從古至今，科技工作者從未停止對光的探索和研究。國防科技大學(xué)研究員、博士生導(dǎo)師鄒宏新便是其中之一。他帶領(lǐng)團隊長期研究空間引力場對中國空間站冷原子光鐘產(chǎn)生的相對論紅移效應(yīng)。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際期刊《美國物理評論A》上。
“我們所做的工作，都是為揭開光的秘密，讓光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于更多領(lǐng)域。”鄒宏新日前在接受科技日報記者采訪時說。
“一定要擒住‘攔路虎’”
2022年10月31日，搭載空間站夢天實驗艙的長征五號B遙四運載火箭在我國文昌航天發(fā)射場發(fā)射。
當(dāng)時，鄒宏新和團隊成員在場外觀看。他們參與研制的世界首臺空間冷原子光鐘隨夢天實驗艙一同升空。
鄒宏新介紹，光鐘是一種基于原子或離子光學(xué)躍遷來實現(xiàn)計時的裝置，具有超高精度和穩(wěn)定性。把這臺光鐘送上天相當(dāng)于在太空裝了一臺高精度時鐘，為空間科學(xué)實驗、衛(wèi)星導(dǎo)航提供重要支撐。
時間回溯至2018年5月。當(dāng)時，夢天實驗艙空間光鐘項目已立項兩年，但關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)依舊沒有完成，遲遲無法進(jìn)入初樣研制階段。最大的“攔路虎”就是基于空間應(yīng)用的半導(dǎo)體激光器。
關(guān)鍵時刻，鄒宏新團隊臨危受命。“我們一定要擒住這只‘攔路虎’，把世界首臺光鐘送上天。”鄒宏新說。
當(dāng)時，團隊人數(shù)不多，但攻關(guān)任務(wù)繁重，一個人要當(dāng)三個人用，每個人都在超負(fù)荷工作。為了降服“攔路虎”，他們提出類同步調(diào)諧外腔半導(dǎo)體激光器研制方案，并開展了一系列試驗，最終證明該方案可行。
2018年11月，鄒宏新團隊協(xié)助科學(xué)總體單位完成了空間光鐘關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)驗收工作，項目進(jìn)入初樣研制階段。2019年10月，國防科技大學(xué)作為共同承研單位，加入國家空間站光鐘分系統(tǒng)研制隊伍。
“把大象裝進(jìn)冰箱里”
在研制階段，鄒宏新團隊在地面實驗室對涉及光鐘的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和驗證。光鐘的儀器設(shè)備和光學(xué)系統(tǒng)零件能夠塞滿整個實驗室。
“要把光鐘送上天，需把成堆的儀器設(shè)備和光學(xué)組件按照功能單元集成到兩個0.1立方米的箱子里。這相當(dāng)于要把大象裝進(jìn)冰箱里，難度頗大。”鄒宏新說。
憑借在電路方面的技術(shù)積累，鄒宏新很快就拿出集成方案，并據(jù)此畫好了三維設(shè)計圖。“當(dāng)時，在光鐘領(lǐng)域，90%以上的設(shè)備依賴進(jìn)口。我希望借此機會，實現(xiàn)光鐘儀器設(shè)備和光學(xué)組件的國產(chǎn)化。”他說。
當(dāng)鄒宏新拿著設(shè)計圖向上級部門匯報時，在場專家非常驚訝。“100%自主研制，專家不確定這樣的想法能否實現(xiàn)。”他說。
鄒宏新沒有多說，他想用行動證明。
研制過程中，鄒宏新不放過每個細(xì)節(jié)，帶頭解決網(wǎng)口和USB傳輸?shù)刃〖夹g(shù)問題，使光鐘電控系統(tǒng)上萬個元器件無一出現(xiàn)差錯。最終，光鐘所有儀器設(shè)備和光學(xué)組件均為自研，光鐘系統(tǒng)做到了自主可控。
進(jìn)入正樣研制階段，鄒宏新帶領(lǐng)團隊成員與國家授時中心量子頻標(biāo)研究室研究員常宏團隊合作，在實驗室進(jìn)行裝機調(diào)試。整整8個月，他們吃住都在實驗室。
