然感慨:“那是一個不斷打破不可能的過程! 2016年8月16日,我國發(fā)射全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”。衛(wèi)星上搭載4個有效載荷,其中一半由中科院上海技術(shù)物理研究所(以下簡稱上海技物所)牽頭研發(fā)?蒲腥藛T突破了衛(wèi)星與地面站微弧度高精度跟瞄、高保偏量子信號偏振調(diào)制等一系列核心關(guān)鍵技術(shù),使得我國在量子通信技術(shù)激烈的國際競爭中搶占主動權(quán)。主要科學成果——“實現(xiàn)星地千公里級量子糾纏和密鑰分發(fā)及隱形傳態(tài)”位列2017年度中國科學十大進展榜首。 那又是什么讓不可能變?yōu)榭赡埽?span style="display:none"> >mCS`D8 “路雖遠,行則至。事雖難,做必成。”量子科學實驗衛(wèi)星糾纏發(fā)射機主任設(shè)計師賈建軍說。 聚靈氣——優(yōu)勢互補協(xié)同攻關(guān) “墨子號”上搭載4個有效載荷——上海技物所牽頭研制量子密鑰通信機和量子糾纏發(fā)射機,中國科學技術(shù)大學牽頭研制量子糾纏源、量子實驗控制與處理機。 走通天地量子科學實驗之路并非易事?臻g量子實驗設(shè)備的研制要求極高,衛(wèi)星與地面站的微弧度高精度跟瞄、高保偏量子信號偏振調(diào)制、近衍射極限量子光發(fā)射、高精密量子糾纏光源的航天工程化等一個個載荷工程研發(fā)中最難、最核心的技術(shù)問題都成了攔路虎。 “科學家發(fā)揚孜孜不倦的探求精神,工程師要用嚴慎細實的航天研發(fā)精神,穩(wěn)扎穩(wěn)打!绷孔有l(wèi)星副總設(shè)計師、有效載荷總體主任設(shè)計師舒嶸說。 上海技物所工程研發(fā)團隊與中科大科學家團隊取長補短,優(yōu)勢互補。以高保偏量子信號偏振調(diào)試為例,“光子信號一旦通過光學儀器表面,傳播狀態(tài)就會改變。而整個量子衛(wèi)星的光學鏈路中有數(shù)十個表面”。上海技物所光學鍍膜研究室主任劉定權(quán)解釋說,“膜層錯1納米,就會造成誤碼”。最終,研究團隊利用在空間激光主動探測、空間運動部件與光學研制方面的技術(shù)優(yōu)勢,在鍍膜工藝上進行大膽突破,實現(xiàn)了上萬比一的分色片鍍膜,同時采取相位延遲互補、殘差補償?shù)榷鄠設(shè)計手段,成功將整機偏振提高到300:1以上,確保了量子衛(wèi)星的傳輸信號準確無誤。 拼勇氣——迎難而上,敢為人先 團隊面臨的另一技術(shù)難題是衛(wèi)星與地面站的微弧度高精度跟瞄。 量子密鑰通信機是“墨子號”上重量最大、體積最大的一個載荷。當它在太空中分發(fā)量子密鑰時,必須穿越厚厚的大氣層,將一個個光子從天上準確發(fā)到地面,相當于從萬里高空往旋轉(zhuǎn)的儲蓄罐里扔硬幣。 如何讓量子衛(wèi)星練就這一身萬無一失的天地跟瞄技術(shù)?團隊曾連續(xù)3年到青海湖,在各種極端條件下模擬太空環(huán)境,做外場實驗。 |