年輕時的馬晶(左)與譚立英。 圖片由哈工大提供
如今的馬晶和譚立英正在調試設備。
為探尋宇宙的奧秘,我國發射一顆又一顆衛星穿梭于茫茫太空。怎樣讓衛星快速實時地給我們傳回海量信息?這是一直以來困擾著人類的難題。在哈爾濱工業大學有一對教授夫妻——馬晶和譚立英,他們用近30年歲月的堅守,只為攻克這一世界難題。
“數十寒窗無人問,一朝成名人驚奇”,可以說是馬晶和譚立英兩位教授最真實的寫照。他們的研究在短期內很難獲得成果,為了這一新的研究領域,馬晶和譚立英錯過了很多個人發展的機會,但他們卻說,“我們研究這個領域,就是想為國家做點兒事,我們希望研究成果能夠在中國、在龍江得到應用。”
正是馬晶和譚立英近30載的辛勤耕耘,才實現了高軌衛星對地高速激光雙向通信試驗的圓滿成功,鑄就了聯天通地信息高速公路,開創了我國衛星激光通信發展的新局面,標志著我國在空間高速信息傳輸這一技術尖端領域走到世界前列,為后續天地一體化信息網絡國家重大科技工程奠定了堅實基礎。
饑寒亦不知,利害亦不計,忠誠踐行航天夢,復興使命化于心,馬晶和譚立英,鋪就的是漫漫天光路。
緣起——普通教師挑戰世界難題
星地激光通信屬于衛星激光通信網絡的一個組成部分,就是將衛星和地面用激光鏈接起來,形成星地信息高速公路,進行數據的傳輸。
為搶先建立衛星高速信息公路,在空間信息領域掌握主動權,20世紀60、70、80年代,美國、歐洲、日本先后啟動該項目,全力進行衛星激光通信技術的研究,而那時中國這一領域尚屬空白。
1978年,還是大學生的馬晶和譚立英還不會想到,這一空白將由他們來填補。
馬晶和譚立英二人承擔這個課題的過程,充滿了戲劇性:由一篇“不知天高地厚”的碩士論文開始。
時光倒流到1991年,當時,譚立英正在準備碩士論文的選題。為選擇一個有創意的課題,她專門去北京圖書館查閱相關資料,其中有一些關于衛星激光通信文獻資料讓她眼前一亮,她預感到航天新領域將是國家發展所需要的。并且這個領域在國內是空白,要是選擇這個課題,其價值與意義可想而知。
得知譚立英的選題,導師直搖頭,他們不相信一個在職碩士研究生能夠駕馭如此尖端的課題。有人提醒——方向雖好,但難度太大了。老師們也委婉地勸說:“你能否換一個方向,這個方向很難畢業。”衛星激光通信到底有多難?早于中國進行衛星激光通信研究的日本,曾這樣形容——它相當于在東京用激光瞄準80公里外富士山上一個不規律的移動針眼,而美國的科學家當時則表示,至少要2020年,這項技術才能得到應用。
這些好心人的勸阻,反倒激起了譚立英的斗志,選擇這個課題的念頭更加堅定:“中國需要衛星激光通信,我就要做好衛星激光通信科研工作。”
譚立英的這個選擇,參加論文開題的老師幾乎都反對,但獲得了一個人的支持,他就是譚立英的丈夫馬晶。
馬晶的專業是應用物理,當時,剛剛結束歐洲做訪問學者的經歷,回到國內也正在確立自己的科研方向。當他看到譚立英的科研方向,覺得很有前景,也非常具有挑戰性。
馬晶決定與愛人一起,選擇這個具有前瞻性的課題。“如果沒有譚立英,我可能做全息物理,會有實驗室,有設備,有團隊,但是不會是開拓者。而在激光通信這個領域,我們是開拓者。”馬晶說。
這一年,馬晶35歲,譚立英34歲。
成就——碩士論文打通星地光路
譚立英的碩士論文答辯是1995年完成的,但完成的過程卻是無比艱辛。
“當時從哈爾濱到北京圖書館查資料,要坐幾十個小時的火車,為了節省經費,天天吃方便面,一個泡面盒要反復用好幾次。”譚立英說,當時他們兩個的工資才幾百元,科研條件也很艱苦,實驗室是借的學校地下二層的一間屋子,而設備不是從別的課題組那里借來的,就是撿一些別人報廢的設備組裝的。
對譚立英而言,這項研究早已超越了單純的畢業論文的意義,衛星激光通信的研究還要繼續做下去,而馬晶,也早已經把這個當成了畢生追求的事業。
但困難再一次擺在了他們面前。
前期的研究已經讓他們傾其所有,自家多年積蓄的兩萬多元已經全部花光,如果繼續投入,真的就要傾家蕩產。1995年秋天,譚立英背上20袋方便面,來到當時的航天部爭取支持。
“真是兩眼一摸黑,找誰都不知道,只能在樓道里來回溜達……”譚立英回憶說,幾經輾轉,她找到了中國衛星測量、控制技術的奠基人之一,“兩彈一星功勛獎章”獲得者陳芳允院士。
