黃永梅：執(zhí)光電之手　牽天地一線

高妍　鄭聲宇

2016年8月16日，全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”成功升空，它由一顆低軌衛(wèi)星和5臺地面望遠(yuǎn)鏡組成，衛(wèi)星發(fā)射升空后，星地量子通信實(shí)驗(yàn)正式開始。

遙遙星地，飄渺一線，科學(xué)家們要做的，就是為天上的衛(wèi)星與地面的望遠(yuǎn)鏡終端系統(tǒng)建立穩(wěn)定的“對話通道”。5個(gè)地面望遠(yuǎn)鏡中，4個(gè)由中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所負(fù)責(zé)研制與實(shí)驗(yàn)，該所黃永梅研究員正是量子衛(wèi)星科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地面望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)技術(shù)總指揮。

黃永梅，1989年從電子科技大學(xué)畢業(yè)被分配到光電所，多年從事光電自動(dòng)跟蹤控制技術(shù)研究，自2007年開始領(lǐng)導(dǎo)星地量子通信地面光學(xué)通信終端系統(tǒng)的研制與實(shí)驗(yàn)工作，被稱為“地空對話”技術(shù)的“女掌門”。

在星地量子通信實(shí)驗(yàn)中，要構(gòu)建穩(wěn)定的量子通信鏈路，必須依靠高精度地面站系統(tǒng)來快速捕獲信標(biāo)光并實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)定跟蹤，而這都是地面望遠(yuǎn)鏡要承擔(dān)的任務(wù)。

分開來講，地面望遠(yuǎn)鏡的任務(wù)分成以下幾方面——高精度指向衛(wèi)星軌道完成捕獲，即讓地面發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星;發(fā)射上行信標(biāo)激光照射衛(wèi)星，即讓衛(wèi)星“看見”地面;及高精度跟蹤衛(wèi)星光軸、保持高精度星地光軸動(dòng)態(tài)對準(zhǔn)、準(zhǔn)確接收下行信號光數(shù)據(jù)等。

要知道，遠(yuǎn)在天上的衛(wèi)星是始終保持高速飛行的，經(jīng)過每個(gè)光學(xué)地面站的時(shí)間只有短短5分鐘。地面望遠(yuǎn)鏡就是要在這么短的時(shí)間里完成對量子衛(wèi)星發(fā)射的下行量子信號光的捕獲，并實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定的跟蹤，完成量子密鑰的接收。精準(zhǔn)、無縫的星地對接需求，對地面望遠(yuǎn)鏡的跟蹤精度提出了近乎嚴(yán)苛的要求。

黃永梅團(tuán)隊(duì)能做的，便是在戈壁和高原的惡劣環(huán)境中，在高溫、高寒和高反的多重考驗(yàn)下，對望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行反復(fù)調(diào)整和測試，“如切如磋，如琢如磨”。

最終，他們先后突破了大速度范圍和風(fēng)擾條件下的高精度跟蹤、寬譜段范圍內(nèi)的多頻點(diǎn)保偏等關(guān)鍵技術(shù)，成功研制了國內(nèi)首臺集量子通信、激光通信、天文觀測為一體的多功能大口徑望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。

該望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)具有寬光譜、高效率、高保偏、高波相差精度的光學(xué)系統(tǒng)和速度動(dòng)態(tài)范圍大、抗擾能力強(qiáng)、跟蹤精度高的特點(diǎn)，其跟蹤精度信號光保偏度等指標(biāo)均為國內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

也正是這一望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，作為“墨子號”科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的地面支撐，完成了全球首次星地量子通信科學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及國內(nèi)首次星地相干激光通信實(shí)驗(yàn)。

同時(shí)，黃永梅還積極致力于科研成果的產(chǎn)業(yè)化推廣，成功研制出了國內(nèi)第一臺輕量化、小型化量子通信望遠(yuǎn)鏡樣機(jī)。

多年來，黃永梅已在相關(guān)技術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文數(shù)十篇，申請和授權(quán)相關(guān)發(fā)明專利30余項(xiàng)，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后獲得省部級科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)（集體獎(jiǎng)）等榮譽(yù);而她本人也獲評四川省三八紅旗手、2019年四川“最美科技工作者”等稱號。

“銀浦波涌，梅花香動(dòng)乾坤。她，憧憬星月飛鴻，執(zhí)光電之手，牽天地一線，傳音信洞紫霧紅霞，送清影上瓊樓玉宇。她是鏗鏘玫瑰，砥礪新征程，建功新時(shí)代，在科研戰(zhàn)線大展巾幗風(fēng)采，攻堅(jiān)克難、闖關(guān)奪隘，建成我國首套量子通信地面望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)星地量子通信。”這是7月13日，2019年四川“最美科技工作者”發(fā)布儀式上黃永梅所獲得的頒獎(jiǎng)詞。

執(zhí)光電之手，牽天地一線。量子通信的研究中，星地對接的征程上，黃永梅和她的伙伴們要做永遠(yuǎn)的“追星人”。