吉星

2015年1月9日，北京人民大會(huì)堂，國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)正在舉行。代表我國發(fā)明創(chuàng)造最高水平的獎(jiǎng)項(xiàng)——國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)開始頒發(fā)。領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上，馬晶教授從李克強(qiáng)總理手中接過了鮮紅的獲獎(jiǎng)證書。

從1991年的一篇碩士畢業(yè)論文到2011年的我國首次星地激光通信鏈路試驗(yàn)的圓滿成功，再到如今的國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)的一等獎(jiǎng)，馬晶、譚立英帶領(lǐng)他們的團(tuán)隊(duì)用20余年的堅(jiān)守與執(zhí)著、攻堅(jiān)與奉獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了星地激光鏈路快速捕獲、穩(wěn)定跟蹤和高質(zhì)量通信，為我國建立空間激光高速實(shí)時(shí)信息網(wǎng)絡(luò)奠定了工程和技術(shù)基礎(chǔ)。

“瞄得準(zhǔn)、捕得快、跟得牢”，這又何嘗不是這支團(tuán)隊(duì)的生動(dòng)寫照呢？

“瞄得準(zhǔn)”——小教師挑戰(zhàn)大課題

實(shí)現(xiàn)星地激光通信到底有多難？想象一下在時(shí)速高達(dá)2.8萬公里高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星與地面站之間，在近2000公里的距離下實(shí)現(xiàn)微弧度量級(jí)精確雙向極窄光束相互對(duì)準(zhǔn)，其難度可想而知。我們可以用“針尖對(duì)麥芒”來描述它的難度，用雙手各拿一根針和一個(gè)麥芒，要使針尖和尖尖的麥芒相互對(duì)準(zhǔn)，角對(duì)準(zhǔn)精度大約需要100微弧度，你會(huì)感覺很不容易對(duì)準(zhǔn)，而且要保持始終相互對(duì)準(zhǔn)就更難。星地激光鏈路中，上下行的兩束光相互對(duì)準(zhǔn)所要達(dá)到的角對(duì)準(zhǔn)精度在1微弧度左右，并且要在衛(wèi)星高速運(yùn)動(dòng)和大氣的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)中實(shí)現(xiàn)，其難度比針尖對(duì)準(zhǔn)尖尖的麥芒還要難上百倍。

可是，如果說這項(xiàng)尖端技術(shù)在中國的發(fā)展，僅僅起因于一篇碩士論文，你會(huì)不會(huì)覺得不可思議？

1991年的秋天，我校物理系一名年輕的女教師，為準(zhǔn)備碩士論文，只身從哈爾濱來到北京。在資料文獻(xiàn)浩如煙海的北京圖書館內(nèi)，一篇關(guān)于衛(wèi)星激光通信技術(shù)的外國文獻(xiàn)進(jìn)入了她的視野。當(dāng)通讀完全篇論文之后，她被深深地吸引了，立刻意識(shí)到衛(wèi)星激光通信是一個(gè)國際前沿的研究領(lǐng)域，中國未來也一定需要衛(wèi)星激光通信技術(shù)。

“是的！這就是我要研究的方向了！”她暗下決心。憑著對(duì)科學(xué)的直覺和敏銳，那時(shí)的她已隱隱地感覺到，衛(wèi)星激光通信技術(shù)也許會(huì)成為她一生為之奮斗的事業(yè)。

她，就是譚立英。

可是，衛(wèi)星激光通信的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？突破口在哪里？所有這些問題，譚立英都一無所知，她甚至都不知道應(yīng)該從哪兒著手做，做什么。她只知道，這一定是一條充滿荊棘和險(xiǎn)阻的道路，一條自己原本不曾想過要涉足的道路。

顧不得多看一眼美麗的首都，來不及體味一下“陶然亭的蘆花，釣魚臺(tái)的柳影，西山的蟲唱，玉泉的夜月，潭柘寺的鐘聲……”帶著興奮的心情和一系列未知難題，譚立英在北京圖書館搜集了所有能夠找到的相關(guān)資料后，歸心似箭地回到哈工大，迫不及待地把自己的想法告訴了丈夫馬晶。

馬晶畢業(yè)于我校物理系，曾在世界上最大的粒子物理實(shí)驗(yàn)室——?dú)W洲核子中心做訪問學(xué)者。他的科研能力十分突出，留在國外會(huì)有很好的發(fā)展空間，但他覺得自己的事業(yè)在中國，于是放棄了優(yōu)越的科研和生活條件，毅然回到哈工大，成為物理系的一名講師。

