精美的寶劍，要靠我們自己來打磨！
——記2020年上?！白蠲揽萍脊ぷ髡摺倍±?/h1>
2020-11-28 21:25:59上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會供稿
科學(xué)生活 2020年11期 關(guān)鍵詞：大氣
上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會供稿
許多人曾驚嘆于魔戒（指環(huán)王）三部曲里寶劍的無比精美，而這個王者之劍更有所向無敵的魔法。
“當(dāng)我知道魔戒里的寶劍不是虛擬制作也不是買來的而是劇組手工打磨出來的，想到我們團隊研發(fā)的大氣垂直探測儀、中分辨率光譜成像儀、掃描輻射計等，與魔戒寶劍一樣，是團隊不辭辛苦地打磨而成?！敝袊茖W(xué)院上海技術(shù)物理研究所所長丁雷研究員感慨地說“精美的寶劍都是要靠自己精心打磨?。 ?/p>
精心打磨的科研，讓他們獲得了國家科技進步獎特等獎、中科院杰出科技成就獎、中國航天基金獎、上?？萍歼M步獎一等獎等榮譽。
■ 為了論文能寫在大地上
“同學(xué)中我大概是唯一選擇始終以科研工作為職業(yè)的。”丁雷大學(xué)畢業(yè)就進了中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所讀研究生，后因?qū)煹囊痪湓捑土羲ぷ髁?。?dāng)時，畢業(yè)論文寫的是面向第二代遙感儀器的星上定標(biāo)技術(shù)研究課題，論文答辯時順利過關(guān)，一位導(dǎo)師感嘆說：“論文的研究結(jié)果挺不錯，如果能在天上驗證應(yīng)用就更好了！”當(dāng)時，丁雷若有所思：“風(fēng)云衛(wèi)星上應(yīng)該用上我們的研究成果。”于是，為了實現(xiàn)這個愿景他留了下來，“現(xiàn)在想想，是科技應(yīng)用的前景吸引我留下來的?！?/p>
以“實干見物”為理念的上海技物所，不久就提供了實踐的大舞臺——30歲的丁雷領(lǐng)銜承擔(dān)了項目經(jīng)費達幾千萬元的國家級科研項目。
那是一個難忘的磨礪過程。所里對科研的把關(guān)極盡嚴(yán)苛，項目系統(tǒng)方案評審經(jīng)歷了十幾次，有任何沒有說清楚的地方就不能通過，直到一切細(xì)節(jié)都能說清楚。
“風(fēng)云三號”有效載荷團隊剛成立時，丁雷主持研制中分辨率成像光譜儀，目標(biāo)就奔著世界一流的技術(shù)水準(zhǔn)。記得“風(fēng)云三號”A星發(fā)射前兩個月，我國航天專家發(fā)現(xiàn)太空高能粒子對存儲芯片有危害，為確保質(zhì)量，衛(wèi)星總體要求更換芯片，這需要對載荷的核心電路進行重新設(shè)計。
經(jīng)過團隊沒日沒夜地在實驗室拼搏，他們只用了24天，一鼓作氣地完成了從新方案設(shè)計、加工、調(diào)試、驗證、試驗和系統(tǒng)性能測試等工作，實現(xiàn)了中國極軌氣象衛(wèi)星的第二代突破。
而今，作為“風(fēng)云三號”衛(wèi)星副總設(shè)計師，丁雷帶領(lǐng)的中分辨率光譜成像儀研制團隊使該儀器成為了世界上首個能夠獲取全球250米分辨率紅外分裂窗區(qū)資料的成像儀器。
“風(fēng)云三號”從A星到D星，儀器的很多性能首次超越了美國的氣象衛(wèi)星，在國內(nèi)外氣象界引起強烈反響。
■“中國怎么做得比我們快？！”
科研更重要的是要滿足國家需要。上世紀(jì)90年代中期，我國醞釀第二代地球同步軌道風(fēng)云衛(wèi)星規(guī)劃時，瞄準(zhǔn)科技前沿，發(fā)展干涉式大氣垂直探測儀。利用傅里葉變換原理的探測儀可為大氣做“超級CT”——把大氣層從地面開始往上“切片分層”，測出每一層的溫、濕度數(shù)值，利用衛(wèi)星靜止在地球上空的優(yōu)勢，快速構(gòu)成區(qū)域的溫濕度廓線。
這是遙感領(lǐng)域紅外光譜技術(shù)的一場革命。但是，國外一直懷疑中國是否能做出來，說這樣做出的探測儀無法解決衛(wèi)星上的抗振動等問題……
