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刺破蒼穹:探秘北京延慶大氣探測激光雷達系統
添加時間 2014-02-24 16:48:14  瀏覽次數 691 次

德路邦科技導訊

每個晴朗的夜間,居住在北京市八達嶺長城北側延慶大榆樹鎮一帶的居民,總能看見兩束美麗的光線從地面直射夜空。

這兩束光線平行地從地面發出,點綴著郊區寧靜的夜晚。初見此景的人們以為發出光線的地方一定是什么神秘的基地,抑或是娛樂場所。了解門道的附近居民心里清楚,這兩束光線來自于中國科學院延慶空間環境野外科學觀測站(以下簡稱延慶觀測站),它們是“科學之光”。

近日,記者來到延慶觀測站,一探究竟。

汽車行駛了一個多小時,記者隨中科院空間科學與應用研究中心工作人員一行到達了延慶觀測站。從繁華熱鬧的都市來到一覽無余的郊區,溫度竟也下降了兩三攝氏度。

延慶觀測站位于一所大專院校的一角,與農田野地有一墻之隔。

副站長田大偉告訴《中國科學報》記者,這里無污染、周邊環境安靜,特別適于開展空間天氣探測,“對于我們主要的科學儀器來說,周邊沒有干擾光源是最重要的”。

在儀器室里,記者見到了觀測站的“主角”——中高層大氣探測激光雷達系統。

在這個僅有800多平方米的小四合院里,激光雷達“本尊”就占了三個房間。它由激光發射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統等部件組成,是國家重大科技基礎設施項目“子午工程”的建設項目之一。

觀測中高層大氣是這臺激光雷達的主要任務。由于能夠發射雙波長光線,它不僅能觀測氣溶膠,還能觀測大氣的溫度、密度。

“激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去,通過準直系統,把光束打到反射鏡上,發射到空中,然后由1米口徑的望遠鏡接收空中的回波,通過光接收機把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖,再送到顯示器!

子午工程項目辦副主任劉正寬對這臺激光雷達的原理可謂了如指掌,2009年建設臺站時,他在這里連續待了半年多的時間。

在激光發射機的房間,劉正寬告訴記者,這是一個潔凈度達到1000級的超凈間,“科研人員工作時要穿戴帽子、鞋套等裝備,因為哪怕是一根頭發都會影響觀測數據的準確性”。

科研人員高鳳信則告訴記者,他們在激光雷達運行時,都要戴著眼鏡才能調試機器,“因為激光對眼睛有一定傷害,一不小心,就可能造成視網膜感光細胞和色素細胞死亡,這種傷害是不可逆轉的”。

對于高鳳信來說,經過自己雙手操作、調試、守護出來的科學數據,最終為研究中高層大氣的科研人員所用,會有一種難以言說的滿足感。

記者也了解到,通宵值夜班是高鳳信與另一名實驗員張文震的“家常便飯”,因為易受背景光、環境光的干擾,激光雷達要在夜間才能正常工作。

為了實現觀測數據的連續性,只要是晴朗的夜間,激光雷達就要開機!肮鈱W觀測的儀器不調會‘跑’,小小的震動就會發生精準度的偏移,因此在開機時需要工作人員實時盯著數據,一發現異常就要及時調試!

據記者了解,延慶觀測站一年能進行150到200天的觀測活動,“最長的一次觀測持續了一個多星期”。延慶站激光雷達是子午工程五臺激光雷達中開機時間最長的一臺,而這也意味著科研人員一年里有半年在值夜班!拔覈芯恐懈邔哟髿獾目茖W家以前只能用國外的數據,子午工程建設以后才有了國產的觀測數據,其背后是這些野外臺站科研人員的艱辛工作!眲⒄龑捀袊@。

即將離開時,記者再度環視延慶站。在白天,這座小四合院是那么的不顯眼,可在夜間,這里發出的激光刺破蒼穹,猶如科學之光照亮遙遠的未知領域。

     
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