在認(rèn)真分析了譚立英帶回來的有限資料后，馬晶沉默了。

此時(shí)，國外對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的細(xì)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)格的封鎖，而當(dāng)時(shí)在中國，衛(wèi)星間微波通信尚沒實(shí)現(xiàn)，更不用說更超前的衛(wèi)星激光通信技術(shù)了。“美國已研究近30年仍沒實(shí)現(xiàn)，你要開展這方面的研究，等于新開一個(gè)方向，簡直是天方夜譚！碩士很難畢業(yè)！”面對(duì)這樣的質(zhì)疑，譚立英一個(gè)人的力量能夠支撐起這個(gè)偉大而沉重的夢(mèng)想嗎？

“咱們一起來做吧。”思考良久，馬晶打破了沉默，一句看似輕描淡寫的話為這個(gè)決定“一錘定音”。從此，他們一起走上了衛(wèi)星激光通信研究的道路——這是一條在中國還沒有人走過的充滿荊棘和險(xiǎn)阻的道路，但這又是一條必須有人去探索的路。

萬事開頭難。目標(biāo)有了，可怎樣實(shí)現(xiàn)呢？畢業(yè)論文題目雖然極具前瞻性和創(chuàng)新性，但挑戰(zhàn)性和難度太大了。然而，導(dǎo)師的堅(jiān)決否定沒有阻止他們，專家們的善意提醒沒有阻止他們，一窮二白的實(shí)驗(yàn)條件也沒有阻止他們……錢三強(qiáng)曾說，古往今來，凡成就事業(yè)、對(duì)人類有所作為的，無不是腳踏實(shí)地艱苦攀登的結(jié)果。馬晶和譚立英就是如此。

一切從零開始。沒有實(shí)驗(yàn)室，他們就向別的課題組借了一間潮濕的地下室做實(shí)驗(yàn)室，每天都需要用去濕機(jī)除濕，經(jīng)常一天能夠抽出十幾升水；沒有實(shí)驗(yàn)儀器，他們就找來一些廢舊儀器自己進(jìn)行修理；沒有啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)，他們就將馬晶出國期間積攢下來的錢拿出來開展研究……

“既然選擇了遠(yuǎn)方，就只顧風(fēng)雨兼程。”這句話放在馬晶和譚立英的身上，再合適不過了。就這樣，從概念研究開始，他們踏上了衛(wèi)星激光通信研究的艱難之路。是創(chuàng)新還是盲動(dòng)？是堅(jiān)守還是偏執(zhí)？面對(duì)質(zhì)疑，他們?cè)?0多年后的今天給出了圓滿的答案。

那一年，馬晶35歲，譚立英34歲。

“捕得快”——小論文演繹大文章

20年看起來很長，但從基礎(chǔ)研究到工程化研究，再到空間試驗(yàn)，僅用20年的時(shí)間已經(jīng)很快了。馬晶說，他原本已經(jīng)做好了打30年或者50年持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備。

是他們找到了捷徑，還是機(jī)遇眷顧了他們？

從1991年到1995年，1000多個(gè)日日夜夜，無數(shù)次的論證和試驗(yàn)，他們終于完成了衛(wèi)星激光通信的概念研究和單元技術(shù)研究，并初步掌握了關(guān)鍵技術(shù)。1995年，譚立英順利通過碩士論文答辯。但是，這項(xiàng)研究早已超越了單純的畢業(yè)論文的意義，作為馬晶和譚立英心儀的畢生事業(yè)，衛(wèi)星激光通信的研究還要繼續(xù)做下去。

困難再一次擺在了他們面前。

前期的研究已經(jīng)讓他們傾其所有，投入了自家的2萬多元，這是他們多年的積蓄，如果繼續(xù)投入，他們真的就要“傾家蕩產(chǎn)”了。

世上沒有絕望的處境，只有對(duì)處境絕望的人。1995年秋天，就在快要“走投無路”的時(shí)候，譚立英想到主動(dòng)出擊。她帶著碩士論文，背著20 袋方便面，來到當(dāng)時(shí)的航天部爭取支持。

后來輾轉(zhuǎn)聯(lián)系上了中國衛(wèi)星測(cè)量、控制技術(shù)的奠基人之一、“兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者陳芳允院士。在閱讀了譚立英的畢業(yè)論文、了解了他們所做的工作之后，陳芳允也深受感動(dòng)，激動(dòng)地說：“你們做得非常好！國家需要激光通信，也一定會(huì)支持你們的研究工作。希望你們能繼續(xù)做下去，不要有任何顧慮，我也和你們學(xué)校負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)介紹一下。”

