2014年
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十年挂帅闯三关
——访嫦娥三号卫星粒子激发x谱仪主任设计师王焕玉
文章来源:赵新义  2014-01-17
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  “成绩是高能物理所科研团队共同创造的,功劳也是大伙儿的。成功之后自然很兴奋,但后面还有嫦娥四号、五号在等待我们继续攻关呢。”中国科学院高能物理研究所嫦娥三号卫星粒子激发x谱仪主任设计师王焕玉日前在接受记者采访时如是说。

  嫦娥三号卫星所载的探测器——“玉兔号”月球车行驶在月球表面,月球车上的x射线谱仪已开始执行既定的任务。粒子激发X射线谱仪(APXS),作为“玉兔号”月球车上的四项有效载荷之一,是由王焕玉率领的科研团队负责研制的,它是机械臂上唯一的科学仪器。

  据介绍,这一仪器利用携带的激发源,轰击月岩(月壤)表面,对产生的元素特征X射线进行原位探测,被测得的化学元素的X射线能谱就好像人的指纹,通过分析获取月表元素种类、含量,为月球科学研究和可能的利用提供原始数据。谱仪由探头、在轨定标样品、同位素热源和数据采集系统等组成,探头附在机械臂上,具备元素探测、自主激发、距离感知、月夜低温生存和在轨标定等多项功能,性能功能指标在国际同类仪器中处于领先水平。    

   闯关实现多项技术创新

  十年前,王焕玉就参与了探月工程立项、X射线探测有效载荷承制工作。从项目论证、主持方案设计、组织技术攻关、全程质量控制和系统集成,到研制中实现准直器设计、扫描成像、本底抑制、距离感知、月夜生存、行星化学元素能谱数据处理方法等,实现了多项科研技术创新,为探月工程做出卓越贡献。

  记者从有关部门了解到,前两次x射线谱仪随着嫦娥卫星绕月探测,已经成功获得了大量科学数据,并成功观测到100多次太阳X射线耀斑爆发,同时获得了目前国内能量分辨最高的太阳软X射线能谱,其能量分辨和灵敏度等性能指标达到国际先进水平,X射线谱仪已成功探测到月表的镁、铁、钙、铝、钛、锰、铬等元素数据。

  回忆嫦娥三号卫星APXS谱仪研制难忘的日日夜夜,王焕玉感慨万千。他说,我们遇到的困难太多了,首先要克服月尘和极端温度困难。月球上温度从零上一百多度到零下一百多度,月球一昼夜是地球上的28天,仪器要在月夜14天里休息,又要月昼14天时工作。月昼高温下要对仪器进行热防护、热传导,保证热不死,月夜低温时要保证供暖,采用某同位素加热,这些都是世界探月史上第一次采用的技术,开启了核探测与核能技术在我国深层空间技术应用。

  他说,这台仪器是距离感知,所探测月球样品最近距离为5-30毫米,就像我们在洗手间用感应式水龙头洗手一样,远了不出水,太近了手就碰壁。仪器在月球上碰壁就是大事故,必须准确无误才行。国内没有现成的技术,即便国外有人家对我们也是封锁,给钱都买不来,只有自己干。现在我们可以硬气地说,我们已经克服了月球环境下不同温度、角度、粗糙度、成分等多因素影响。    

  绝不简单重复别人的工作

  谈及未来,王焕玉既有胜利的信心,也有忧患意识。他对记者说:我国真正开展深空探测是从新世纪这十几年才开始的,我们有限的资源在航天上应用先要考虑到国家的经济需求。现在国家的发展战略由资源驱动转向创新驱动,特别需要科学和技术的支撑和引领。探月工程我们是后来者,但是,后来者不能简单地重复前人的工作,落月我们要落在别人没有落过的地方,探测要使用别人没有使用过的探测方法。无数事实证明,凡要掌握国际第一手科学数据,必须要选择创新的技术手段,暂时实现不了原始创新,就琢磨引进消化吸收再创新。总之,必须咬紧牙关,用最短时间去追赶世界先进技术水平。   

  终点是我们出发的地方

  王焕玉长期从事高能物理、粒子天体物理和宇宙线探测与核电子学技术研究,曾任多项课题责任人、重点工程分系统主任设计师、副总师、总指挥。自2003年至今,他一直是领导探月工程有效载荷x射线谱仪研究的带头人,曾获多项发明专利。王焕玉还兼任中国科技大学、中科院的教授、博导,中国核仪器协会常务理事、中国空间学会理事、核电子学与探测学会副秘书长、空间探测专业委员会副主任等职。

  2004年获国家科技进步二等奖,2008年获“中国首次探月工程圆满成功突出贡献”银质奖章,2010年获“探月工程嫦娥二号任务突出贡献者”称号,2011年获“全国五一劳动奖章”。

  10年来,王焕玉习惯了5+2+早出晚归。尽管繁重的党政事务和科研任务占去了他的绝大部分时间,但他仍保持难得的艺术情趣。今年2月1日高能所建所40年所庆,他提笔写下了《沁园春》抒发为国争光的豪情,尔后又撰写了词体长联诗,在《现代物理知识》杂志和中国科学院网站发表。钱学森曾说:“难道搞科学的人只需要数据和公式吗?搞科学的人同样需要有灵感,而我的灵感,许多就是从艺术中悟出来的。”王焕玉杰出的创新成果同样与他丰富的感情世界是分不开的。

  采访结束时,王焕玉拿给记者一首诗与我们共勉。诗的作者是一位英国诗人,题目是《四个四重奏》,其中一段这样写道:“我们叫做开始的往往是结束,而宣告结束的就是着手开始,终点是我们出发的地方!”

  是的,嫦娥三号正在取得辉煌成果,而王焕玉又在为探月工程的下一个目标而思考了。

(原载于《国防科技工业》杂志2014年第1期 )

 
 

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