此時，美國和歐洲發(fā)達國家也在這個方向上努力。到2006年，由于技術(shù)難度過大、所需經(jīng)費太多，美國放棄了，歐洲也延遲了計劃。
所里的老科學(xué)家給出定心丸：“方向?qū)?，為什么要退縮！”丁雷與研發(fā)團隊開始“啃最難的骨頭”：采用自研的動鏡干涉、兩維掃描、離軸光學(xué)、高性能線列探測的大氣垂直探測技術(shù)方案，實現(xiàn)空間紅外傅里葉變換光譜儀的技術(shù)突破，確保所有核心技術(shù)自主研發(fā)，探測儀的通道數(shù)量實現(xiàn)了1 500層以上……
搞科研就要能夠承擔(dān)得起“推倒重來”的挫折。經(jīng)過無數(shù)次鎩羽而歸后的重振旗鼓，經(jīng)過“土法上馬”，以及更加細(xì)心的打磨，他們終于成功，好評如潮。
2016年，我國成功將“風(fēng)云四號”A衛(wèi)星順利送上太空。丁雷帶領(lǐng)團隊研制的干涉式大氣垂直探測儀和多通道掃描成像輻射計，促成了我國地球同步軌道氣象衛(wèi)星成功實現(xiàn)跨代升級。尤其是干涉式大氣垂直探測儀，在國際上率先于35 800千米軌道高度實現(xiàn)對大氣高精度高光譜垂直探測，填補了靜止軌道三維精細(xì)遙感的技術(shù)空白，比美、歐領(lǐng)先5年以上，實現(xiàn)國際領(lǐng)跑，在近年的臺風(fēng)預(yù)報中發(fā)揮重要作用。
中國的靜止軌道大氣垂直探測儀是實現(xiàn)世界氣象組織2040愿景的首臺載荷，開啟了全球靜止軌道大氣探測的新時代。過去我國向國外衛(wèi)星要氣象數(shù)據(jù)，如今正在轉(zhuǎn)變?yōu)閲H氣象界迫切需要中國的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在國際會議交流中，某發(fā)達國家的科學(xué)家不勝唏噓：“中國怎么能做得比我們快？！”
“其實，我們不是為了在國際上搶第一，就是想著要做好國家需要的事情。”丁雷誠懇地對記者說。
■ 我們必須要想辦法做到！
“下一步，我們的精力要花在研發(fā)高光譜溫室氣體監(jiān)測儀上。”丁雷說，“國家主席習(xí)近平在9月22日聯(lián)合國大會發(fā)言中宣布，中國將致力于2060年前實現(xiàn)碳中和。這給了我們科研工作持續(xù)奮進的目標(biāo)?！?/p>
多年前，國家氣象部門提出，中國怎樣在國際碳排放和節(jié)能減排方面獲得一定的話語權(quán)，其中一個方面就是要對碳排放知彼知己，我們的衛(wèi)星監(jiān)測儀器要達到上百千米幅寬，實現(xiàn)全球的碳排放監(jiān)測。
目前，用中國方案設(shè)計的溫室氣體監(jiān)測儀項目已經(jīng)進入工程研制階段。此外，他們圍繞定量觀測提出了基于相變固定點的紅外載荷在軌量值傳遞技術(shù)，突破天基紅外輻射基準(zhǔn)的溯源和傳遞等關(guān)鍵技術(shù)。致力于國家重點研發(fā)計劃“紅外發(fā)射譜段空間輻射基準(zhǔn)載荷技術(shù)”的研究和樣機研制，在光譜覆蓋、光譜分辨率等方面爭取有新的技術(shù)突破。該項目將為載荷在氣候變化研究和在軌紅外基準(zhǔn)應(yīng)用上提供共性和關(guān)鍵技術(shù)儲備，為應(yīng)對輻射測量基準(zhǔn)衛(wèi)星技術(shù)的國際競爭提供核心技術(shù)手段。
這是一個培育出9位兩院院士的研究所。他們知道，要實現(xiàn)“并跑”向“領(lǐng)跑”的跨越，中國科學(xué)家往往要作出比發(fā)達國家同行更多的努力。
比如，國外科學(xué)家能夠在國際上順利地買到先進的設(shè)備儀器，而中國科學(xué)家往往要自己研發(fā)出需要的一切儀器設(shè)備。
丁雷及其團隊每每提醒自己：自主創(chuàng)新需要正視現(xiàn)實，必須想辦法做到那些難以辦到的事情，而且要想得更周到，細(xì)節(jié)要做得更美好。丁雷再三強調(diào)：“精美的寶劍，要靠我們自己來打磨！”