1996年，時(shí)任哈工大副校長的強(qiáng)文義找到馬晶和譚立英，詢問研究進(jìn)展，鼓勵(lì)他們刻苦攻關(guān)。學(xué)校向他們提供了5000元的科研基金，支持前期項(xiàng)目探索研究，解了燃眉之急。1997年學(xué)校又拿出2.5萬元的航天基金支持他們的研究工作。同年，他們獲得了中國空間技術(shù)研究院（航天五院）8萬元的預(yù)研基金支持。有了專家的認(rèn)可，學(xué)校和上級(jí)部門的支持，他們的研究有了堅(jiān)強(qiáng)的后盾和更大的動(dòng)力。

單絲不成線，獨(dú)木不成林。為了更好地開展研究工作、培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才，馬晶和譚立英逐漸組建起了屬于自己的科研團(tuán)隊(duì)。他們將自己掌握的全部技術(shù)毫無保留地傳授給課題組的新人，手把手地帶出了一批青年骨干，將一個(gè)研究方向變成了整個(gè)團(tuán)隊(duì)的事業(yè)追求。歷經(jīng)20年，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)從最初的兩個(gè)人發(fā)展成為由百余名師生組成的科研基地。

在馬晶和譚立英的影響下，團(tuán)隊(duì)每一位年輕人都充滿了干勁，全身心地投入到工作中去。為了調(diào)整一個(gè)光學(xué)元件的位置，好多人經(jīng)常圍著光學(xué)平臺(tái)，彎著腰一干就是兩三個(gè)小時(shí)。當(dāng)他們把精細(xì)的角度調(diào)整到位時(shí)，才發(fā)現(xiàn)腰已經(jīng)直不起來了。

在測(cè)試攻關(guān)階段，大家常常夜以繼日地一調(diào)就是幾個(gè)月?！皹訖C(jī)對(duì)振動(dòng)和溫度都非常敏感，只好選擇在后半夜調(diào)試。那時(shí)，我們經(jīng)常整夜睡在實(shí)驗(yàn)室里，幾個(gè)人輪流調(diào)試”。團(tuán)隊(duì)成員們表示，雖然條件艱苦，但大家只覺得這是個(gè)挑戰(zhàn)，并且一定要挑戰(zhàn)成功。

正是靠著所有成員這種執(zhí)著精神的支撐，2000年團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)研究終于取得了階段性的成果，他們承擔(dān)的相關(guān)預(yù)研項(xiàng)目在北京通過了鑒定。鑒定專家委員會(huì)認(rèn)為，其技術(shù)水平和研究成果為國內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

成功沒有讓這個(gè)團(tuán)隊(duì)停下腳步，反而激勵(lì)他們向更高的目標(biāo)邁進(jìn)，他們決定向工程化研究進(jìn)軍。更高的目標(biāo)提出了更高的要求。衛(wèi)星激光通信本身就是一個(gè)跨學(xué)科的技術(shù)，要進(jìn)行工程化研究，更需要多學(xué)科的協(xié)作攻關(guān)。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，他們緊緊依靠學(xué)校扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)和學(xué)科優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮多學(xué)科協(xié)作攻關(guān)的傳統(tǒng)，形成了以衛(wèi)星激光通信技術(shù)為引導(dǎo)，包括光電子、精密機(jī)械、控制和電氣工程等多個(gè)學(xué)科組成的聯(lián)合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。冉啟文、周彥平、梁迎春、陳興林、李勇、楊貴杰、杜云龍、王巖等各專業(yè)的佼佼者都參與其中。

2001年3月24日，國防科工委系統(tǒng)一司在北京組織召開了空間數(shù)字激光通信技術(shù)論證會(huì)，航天領(lǐng)域許多著名專家前來把關(guān)?！皟蓮椧恍窃?jiǎng)住蓖跸＜驹菏俊埪闹t院士等指出：“衛(wèi)星激光通信技術(shù)是我們國家急需的技術(shù)，而且，這也是我們國家必須要上的技術(shù)?！鳖I(lǐng)導(dǎo)與專家們高瞻遠(yuǎn)矚，并一致同意支持，使中國衛(wèi)星激光通信技術(shù)的工程化應(yīng)用向前邁了一大步，他們的肯定為該技術(shù)的快速發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力。譚立英回憶說，最后論證通過，經(jīng)費(fèi)也獲得了較大支持，這對(duì)團(tuán)隊(duì)來說簡直是久旱下的甘霖。