鄒宏新把一張單人折疊床放在實驗室辦公桌旁。“實在累了，我就躺下打個盹，休息好了接著干。那段時間，我基本沒怎么出過實驗室。”鄒宏新回憶。
2022年10月，光鐘研制成功，并作為時間基準(zhǔn)載荷被裝入火箭。
“只有深入一線才能成長”
科研之余，鄒宏新把大量時間和精力都用在人才培養(yǎng)上。
鄒宏新講解科學(xué)原理，從不照本宣科。他會把艱深的知識放到工程實際案例中，用講故事的方式，把蘊含其中的原理講出來。
“理論最終要應(yīng)用于實踐，得幫助我們解決實際問題。”鄒宏新說，“人才只有深入一線才能成長。一有項目，我就讓年輕人參與其中，使他們有上手的機會。否則理論和模型做得再好、再精細(xì)，碰到大項目，還是會有許多問題。”
“鄒老師常帶著我們做小項目。”鄒宏新的學(xué)生沈詠回憶，“在參與項目過程中，我們逐漸學(xué)會了如何分析和解決問題。”
鄒宏新回憶，他剛接觸光鐘時，量子技術(shù)研究炙手可熱，但他并沒有盲目跟風(fēng)，選擇那些好發(fā)文章、好出成果的方向，而是選擇了一個冷門、技術(shù)難度高但應(yīng)用價值大的方向——光頻原子鐘。
“這個方向太‘冷’了，能找到的資料非常有限。最初的科學(xué)探索非常艱難，每項關(guān)鍵技術(shù)都需要好幾年才能突破。”鄒宏新的學(xué)生張祥回憶，“當(dāng)年，為了解決一個技術(shù)問題，我們跟著鄒老師幾乎把全國相關(guān)的科研院所都跑遍了。”
十多年來，鄒宏新先后培養(yǎng)出省部級優(yōu)秀碩、博士研究生20余名。“軍校學(xué)員必須能用所學(xué)知識服務(wù)部隊，成為專業(yè)化新型軍事人才。”鄒宏新說。
光鐘上天后，鄒宏新和團隊成員并未停下腳步。“最終的目標(biāo)還沒有實現(xiàn)。”鄒宏新說，他們希望利用光鐘相關(guān)技術(shù)服務(wù)社會，讓光鐘“照亮”更多角落。
從古至今，科技工作者從未停止對光的探索和研究。國防科技大學(xué)研究員、博士生導(dǎo)師鄒宏新便是其中之一。他帶領(lǐng)團隊長期研究空間引力場對中國空間站冷原子光鐘產(chǎn)生的相對論紅移效應(yīng)。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際期刊《美國物理評論A》上。
“我們所做的工作，都是為揭開光的秘密，讓光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于更多領(lǐng)域。”鄒宏新日前在接受科技日報記者采訪時說。
“一定要擒住‘攔路虎’”
2022年10月31日，搭載空間站夢天實驗艙的長征五號B遙四運載火箭在我國文昌航天發(fā)射場發(fā)射。
當(dāng)時，鄒宏新和團隊成員在場外觀看。他們參與研制的世界首臺空間冷原子光鐘隨夢天實驗艙一同升空。
鄒宏新介紹，光鐘是一種基于原子或離子光學(xué)躍遷來實現(xiàn)計時的裝置，具有超高精度和穩(wěn)定性。把這臺光鐘送上天相當(dāng)于在太空裝了一臺高精度時鐘，為空間科學(xué)實驗、衛(wèi)星導(dǎo)航提供重要支撐。
時間回溯至2018年5月。當(dāng)時，夢天實驗艙空間光鐘項目已立項兩年，但關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)依舊沒有完成，遲遲無法進(jìn)入初樣研制階段。最大的“攔路虎”就是基于空間應(yīng)用的半導(dǎo)體激光器。
關(guān)鍵時刻，鄒宏新團隊臨危受命。“我們一定要擒住這只‘攔路虎’，把世界首臺光鐘送上天。”鄒宏新說。
當(dāng)時，團隊人數(shù)不多，但攻關(guān)任務(wù)繁重，一個人要當(dāng)三個人用，每個人都在超負(fù)荷工作。為了降服“攔路虎”，他們提出類同步調(diào)諧外腔半導(dǎo)體激光器研制方案，并開展了一系列試驗，最終證明該方案可行。
