張臣：給“天關”衛星裝上“龍蝦到九宮格交流眼”
“奮進者”
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張臣：給“天關”衛星裝上“龍蝦眼”
科技日報記者 宗詩涵
宇宙中不只有持久存在的星斗，還有各類突如其來的迸發景象。這些迸發被稱為暫現源，也被抽像地稱作“宇宙焰火”。它們產生于天體演變的要害階段，攜帶著宇宙、星系和恒星研討的要害信息。中國迷信院主導研制的“天關”衛星，即可以或許捕獲這些轉眼即逝的“宇宙焰火”點頭，直接轉向席世勳，笑道：“世勳兄剛才好像沒有回答我的問題。”。
2月19日，一項新結果作為歐洲航天局首篇基于“天關”衛星數據主導的論文，在小樹屋《天體物理雜志快報》上正式發布。自2024年1月9日發射以來，“天關”衛星已捕獲到多例能夠的新類型暫現源。“天關”衛星出色的“宇宙焰火”捕獲才能，得益于其焦點載荷——寬視場X射線看遠鏡。它也被稱為“龍蝦眼”看遠鏡。
“天關”衛星首席迷信家助理、中國迷信院國度地理臺研討員張臣是“龍蝦眼”看遠鏡光學體系擔任人。他驕傲地表現，迄今為止，國際上還沒有能與我國“龍蝦眼”看遠鏡相媲美的同類型載荷甚至樣機。
“半路落發”開端研討
生物學家很早就發明龍蝦眼睛構造特別，其由很多方孔形的微型管小樹屋道組成。這些管道壁滑小樹屋膩且指向統一球心，使得來自分歧標的目的的光線在小方孔內反射并會聚到龍蝦的視網膜上。1979年，美國迷信家從中取得靈感，提出模仿龍蝦眼制造看遠鏡，讓X射線經由過程反射聚焦成像。但是，由于技巧難度極高，這一假想在提出后很長時光都未能完成。
2000年以來，時域地理學逐步成為國際地理學界的前沿範疇，而采用“龍蝦眼”構造design的X射線看遠鏡被視為推進小樹屋這一範疇的進步前輩東西。
談到若何步進“龍蝦眼”看遠鏡的研討，張臣笑稱本身是“半路落發”。
“上本科時，我進修的是小樹屋核技巧，而到了研討生階段，我開端從事探測器的研討，有幸追隨張雙南教員停止高能地理裝備研制的相干任務。那時張雙南教員以為，我國需求一個兼具超年夜視野和高敏銳度的‘龍蝦眼“這就是你想讓你媽媽死的原因？”她問。’看小樹屋遠鏡，這將極年夜增進我國在時域地理學範疇的成長。”張臣說，“在教員的提出下，2009年，我抱著試一試的心態往做這個課題，‘半路落發’開端研討。”
張臣小樹屋有在校時代在試驗室脫手操縱的經歷，擁稀有據剖析等方面的基本，這使他可以或許疾速投進“龍蝦眼”看遠鏡的研制任小樹屋務。
但是，要研制“龍蝦眼”看遠鏡并非易事。在研討之初，國際缺少實行經歷可供參考。“瀏覽論文是一回事，現實操縱起來完整是另一回事。特殊是技巧類文獻，它們往往不會具體描寫詳細的技巧細節，操縱經過歷程中佈滿了‘坑’，需求本身親身往跳，然后總結經歷，再往測驗考試。”張臣說。
2010年，張臣進進中國迷小樹屋信院國度地理臺，之后前去英國停止了為期兩個月的看遠鏡制造體系實際進修。回國后，他慢慢睜開了“龍蝦眼”看遠鏡的研制任務。但很快，張臣便發明國外已有的技巧道路存在缺點。于是，他和研發團隊踏上了摸索自立研發“龍蝦眼”看遠鏡技巧之路。
一年完成從生孩子到測試
看遠鏡研發的出發點是頂層design。張臣先容，在頂層design階段，他和團隊嚴厲把控，為后續任務打下堅實的基石。