有了這筆經(jīng)費(fèi)，研究進(jìn)展很快。經(jīng)過5年的刻苦攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了一次又一次零的突破：他們研發(fā)完成了星地激光鏈路的星上光通信終端樣機(jī)、衛(wèi)星激光通信地面動(dòng)態(tài)演示驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)、集成化衛(wèi)星激光通信終端高精度測(cè)試校準(zhǔn)儀……2005年11月，民用航天工程預(yù)研項(xiàng)目在驗(yàn)收時(shí)得到了評(píng)審專家組的一致好評(píng)。該項(xiàng)目2009年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

2007年1月，海洋二號(hào)衛(wèi)星工程項(xiàng)目獲得國家立項(xiàng)批復(fù)，并確定在海洋二號(hào)衛(wèi)星上進(jìn)行星地激光通信試驗(yàn)。在這項(xiàng)試驗(yàn)中，馬晶擔(dān)任海洋二號(hào)衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師，負(fù)責(zé)星地激光通信試驗(yàn)，譚立英任星地激光鏈路系統(tǒng)總指揮。

經(jīng)過4年多日日夜夜的刻苦攻關(guān)，2011年8月16日6時(shí)57分，我國“海洋二號(hào)”衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空。2011年10月25日，我國首次星地激光鏈路試驗(yàn)取得了圓滿成功。

2012年10月31日，北京，星地激光鏈路試驗(yàn)項(xiàng)目鑒定會(huì)。與會(huì)專家指出：成功進(jìn)行了我國首次星地激光鏈路試驗(yàn)，圓滿完成了各項(xiàng)試驗(yàn)研究任務(wù)。鏈路捕獲時(shí)間短、鏈路跟蹤穩(wěn)、通信質(zhì)量好，綜合技術(shù)居國際先進(jìn)水平，主要性能處于國際領(lǐng)先。

這一年，馬晶56歲，譚立英55歲。

“跟得牢”——“小光斑”凝聚大團(tuán)隊(duì)

“跟上了！跟上了！一直在牢牢地跟著！”

2011年10月25日早6時(shí)許，我國首次星地激光鏈路雙向捕獲跟蹤試驗(yàn)正式開始。海洋二號(hào)衛(wèi)星以時(shí)速2萬多公里的速度向我國上空疾馳而來，過頂只有幾分鐘，衛(wèi)星光信號(hào)與地面光信號(hào)必須迅速精確對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)快速雙向捕獲、鏈接并跟蹤，每個(gè)步驟都不能失誤。僅11秒，地面終端成功捕獲到星上終端發(fā)出的光信號(hào)，期待已久的“小光斑”終于出現(xiàn)在屏幕上——這，意味著試驗(yàn)成功了。馬晶、譚立英一直緊盯監(jiān)測(cè)屏幕的眼睛濕潤了，團(tuán)隊(duì)的小伙子們情不自禁地高呼起來。

星地激光通信鏈路數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)期間，由于當(dāng)初對(duì)試驗(yàn)的復(fù)雜性及各部分工程任務(wù)量等估計(jì)不足，科研經(jīng)費(fèi)又一次出現(xiàn)了短缺。參與試驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)成員們都自帶行李，擠進(jìn)了租來的簡易房。馬晶、譚立英把家里的電視機(jī)、窗簾、大米、土豆等一股腦地搬進(jìn)了這個(gè)“新家”。為了節(jié)省經(jīng)費(fèi)，所有研究人員每天中午都只吃6元的盒飯。到了晚上，忙碌了一天的譚立英又變身為廚師為大家準(zhǔn)備晚飯?！拔业膹N藝還是很不錯(cuò)的，每次做的菜總會(huì)被大家哄搶一空。”譚立英笑著說。

是什么讓他們?cè)谶@么艱苦的條件下依然如此樂觀地堅(jiān)守理想呢？

“是哈工大，是衛(wèi)星激光通信，是我們這個(gè)不計(jì)得失與名利的科研團(tuán)隊(duì)，他們讓我舍不得也放不下。”“我們課題組就像一個(gè)家，在這兒工作很開心。每個(gè)人都特別認(rèn)真負(fù)責(zé)，無論有多難，大家都毫無怨言，也從不推卸責(zé)任，我是離不開這個(gè)‘大家庭的?！眻F(tuán)隊(duì)里的年輕人給出了這樣的答案。