2018年11月，鄒宏新團隊協(xié)助科學(xué)總體單位完成了空間光鐘關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)驗收工作，項目進(jìn)入初樣研制階段。2019年10月，國防科技大學(xué)作為共同承研單位，加入國家空間站光鐘分系統(tǒng)研制隊伍。
“把大象裝進(jìn)冰箱里”
在研制階段，鄒宏新團隊在地面實驗室對涉及光鐘的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和驗證。光鐘的儀器設(shè)備和光學(xué)系統(tǒng)零件能夠塞滿整個實驗室。
“要把光鐘送上天，需把成堆的儀器設(shè)備和光學(xué)組件按照功能單元集成到兩個0.1立方米的箱子里。這相當(dāng)于要把大象裝進(jìn)冰箱里，難度頗大。”鄒宏新說。
憑借在電路方面的技術(shù)積累，鄒宏新很快就拿出集成方案，并據(jù)此畫好了三維設(shè)計圖。“當(dāng)時，在光鐘領(lǐng)域，90%以上的設(shè)備依賴進(jìn)口。我希望借此機會，實現(xiàn)光鐘儀器設(shè)備和光學(xué)組件的國產(chǎn)化。”他說。
當(dāng)鄒宏新拿著設(shè)計圖向上級部門匯報時，在場專家非常驚訝。“100%自主研制，專家不確定這樣的想法能否實現(xiàn)。”他說。
鄒宏新沒有多說，他想用行動證明。
研制過程中，鄒宏新不放過每個細(xì)節(jié)，帶頭解決網(wǎng)口和USB傳輸?shù)刃〖夹g(shù)問題，使光鐘電控系統(tǒng)上萬個元器件無一出現(xiàn)差錯。最終，光鐘所有儀器設(shè)備和光學(xué)組件均為自研，光鐘系統(tǒng)做到了自主可控。
進(jìn)入正樣研制階段，鄒宏新帶領(lǐng)團隊成員與國家授時中心量子頻標(biāo)研究室研究員常宏團隊合作，在實驗室進(jìn)行裝機調(diào)試。整整8個月，他們吃住都在實驗室。
鄒宏新把一張單人折疊床放在實驗室辦公桌旁。“實在累了，我就躺下打個盹，休息好了接著干。那段時間，我基本沒怎么出過實驗室。”鄒宏新回憶。
2022年10月，光鐘研制成功，并作為時間基準(zhǔn)載荷被裝入火箭。
“只有深入一線才能成長”
科研之余，鄒宏新把大量時間和精力都用在人才培養(yǎng)上。
鄒宏新講解科學(xué)原理，從不照本宣科。他會把艱深的知識放到工程實際案例中，用講故事的方式，把蘊含其中的原理講出來。
“理論最終要應(yīng)用于實踐，得幫助我們解決實際問題。”鄒宏新說，“人才只有深入一線才能成長。一有項目，我就讓年輕人參與其中，使他們有上手的機會。否則理論和模型做得再好、再精細(xì)，碰到大項目，還是會有許多問題。”
“鄒老師常帶著我們做小項目。”鄒宏新的學(xué)生沈詠回憶，“在參與項目過程中，我們逐漸學(xué)會了如何分析和解決問題。”
鄒宏新回憶，他剛接觸光鐘時，量子技術(shù)研究炙手可熱，但他并沒有盲目跟風(fēng)，選擇那些好發(fā)文章、好出成果的方向，而是選擇了一個冷門、技術(shù)難度高但應(yīng)用價值大的方向——光頻原子鐘。
“這個方向太‘冷’了，能找到的資料非常有限。最初的科學(xué)探索非常艱難，每項關(guān)鍵技術(shù)都需要好幾年才能突破。”鄒宏新的學(xué)生張祥回憶，“當(dāng)年，為了解決一個技術(shù)問題，我們跟著鄒老師幾乎把全國相關(guān)的科研院所都跑遍了。”
十多年來，鄒宏新先后培養(yǎng)出省部級優(yōu)秀碩、博士研究生20余名。“軍校學(xué)員必須能用所學(xué)知識服務(wù)部隊，成為專業(yè)化新型軍事人才。”鄒宏新說。
光鐘上天后，鄒宏新和團隊成員并未停下腳步。“最終的目標(biāo)還沒有實現(xiàn)。”鄒宏新說，他們希望利用光鐘相關(guān)技術(shù)服務(wù)社會，讓光鐘“照亮”更多角落。
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