春節假期尚未結束,中國科學院上海技術物理研究所的實驗室里已是一片忙碌景象。在零下120攝氏度的低溫真空球內,一臺直徑達2米的設備正在模擬太空極端環境,對全球首臺寬幅高光譜溫室氣體成像監測儀器進行關鍵測試。這臺設備將接受極端溫度、真空環境的雙重考驗,其性能直接關系到我國天基碳監測技術的突破。
在控制室內,天基碳監測突擊隊的科研人員正緊盯屏幕上的參數變化。他們需要將4000余個光譜數據轉化為大氣中二氧化碳、甲烷等氣體的實際濃度值。"這項工作就像把天上的'彩色畫面'翻譯成地球的'呼吸數據'。"項目負責人楊溢介紹道。這位80后上海籍科學家已連續多年在春節期間堅守崗位,"任務節點卡在假期,我們只能輪流休息,確保研發進度"。
該團隊自2008年起便開展天基溫室氣體監測技術研究,經過十余年攻關,成功突破多項關鍵技術。與國際同類設備相比,新研制的監測儀光學總視場角擴大7.3倍,光譜分辨率提升100%,光譜采樣率提高50%,信噪比增強30%。"我們要讓儀器看得更廣、更遠、更清晰。"技術負責人丁雷解釋,該設備視場幅寬達100公里,是國際標準的10倍,可大幅縮短全球及重點區域的探測周期。
技術突破的背后是持續的迭代創新。機械副主任設計師雷松濤帶領團隊攻克了設備"減重"難題:在保持結構穩定性的前提下,將600公斤的初始設計優化至300公斤。"這相當于給衛星'瘦身',同時要確保在溫差200攝氏度、重力變化的環境下,結構形變不超過頭發絲的百分之一。"光學副主任設計師成龍則專注于數據反演算法的優化,"我們要把溫室氣體濃度檢測精度控制在百萬分之一級別,就像在奧運游泳池里找出一滴墨水的變化"。
這支跨代際的科研團隊由"60后"到"00后"的數十名研究人員組成,四代博士生接力傳承核心技術。春節期間,團隊采用"人停機不停"的輪班制,確保關鍵測試24小時不間斷。綜合電子學主任設計師張冬冬表示:"家住外地的同事初三就趕回來了,測試需要全程值守,設備可不會過節。"
在完成現有設備驗收準備的同時,團隊已啟動新一代載荷的研發工作。"當前技術主要獲取氣體柱濃度,未來我們希望像CT掃描一樣,獲得溫室氣體在大氣中的垂直分布信息。"丁雷透露,新設備將重點突破甲烷等氣體的立體監測技術,"平流層和對流層的化學反應網絡非常復雜,這需要更精密的探測手段"。