團(tuán)隊(duì)成長的歷程，也是國家急需人才的培養(yǎng)過程。團(tuán)隊(duì)骨干成員于思源教授在1996年剛剛讀碩士時(shí)，還不知道衛(wèi)星激光通信為何物，后來成長為我國首次星地激光鏈路試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)總指揮。團(tuán)隊(duì)中的很多年輕人像于思源一樣已經(jīng)成為能夠獨(dú)當(dāng)一面的技術(shù)骨干?！拔覀儓F(tuán)隊(duì)的學(xué)生現(xiàn)在真是供不應(yīng)求，很多研究院所都點(diǎn)名要?！瘪R晶、譚立英如是說。

馬晶、譚立英帶得好，年輕人“跟得牢”。在質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)面前，整個(gè)團(tuán)隊(duì)的責(zé)任意識(shí)同樣“跟得牢”。

衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，質(zhì)量管理體系在這個(gè)復(fù)雜的工程系統(tǒng)中是重中之重。是什么讓哈工大的科研質(zhì)量管理體系達(dá)到了航天工程的要求？是哈工大人的責(zé)任心，是哈工大“規(guī)格嚴(yán)格，功夫到家”的優(yōu)良傳統(tǒng)。

“規(guī)格嚴(yán)格，功夫到家”的校訓(xùn)已經(jīng)融入了他們的血脈。不僅如此，從設(shè)計(jì)文件、資料的歸檔到元器件的采購、安裝調(diào)試的記錄等等，科研團(tuán)隊(duì)都按照總體單位的要求來完成。他們不僅自己設(shè)計(jì)、自主研發(fā)了所需的專用設(shè)備，還在實(shí)踐過程中檢驗(yàn)和確定出了一套光電器件篩選的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為光電器件的篩選建立了一個(gè)可靠性保證平臺(tái)。哈工大還在全國高校中率先建立起質(zhì)量管理體系，并通過了ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證，成為國內(nèi)第一所具有科研質(zhì)保體系的高校。

“我們并不比外國人聰明，我們的優(yōu)勢(shì)在于整個(gè)團(tuán)隊(duì)的勤奮和團(tuán)結(jié)。成功與哈工大的優(yōu)良傳統(tǒng)分不開。項(xiàng)目立項(xiàng)后，各學(xué)科精英通力協(xié)作，攜手攻關(guān)，協(xié)同創(chuàng)新。強(qiáng)大的集體力量為項(xiàng)目快速發(fā)展提供了充足的動(dòng)力。同時(shí)，圍繞著這個(gè)方向，我們也獲得了航天院所、中科院和許多企業(yè)的大力協(xié)同支持?！本拖耨R晶所說的那樣，在需要攜手攻關(guān)時(shí)，協(xié)同創(chuàng)新依然“跟得牢”。

對(duì)此，副校長安實(shí)說，一直以來，哈工大堅(jiān)持“面向國家重大需求，面向國際學(xué)術(shù)前沿”，馬晶、譚立英研究團(tuán)隊(duì)的成功恰恰體現(xiàn)了這一辦學(xué)特色。他們是哈工大眾多團(tuán)隊(duì)和教授中的優(yōu)秀代表，愛國敬業(yè)的社會(huì)主義核心價(jià)值觀在他們身上得到最直接的體現(xiàn)。一代又一代哈工大人扎根在祖國的大地上，秉承航天精神，為了國家的安全和富強(qiáng)辛勤耕耘。這一方面，哈工大同樣“跟得牢”。

2013年，星地激光鏈路試驗(yàn)項(xiàng)目入選“中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”。同年，團(tuán)隊(duì)獲得了“全國工人先鋒隊(duì)”稱號(hào)。

“莫謂星地通如許，更星間鏈路待接續(xù)。我們今后的夢(mèng)想就是建立天地一體化的激光高速信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)天地高速互聯(lián)。我和我的團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)為實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想作無畏的追夢(mèng)者?！?014年教師節(jié)前夕，作為全國模范教師，馬晶在我校慶祝教師節(jié)暨優(yōu)秀教師表彰大會(huì)上暢談了團(tuán)隊(duì)永不停歇的信念。

“雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。”雖然星地激光通信鏈路新技術(shù)試驗(yàn)的工程任務(wù)圓滿完成了，但在馬晶和譚立英看來，這僅僅是序曲，衛(wèi)星激光通信事業(yè)還要繼續(xù)下去——“下一步的骨頭更難啃，目標(biāo)是實(shí)用性更強(qiáng)、壽命更長、鏈路更遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸量更大，最終在天上建光網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)天地一體化，這就是我們的夢(mèng)想?！?