其实,用光学手段分析大气成分、进行大气污染监测并不是一个新鲜事物,在地面很容易就能实现,可要是把光谱仪“搬上”太空,情况就跟在地面上完全不同了。
“由于航天项目的特殊性,必须考虑舱体大小、考虑机器的重量和能耗,而且太空里只有一个光源。”毫无疑问,摆在刘伟伟面前的是一个大难题,“其实以前在美国和俄罗斯的载人航天器里,都发生过燃料泄露的事故,导致宇航员昏迷,国外一些航天技术发达的国家已经开始研究了,中国要发展太空事业,不能没有这个东西。”于是2009年,“天宫一号”太空舱有毒气体监测的科研项目在南开大学现代光学研究所诞生了。
研究能搭载在太空舱里的光谱仪,方向是明确的,但路怎么走,没人知道,刘伟伟他们真正是从零起步。“因为这个东西没有经验可鉴的,人家美国俄罗斯没有资料给你,我们就是尝试各种方法,用过各种材料,把光线、电路、机械各个方面的数据都先精确地演算出来,按照预定的进度一步一步推进,最大限度减少失败的次数,应该说,是不能有失败。”
随后的两年里,刘伟伟和课题组的成员常常是一天当作两天用,每天的工作结束了,也就是迎着晨曦回家吃饭的时候。“整个团队几乎一天都没有歇过,为了一次顺利测试,一夜之间可以往返北京和天津两趟。”
经过无数次的比对和试验,刘伟伟和同事们创造性地提出了基于微纳结构新型材料的光谱检测技术在载人航天工程上应用的方案,成功解决了在轨有害气体检测多组分、高灵敏度的在线测量性能需求与体积小、重量轻、功耗低的苛刻空间环境适应性要求之间的矛盾,这也是目前国际航天工程技术领域富有挑战性的技术难题。
“因为载人航天的进度是不等人的,我们只能与时间赛跑。大家的努力也见到了成效,我们用两年的时间,就让中国成为世界上第一个能实时监测在轨飞行器舱内有害气体的国家。”刘伟伟团队的成果也使我国在光谱分析领域的技术水平超越美国、俄罗斯等航天科技发达国家,达到国际领先水平,为我国载人航天工程自主创新做出了重要贡献。 |