在了解了馬晶和譚立英所做的工作之后,陳芳允激動地說:“你們做得非常好!國家需要激光通信,也一定會支持你們的研究工作。希望你們能繼續做下去,不要有任何顧慮。”
1996年哈爾濱工業大學向他們提供了5000元的科研基金,支持前期項目探索研究,解了燃眉之急。1997年他們獲2.5萬元的航天基金支持。同年,他們獲得了航天五院8萬元的預研基金支持。有了這些支持,更堅定了他們的研究信心。
2001年~2010年,在多方大力支持下,哈工大衛星激光通信研究團隊進展迅速:
——完成了衛星激光鏈路的終端樣機;
——研發了衛星激光通信地面動態演示驗證測試系統;
——研制了國際上首套集成化衛星激光通信終端高精度測試校準儀;
——建立了衛星激光通信重點學科實驗室。
2011年10月25日6時,是馬晶和譚立英夫婦永生難忘的日子,也是中國衛星激光通信發展的歷史性的一刻。海洋二號衛星搭載的光通信設備,成功進行了星地激光鏈路捕獲跟蹤試驗。回顧整個試驗的過程時,馬晶、譚立英夫婦仍十分激動。“試驗結果超出了我們的想象,海洋二號衛星距離光通信地面的最大距離近2000公里,以每秒7.8公里的速度運行,你連一、二、三還沒有數完,我們的終端設備就已經準確捕獲光信號,開始向地面傳輸數據了,試驗就這樣成功了!”
對衛星在軌工程遙測數據的判讀和分析表明,我國首次自主創新研發、具有自主知識產權的星地激光通信星上終端性能優于國際同類產品水平,星地激光通信鏈路系統綜合技術居國際先進水平,部分性能處于國際領先。
這一年,馬晶55歲,譚立英54歲。
新高——圍地球建一個光網絡
2017年4月12日,載有馬晶譚立英團隊研制的激光通信終端的高軌衛星發射入軌,進行國際首次高軌衛星與地面間雙向5Gbps高速激光通信試驗——從距離近4萬公里的軌道上實現星對地、地對星,精度遠高于針尖對麥芒的兩束光相互牢牢鎖定,始終精確對準并實現通信。
8月16日,如此高難度的任務完成后,譚立英再次熱淚奔流。這標志著我國在空間高速信息傳輸這一航天技術尖端領域走在了世界前列,為后續天地一體化信息網絡國家重大科技工程等的實施奠定了堅實基礎。這也意味著我們建立了一條上通天下對地的雙向信息高速公路,使我國的信息技術實現了“萬里眼、順風耳”。
譚立英介紹,從2012年立項到2017年發射成功,歷時近5年。“這個科研歷程是非常耗心血的,每一個細節都是決定成敗的關鍵。”譚立英說,因為項目要求的精度特別高,所以每一步、每一環都需要特別仔仔細細、認認真真地對待,甚至是一條線接得是否準確,螺孔轉得是否合理,轉的力度大小、螺絲擰得松緊都可能影響到這個系統的成敗。
馬晶和譚立英表示,他們的成功,除了國家、省里以及學校給予的大力支持,也離不開他們的團隊。他們說,哈工大一直有團隊協同創新攻關的傳統。“像我們團隊,就是把多個不同學科近百人聚集在一起,做一件難度很大、很難出成果的事情。但所有的人都兢兢業業,沒有抱怨。這樣的團隊文化,是我們愿意留在哈工大,留在黑龍江做研究的重要原因。”
實際上,我省很多青年專家,都是在這樣的團隊方式的科研攻關中,由“鳳雛”變成了“鳳凰”。如今,我省為馬晶和譚立英這樣的科研創新人員提供了更多施展才華的舞臺。
2016年,馬晶、譚立英夫婦帶領科研團隊創辦了哈工大衛星激光通信技術股份有限公司。“當時對公司未來發展的信心還是不足的,因為作為知識分子,我們覺得做學問、做技術是我們的長項,但不愿意經商做企業。”譚立英說,直到在科技創新創業大廈,親耳聆聽了習近平總書記熱情的鼓勵,徹底改變了她和馬晶的思想觀念。
“今年5月投產,可年產百余臺套衛星激光通信終端,這在世界范圍內還是首家。”如今,談起產業化,譚立英有信心做全世界最好、最先進的產品。因為,經過20多年的相互磨合,馬晶和譚立英不僅培養了一支過硬的科研團隊,也培養了衛星激光通信產品的產業生產鏈。
但現在的一切在馬晶和譚立英看來,還僅僅是序曲,“下一步的任務更艱巨,我們的目標是在太空圍著地球建一個光網絡,實現全球實時高速通信,讓我們國家整個信息傳輸能力處于巔峰的地位。”
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