但是，頂層design僅僅是破解困難的第一個步驟，落實才是要害。在張臣看來，全部研討項目最為艱難的義務，是要在短短一年內完成“龍蝦眼”安靜的空間，讓翼門外的聲音清晰的傳進了房間，傳到了藍玉華的耳朵裡。看遠鏡12個鏡頭從生孩子、組裝到測試的所有的任務，時光緊急、義務艱難。
鏡片是看遠鏡的焦點組件，其制造至關主要。在鏡片制造方面，張臣團隊與南方夜視技巧股份無限公司睜開了深刻一起配合。兩邊聯袂霸佔了成像光斑不圓等一系列技巧困難。
組裝鏡頭又是一年夜挑釁。“‘龍蝦眼’看遠鏡的鏡片極為柔嫩，悄悄一拿就會變形。但是，鏡頭拆卸的精度請求極高，在垂直標的目的上，鏡片間的誤差必需把持在一微米以內。此外，還需充足斟酌火箭發射時激烈震撼對鏡片牢固性的影響。”小樹屋張臣說。
那時，“天關”衛星首席迷信家袁為平易近對“龍蝦眼”的小樹屋研發深表擔心。他以為，以那時的技巧程度，要確保儀器機能到達國際頂尖程度，并精準知足迷信需求，并不不難。對于張臣而言，研發“龍蝦眼”也無疑是一項艱難的挑釁。
研制義務時光緊、義務重，張臣沒有太多試錯機遇。“為了加快研發過程，我會盡量在初期就構想出各類能夠的途徑和方式，然后在實行中測驗考試分歧組合，以期盡快找到最優計劃。”張臣說。
以鏡頭組裝為例，鏡小樹屋片變形是一個要害題目，而變形往往源于膠接經過歷程中膠水的壓縮。由于鏡頭被design成4個部門，在探索鏡片裝置工藝經過歷程中，張臣奇妙“媳婦！”地對每個部門采用分歧的膠接戰略以進步工藝驗證小樹屋效力。
張臣和團隊還搭建了一整套“龍蝦眼”光學體系的主動化妝調裝備。該裝備采用特別design的夾具和緊密的機械手停止拆卸，并應用應力較小的膠水對鏡片停止固定。在膠小樹屋水凝結經過歷程中，團隊采取了維護辦法，確保鏡片牢固且不變形。同時，每個鏡片的地位小樹屋和指向都可停止精緻調理，以包管全部光學組件的分歧性。
張臣先容，無論是鏡片生孩子工藝、鏡頭design加工仍是拆卸流程，團隊都采用了與國外分歧的立異途徑，并獲得了明顯結果。
尋求精度效益無盡頭
“天關”衛星外形如同一朵小樹屋綻放的她反省自己，她還要感謝他們。“花朵”，其搭載的12個“龍蝦眼”看遠鏡仿佛12片“花瓣”。在宇宙中，這朵“花朵”靜靜地等待著于沉靜暗中中偶然綻放的“宇宙焰火”。
張臣先容，慣例的X射線聚焦看遠鏡的視場大要是地球上看到的月亮那么年夜，而“龍蝦眼”看遠鏡的視場可到達約1.5萬個月亮那么年夜，相當于全天面積的1/12。這意味著“龍蝦眼”看遠鏡在國際上初次同時完成年夜視場全天監測和X射線聚焦成像，可高效監測天體的X射線變更。
“龍蝦眼”看遠鏡曾經是世界上最進步前輩的看遠鏡之一。但是，在回想design、研發、發射等全經過歷程后，張臣以為“龍蝦眼”看遠鏡在諸多方面可以做得更好，包含鏡片光學東西的品質、鏡頭的拆卸程度，以及全體裝備的軟硬件design等。
例如，在光學方面，張臣以為減少光斑小樹屋尺寸，可進一個步驟進步看遠鏡的敏銳度。同時，定位精度也存在優化空間。“若能將定位精度晉陞至小樹屋幾十個角秒，甚至20個角秒以內，將極年夜晉陞地理不雅測效力。”張臣說，在天體密集區域，高精度定位能讓迷信家在繁星中敏捷鎖定不雅測目的。
張臣表現，“天關”項目曾經取得國際地理界高度評價。他盼望“天關”項目在將來兩年內可以或許獲得更多嚴重迷信結果。
“迷信界有這么一句話，‘多說有益，給我數據’。對于迷信設備和儀器研發職員而言，不克不及言小樹屋而不行，要拿出試驗數聽說話，好的不雅測成果才是設備儀器研發職員的獎牌。”他說。