丁雷概括團隊多年來的科研工作：“做國家最需要的科研項目，研究世界最先進的技術(shù)，展示上?？萍甲蠲赖囊幻妗！?/p>
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經(jīng)過團隊沒日沒夜地在實驗室拼搏，他們只用了24天，一鼓作氣地完成了從新方案設(shè)計、加工、調(diào)試、驗證、試驗和系統(tǒng)性能測試等工作，實現(xiàn)了中國極軌氣象衛(wèi)星的第二代突破。
而今，作為“風(fēng)云三號”衛(wèi)星副總設(shè)計師，丁雷帶領(lǐng)的中分辨率光譜成像儀研制團隊使該儀器成為了世界上首個能夠獲取全球250米分辨率紅外分裂窗區(qū)資料的成像儀器。
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2016年，我國成功將“風(fēng)云四號”A衛(wèi)星順利送上太空。丁雷帶領(lǐng)團隊研制的干涉式大氣垂直探測儀和多通道掃描成像輻射計，促成了我國地球同步軌道氣象衛(wèi)星成功實現(xiàn)跨代升級。尤其是干涉式大氣垂直探測儀，在國際上率先于35 800千米軌道高度實現(xiàn)對大氣高精度高光譜垂直探測，填補了靜止軌道三維精細(xì)遙感的技術(shù)空白，比美、歐領(lǐng)先5年以上，實現(xiàn)國際領(lǐng)跑，在近年的臺風(fēng)預(yù)報中發(fā)揮重要作用。
中國的靜止軌道大氣垂直探測儀是實現(xiàn)世界氣象組織2040愿景的首臺載荷，開啟了全球靜止軌道大氣探測的新時代。過去我國向國外衛(wèi)星要氣象數(shù)據(jù)，如今正在轉(zhuǎn)變?yōu)閲H氣象界迫切需要中國的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在國際會議交流中，某發(fā)達國家的科學(xué)家不勝唏噓：“中國怎么能做得比我們快？！”
“其實，我們不是為了在國際上搶第一，就是想著要做好國家需要的事情。”丁雷誠懇地對記者說。
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多年前，國家氣象部門提出，中國怎樣在國際碳排放和節(jié)能減排方面獲得一定的話語權(quán)，其中一個方面就是要對碳排放知彼知己，我們的衛(wèi)星監(jiān)測儀器要達到上百千米幅寬，實現(xiàn)全球的碳排放監(jiān)測。
目前，用中國方案設(shè)計的溫室氣體監(jiān)測儀項目已經(jīng)進入工程研制階段。此外，他們圍繞定量觀測提出了基于相變固定點的紅外載荷在軌量值傳遞技術(shù)，突破天基紅外輻射基準(zhǔn)的溯源和傳遞等關(guān)鍵技術(shù)。致力于國家重點研發(fā)計劃“紅外發(fā)射譜段空間輻射基準(zhǔn)載荷技術(shù)”的研究和樣機研制，在光譜覆蓋、光譜分辨率等方面爭取有新的技術(shù)突破。該項目將為載荷在氣候變化研究和在軌紅外基準(zhǔn)應(yīng)用上提供共性和關(guān)鍵技術(shù)儲備，為應(yīng)對輻射測量基準(zhǔn)衛(wèi)星技術(shù)的國際競爭提供核心技術(shù)手段。
這是一個培育出9位兩院院士的研究所。他們知道，要實現(xiàn)“并跑”向“領(lǐng)跑”的跨越，中國科學(xué)家往往要作出比發(fā)達國家同行更多的努力。
比如，國外科學(xué)家能夠在國際上順利地買到先進的設(shè)備儀器，而中國科學(xué)家往往要自己研發(fā)出需要的一切儀器設(shè)備。
丁雷及其團隊每每提醒自己：自主創(chuàng)新需要正視現(xiàn)實，必須想辦法做到那些難以辦到的事情，而且要想得更周到，細(xì)節(jié)要做得更美好。丁雷再三強調(diào)：“精美的寶劍，要靠我們自己來打磨！”
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