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为了世界首颗量子卫星送上太空 陈有梅 微小卫星创新研究院 尊敬的各位领导、同志们： 大家好！我是量子科学实验卫星结构与机构主任设计师陈有梅。 2017 年，总书记的新年贺词中也专门提到了“墨子号”飞向太空。很荣幸今天在这里 给大家讲讲我和墨子号的故事。 以潘建伟院士为首席科学家，由中国科学院研制的世界首颗量子卫星，墨子号，2016 年 8 月 16 日在酒泉发射成功，由此开启了人类探寻星地量子通信的新征途。 我们微小卫星创新研究院正是负责了这颗量子卫星平台的研制，回首卫星立项以来的 1700 多个日日夜夜，有太多的攻坚克难，太多的辛酸笑泪。激励我们走下去的唯一信念就 是：不忘初心，继续前进。为实现中国梦、航天梦而奋斗。 “墨子号”是我们小卫星团队第一颗有数传数据上行的卫星，比起其它卫星型号，不仅 在数传技术、星地光路对准、偏振保持与基矢校正、量子纠缠源等技术上有很多创新突破， 而且整体系统要复杂很多。 虽然早有心理准备，做量子卫星很难，但没想到难度会那么大。 请大家想象一下，太空里的卫星，以第一宇宙速度 7.9km/s 高速飞行。而地面的望远镜 为了跟上卫星，在地球自转的带动下也在转动。我们要把卫星上的两束激光同时对准地面两 个相聚千公里的天文望远镜光轴，误差必须控制在 3.5 个微弧度，这好比你坐在离地万米的 飞机上，往地面两个储蓄罐里扔硬币，而每一枚都必须准确地扔到地面上一个巴掌大储蓄罐 的小缝里。 影响星地对准的因素有很多， 比如卫星上任何一个细微的振动都可能影响到星地的对准。 方案阶段进行了卫星结构设计和微振动仿真分析，卫星上任何微小的振动对对准精度影响小 于 0.5 微弧度。2012 年的夏天，也正是单位一年一度的高温假，我们加班测试卫星结构上 微小振动对对准精度的影响，这也是我们小卫星团队第一次做这样的试验。为了避免周围工 地、地铁、马路上的重型卡车等外部环境，而造成测试数据的噪声，只能晚上 11 点以后等 夜深人静的时候，开始试验，就这样连续几周的通宵奋战，试验终于完成。试验结果也证明 卫星结构设计合理、微振动仿真准确可信，微振动对星地对准的精度影响只有 0.3 微弧度。 在此基础上，从方案阶段到正样阶段，针对其他的影响因素，还进行了数十次平台载荷 的联合跟瞄试验。最终在国际上，首次实现了能控制两个设备运动、对双站进行准确捕获和 光路对准。 更让我们感到自豪的是，最终达到了 2.5 微弧度的对准精度，比设计要求的精度还更高。 大家还记得，唐僧西天取经，途径九九八十一难最后的一难吗？因为劫数不够，离修成 正果还差一点，所以才有了师徒驾云东归跌落通天河的一幕。 量子卫星也有同样的经历。2016 年 6 月，卫星顺利通过出厂评审，准备进行最后一次 测试，然后就可以打包装箱，运往发射基地。然而就在测试中，我们发现载荷信标光功率下 降的现象，这本可能是性能方面出现的波动，假如不以高标准的要求，放在其他地方也许就 过去了。 眼看着发射在即，总指挥王建宇、总师朱振才果断提出，绝不能让卫星带任何问题上天。 指挥系统与铁路、运载、发射系统协调沟通，争取到了 25 天解决问题的时间。然而如果在 这不到一个月的时间里，不能彻底解决问题，卫星发射时间就要向后推迟一年。科学卫星没 有第二，只有第一，我们必须力争第一个发射量子卫星，为实现科技发展和创新而努力。 我们只能咬紧牙关，分秒必争，与上海光机所、中科大、上海技物所等单位联合开展攻 关。解决问题的关键在于找到问题的原因所在。我们先从外部因素找原因，影响得因素纷繁 复杂，比如外界温度、单机可工作时间等等数十个，我们对卫星连夜进行测试，逐个排查可 能导致这一问题的原因。但是一个星期下来一无所获。外部原因找不到，只能从单机自身找 原因了，拆单机、解体找原因这是有风险的，但是原因找不到，问题不解决，卫星一样上不 了天。最后大家咬咬牙还是决定拆单机找出原因，我们对可能的几十个因素再一一排查，经 过一周的通宵达旦，终于找到原因所在，解决了问题，确保了卫星按时发射。 “泰山不拒细壤，故能成其高，江海不择细流，故能就其深。”我们明白，成功靠的不 是运气，而是扎实的技术和不忘初心誓保成功的信念。 2016 年 8 月 16 日凌晨 1 时 40 分，在酒泉卫星发射基地，伴随着隆隆巨响和地面震颤， 火箭升空、星箭分离、卫星太阳翼展开，每一步都让我们既紧张又兴奋。在地面收到遥测信 号的那一刻，坚守在卫星测试间的我们，欢呼雀跃、热泪盈眶，开心、骄傲和自豪，五六年 的辛苦在这一刻终于收获了满满的幸福。 为了这一刻，团队中的每个人都付出了太多太多。 去基地前，卫星星务主任设计师陈蕞，查出胆结石，医生建议他立刻动手术。然而，发 射任务在即，他坚持等发射完后再动手术。 卫星热控主任设计师王慧元，右手意外骨折，医生建议他休息三个月，不要使用右手。 而当时正是卫星大型热试验阶段，他是负责人。为了不影响工程进度，他用左手，笨拙却一 丝不苟地完成了热试验的所有工作。 我是有着两个孩子的妈妈，为了工作，我总觉得对孩子有许多的愧疚。怀二宝八个多月 时，正好是量子卫星方案阶段力学试验的节点，这是验证卫星结构设计合理性的关键试验， 作为负责人，我一直坚守在第一线指挥试验，直到试验结束。女儿出生后，我虽然休着产假， 但工作却没有真正停止过。卫星最后的关键研制阶段，年初三就开始上班，一直到发射，没 有一个周末，没有休过一个假期，经常是早上出门孩子未醒晚上回去孩子早已入睡，为此儿 子还给我取名为“逃家妈妈”，激励我走下来的唯一信念就是：不忘初心，誓保卫星成功， 为我国的科技发展尽微薄之力。 卫星的成功正是因为有了像总指挥王建宇、总师朱振才、周依林这样一批老党员的帮带， 有了像陈蕞、王慧元这样一批年轻主任设计师的潜心致研，还有许许多多默默奉献的设计师 们日夜辛苦付出。 这一切付出都是值得的，2016 年，《华尔街日报》发表了一篇标题为“沉寂了一千年， 中国誓回发明创新之巅”的专题文章，将“墨子号”的成功作为中国创新能力提升的重要标 志。同时入选 2016《环球科学》十大科学新闻和中国十大科技进展，在世界科学领域掀起 了一阵波澜。 我记得总书记贺词里有这样一句话：“努力奋斗才能梦想成真”。我想我们是一群有梦 想的年轻人，这就是我们奋斗的故事。 希望我们努力研制的量子星，能在今后遨游太空的岁月里，为人类探索新知为我国的科 技发展不断做出贡献，成为天地间一颗璀璨夺目的科学之星、希望之星！ 谢谢大家！