“墨子号”有效载荷团队年轻人挑大梁均龄33岁攻坚克难终让卫星升空

2016年8月16日，我国首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。

量子卫星载荷分系统是实现此次科学实验任务的核心。中科院上海技术物理研究所量子卫星主动光电载荷研制团队牵头承担量子密钥通信机和量子纠缠发射机两项有效载荷的研制。有谁知道，这是一个平均年龄只有33岁的年轻团队。

从学生到“大叔”甘愿四年相守

“墨子号”的成功发射引起了全世界的广泛关注，因为这是世界上第一颗空间量子科学实验卫星。这颗卫星做的是全世界都想做却都没有做过的事情，它要在500公里的卫星上向两个地面站发送纠缠光子对，而这些光子中包含了量子信息。这个难度相当于在1万米高空的飞机上同时向两个储钱罐扔旋转的硬币。通过这颗卫星，我国将在世界上率先实现绝对安全的保密通信实验，这对我国信息安全意义重大。

上海技物所以其在空间激光主动探测、空间运动部件与光学系统等技术优势，在王建宇研究员的领导下负责空间载荷的工程化攻关，参加单位还包括中国科学技术大学上海研究院、上海微小卫星工程中心和上海光学精密机械研究所等。

由于没有先例可以借鉴，量子卫星主动光电载荷研制团队自主研发并突破了一系列高新技术，它证明了我国本土科学家也能做全世界最领先的事情。这颗卫星的研制团队非常年轻，大部分人刚参加的时候还不到30岁。“80后”张亮便是其中一员。

年轻帅气的张亮如今已是副研究员、主任设计师，师从王建宇研究员，他是一个土生土长本土培养的博士。

张亮与“墨子号”有着10年“情缘”。2008年，他还在上海技物所读研，那一年量子通信卫星的前期预研项目启动了，导师安排他研究光路对准技术，就是“从飞机上往储钱罐扔硬币”的技术。“作为一名学生，能够参与到这样一个大的国家项目，十分激动，那时候我就经常想：能在太空中发射激光的卫星到底是什么样子的？它会不会是夜空中最亮的星呢？”张亮笑言，“为了见到这颗星，我从一名学生步入工作，从一个20出头的小伙子变成了如今的‘大叔’。”

来自上海的这些研究团队成功完成了量子通信系统和量子存储、星地捕获对准跟踪系统及光机系统、卫星平台的两维姿态机动和控制等关键技术攻关，并在青海湖地区实现了基于浮空运动平台的量子密钥分发以及百公里量级量子力学非定域性检验，为星地量子实验总体方案制定、工程产品研制等打下了坚实的技术基础。

青海湖见证年轻人的韧性和努力

高原上的青海湖见证了年轻人的韧性和努力。2008年10月，青海湖的夜间温度已经降到了零度以下，飘起了雪花。王建宇带着张亮等年轻人，在山上搭建屏幕，再从远处打一束光过来，进行对光。开始的时候，实验条件非常简陋，只能在不同的山头各打一个手电筒来引导激光的对准。

刚刚进入项目组的时候，队员们都是一些20出头的小伙子，个个都是意气风发，却从未想过困难。2009年，为了验证技术的可行性，他们带着研制的样机再次来到了青海湖。青海湖是个理想场地，天气好的时候能看清对面100公里外的山头。当时张亮担任了“试验队长”。

在青海湖的两年时间里，队员们跑遍了地图里面的每个地点，为了充分地试验验证，他们设计了一系列“五花八门”的试验，租了各种车，有皮卡车、拉羊的车、清扫垃圾的保洁车，还有大吊车。做各种车型的车载试验、大吊车的高空悬臂试验还有高空热气球试验。

“热气球可以放十几公里，但是回收技术不是很好，所以我们每次都用绳子把热气球拴好。由队长张亮带头爬进热气球，由于处于风口，热气球会一下子从10米升到30米，也很惊险。”说起当时艰苦的环境，导师王建宇满脸慈爱，这些年轻人就像是他的孩子。

听了这话后，小伙子们不哭了，他们把这些摔烂的零件都带回了宾馆，连续15天，几乎是不眠不休，终于修好了设备。

青海湖的风景很漂亮，但是队员们的工作条件却并不好。他们不仅要克服高原反应，还要自己搭帐篷、生火取暖、做饭。烤土豆是那时候大家最喜欢的食物，但现在他们看到土豆就想吐。

就是在这样的条件下，世界上首次浮空平台和近百公里的量子密钥分配实验，在青海湖畔完成。这也标志着我国突破了建立天地量子通信的关键技术。虽然地面试验成功了，但距离卫星上天还有很长的距离。2011年，张亮研究生毕业后留所担任了量子卫星最大一个载荷的技术负责人，没想到很快就遭到当头一棒。

为了确保成功，他们的产品要经过严格的测试，包括大于单机10倍重量的力学振动试验、峰值为单机600倍重量的冲击试验、边界温度零下200多摄氏度的真空试验。结果第一代产品做完这些测试已经遍体鳞伤，性能严重下降。

“如果卫星上天了再发生这个状况整颗卫星就废掉了，不只是国家损失几个亿的问题，整个航天探索都会深受打击。所以当时压力很大，我们花了3个月时间推倒重来，不能容许自己出任何差错。”张亮说。

数不清的日夜后，“墨子号”终于发射成功了。那天，当张亮看到现场传回来的第一手数据和图片时，他又哭了。“因为我终于见到了这颗星，它比我想象中还要美，它确实是夜空中最亮的星。”

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