浩瀚太空闪烁“长春智造”

　　本报记者 于剑南

　　日前，神舟十一号载人飞船与天宫二号空间实验室成功实现自动交会对接，中国航天事业树起新的里程碑。然而，鲜为人知的是，这其中不仅凝结着几代中国航天人的心血和智慧，还有长春科学家们的智力支持。中科院长春光机所的光学成像敏感器研究团队和紫外临边成像光谱仪研究团队分别为神舟十一号、天宫二号顺利完成任务作出了巨大贡献。21日，在中科院长春光机所，两个团队的负责人揭开了这个秘密。

　 　光学成像敏感器“我是你的眼”

　　“在宇宙空间里，人造天体若想对接，难度极大，要靠光学成像敏感器才能完成。神州十一号与天宫二号对接过程中，距离与对接角度的精确性是决定对接成功与否的关键，而光学成像敏感器在其对接过程中起到了决定性作用。”中科院长春光机所研究员、光学成像敏感器研究团队负责人刘伟奇介绍，光学成像敏感器就相当于一部相机，神州十一号通过“相机”摄取天宫二号的位置画面，通过反馈的标志信息识别和捕捉天宫二号的位置，并随时调整对接角度，最终成功完成对接。

　　光学成像敏感器共有两个重要组件，一个是光学成像敏感器光学系统，一个是激光匀化器。刘伟奇介绍，通常家用的相机镜头光学畸变适应度可以达到1/10以内，而光学成像敏感器光学系统对光学畸变的适应度可以达到1/10000，这确保了神州十一号所看到的位置与天宫二号的实际位置偏差不到1/10000。“另一个重要组件激光匀化器在工作中可以对反馈的激光信号进行匀化处理。可以说，没有它，神州十一号与天宫二号就无法完成对接。在作业过程中，激光匀化器发射出两种不同颜色的激光，并将反射回的激光做匀化处理，在探测天宫二号的相对位置时，神州十一号可以看得更清楚。”刘伟奇告诉记者，与神八、神九、神十相比，神十一使用的激光匀化器经历了无数次改进，不仅抗干扰能力强、出现偏差的几率低，而且具备耐高温、耐严寒、防辐射、抗腐蚀等特点，适合在太空环境作业，且重量只有100克，最大程度降低了飞船的升空成本。

　　此次对接中，使用了长春光机所的新一代光学敏感器，其研发过程困难重重，由于对整装质量要求苛刻，飞船内装载的每一个部件都要求做到组件缩小化，同时还要达到性能要求。为此，刘伟奇和他的研发团队在研发中不断研判，不断试验，在无数次失败和改进后，成功研发出光学成像敏感器，确保神州十一号与天宫二号成功对接。

　 　天宫二号通过“天眼”观测大气层

　　人们通常以从地面向空中观测的方式探测大气成分，而大气层会阻隔一部分紫外线，因此这种观测方式带有一定程度的偏差。而天宫二号则搭载了由中科院长春光机所研发的紫外临边成像光谱仪，它可以实现垂直对地的天底探测和对地球切线方向的临边多方位探测组合及反演比对。

　　“紫外临边成像光谱仪实现了对地球大气的多方位、高光谱、多时空分辨率观测，达到比一般临边探测更高水平的层析反演，这种观测方式是全球首创的。”中科院长春光机所研究员、紫外临边成像光谱仪科研团队负责人王淑荣介绍，紫外临边成像光谱仪的作用是辅助天宫二号完成对大气层成分以及各类气体的分布情况进行探测。太阳发射出的强烈的紫外线正是通过大气层中的臭氧层吸收而减弱，一旦臭氧层出现变薄或形成空洞，对地球自然环境会造成严重影响，紫外临边成像光谱仪的任务就是对地球天底大气和临边大气进行切片式探测和多方位探测，反映大气层气体的垂直分布信息，进而为大气环境监测和大气科学研究等提供服务。

　　紫外临边成像光谱仪的研发过程，可以追溯到2005年，此课题在当时就已经开始论证，王淑荣及其科研团队设想卫星通过在太空中围绕地球转动，以类似扫描的方式探测大气层。紫外临边成像光谱仪有两种形式，一种是“前向”模式，另一种是“环形”模式，由于要升入太空，该光谱仪必须做成小型化的仪器，这就要求两种模式的组件合而为一，因此其材料的选择，以及光学、电子学等难题接踵而来。

　　由于组件设计问题、材料应用问题等，紫外临边成像光谱仪研发过程中，王淑荣及其科研团队先后制定、修改了5个光纤设计方案，确定最终方案后，又经历了周期为三年的实际研发过程，创作团队从小团队成为大集体，在共同努力下终于获得了成功。王淑荣说，“看见团队共同研发的紫外临边成像光谱仪在太空中成功使用，我和团队成员们都为之骄傲和振奋，这也将成为我们在今后科研工作中的不竭动力。