激光雷达刺破苍穹的科学之光

2019-08-15 18:52:18 来源: 双鸭山信息港

  每个晴朗的夜间,居住在北京市八达岭长城北侧延庆大榆树镇一带的居民,总能看见两束美丽的光线从地面直射夜空。

  这两束光线平行地从地面发出,点缀着郊区宁静的夜晚。初见此景的人们以为发出光线的地方一定是什么神秘的基地,抑或是娱乐场所。了解门道的附近居民心里清楚,这两束光线来自于中国科学院延庆空间环境野外科学观测站(以下简称延庆观测站),它们是 科学之光 。

  近日,来到延庆观测站,一探究竟。

  汽车行驶了一个多小时,随中科院空间科学与应用研究中心工作人员一行到达了延庆观测站。从繁华热闹的都市来到一览无余的郊区,温度竟也下降了两三摄氏度。

  延庆观测站位于一所大专院校的一角,与农田野地有一墙之隔。

  副站长田大伟告诉,这里无污染、周边环境安静,特别适于开展空间天气探测, 对于我们主要的科学仪器来说,周边没有干扰光源是重要的 。

  在仪器室里,见到了观测站的 主角 中高层大气探测系统。

  在这个仅有800多平方米的小四合院里,雷达 本尊 就占了三个房间。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等部件组成,是国家重大科技基础设施项目 子午工程 的建设项目之一。

  观测中高层大气是这台激光雷达的主要任务。由于能够发射双波长光线,它不仅能观测气溶胶,还能观测大气的温度、密度。

  将电脉冲变成光脉冲发射出去,通过准直系统,把光束打到反射镜上,发射到空中,然后由1米口径的望远镜接收空中的回波,通过光接收机把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲,再送到显示器。

  子午工程项目办副主任刘正宽对这台激光雷达的原理可谓了如指掌,2009年建设台站时,他在这里连续待了半年多的时间。

  在激光发射机的房间,刘正宽告诉,这是一个洁净度达到1000级的超净间, 科研人员工作时要穿戴帽子、鞋套等装备,因为哪怕是一根头发都会影响观测数据的准确性 。

  科研人员高凤信则告诉,他们在激光雷达运行时,都要戴着眼镜才能调试机器, 因为激光对眼睛有一定伤害,一不小心,就可能造成视膜感光细胞和色素细胞死亡,这种伤害是不可逆转的 。

  对于高凤信来说,经过自己双手操作、调试、守护出来的科学数据,终为研究中高层大气的科研人员所用,会有一种难以言说的满足感。

  也了解到,通宵值夜班是高凤信与另一名实验员张文震的 家常便饭 ,因为易受背景光、环境光的干扰,激光雷达要在夜间才能正常工作。

  为了实现观测数据的连续性,只要是晴朗的夜间,激光雷达就要开机。 光学观测的仪器不调会 跑 ,小小的震动就会发生度的偏移,因此在开机时需要工作人员实时盯着数据,一发现异常就要及时调试。

  据了解,延庆观测站一年能进行150到200天的观测活动, 长的一次观测持续了一个多星期 。延庆站激光雷达是子午工程五台激光雷达中开机时间长的一台,而这也意味着科研人员一年里有半年在值夜班。 我国研究中高层大气的科学家以前只能用国外的数据,子午工程建设以后才有了国产的观测数据,其背后是这些野外台站科研人员的艰辛工作。 刘正宽感叹。

  即将离开时,再度环视延庆站。在白天,这座小四合院是那么的不显眼,可在夜间,这里发出的激光刺破苍穹,犹如科学之光照亮遥远的未知领域。

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