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今年兩會(huì)期間，中國科學(xué)院院長白春禮在接受央視記者采訪時(shí)，特意提到了兩顆即將發(fā)射的衛(wèi)星。它們主要用來研究黑洞和伽馬暴，進(jìn)一步探究宇宙起源和天體的變化。這兩顆衛(wèi)星，就是GECAM。

 

GECAM衛(wèi)星

 

GECAM（全稱：Gravitational wave high-energy  Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor）即引力波暴高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器。它的故事，還要從2016年說起......

 

引力波LIGO探測(cè)器工作原理演示圖

 

那一年，美國的科學(xué)家利用地面LIGO探測(cè)器在地球上首次探測(cè)到了引力波事件。三位科學(xué)家因此獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。2017年，中國高能物理研究所率先在全球內(nèi)啟動(dòng)了中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)（2期）中的GECAM項(xiàng)目，作為首發(fā)科學(xué)衛(wèi)星，計(jì)劃在2020年11月發(fā)射為建黨一百周年獻(xiàn)禮。GECAM衛(wèi)星選用溴化鑭晶體在太空中探索引力波以佐證引力波事件和定位引力波波源，意義可謂深遠(yuǎn)。作為最核心的，同時(shí)也是制備技術(shù)最不成熟的溴化鑭晶體封裝件的研制成功與否決定了衛(wèi)星是否可以發(fā)射，交付時(shí)間決定了衛(wèi)星的發(fā)射時(shí)間。如果要按計(jì)劃趕上建黨百年獻(xiàn)禮，GECAM從立項(xiàng)到衛(wèi)星發(fā)射僅有4年時(shí)間，遠(yuǎn)低于正常的科學(xué)衛(wèi)星發(fā)射周期。

 

GECAM衛(wèi)星運(yùn)行示意圖

 

基于衛(wèi)星發(fā)射和空間運(yùn)行的特殊航天條件，衛(wèi)星對(duì)溴化鑭晶體的抗振性、抗沖擊性、抗?jié)駸嵝浴⒛褪茇?fù)壓、探測(cè)能量范圍與效率及抗輻照性能要求極為嚴(yán)苛。由于目前未有溴化鑭晶體用于太空探測(cè)的成功案例，該衛(wèi)星的研發(fā)和發(fā)射受到了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的高度關(guān)注。項(xiàng)目總設(shè)計(jì)師曾說，他的歐洲同行并不認(rèn)為中國GECAM衛(wèi)星在2020年能夠發(fā)射成功。畢竟全世界溴化鑭晶體研發(fā)生產(chǎn)的領(lǐng)頭羊美國圣戈班公司，基于提供給日本科研衛(wèi)星項(xiàng)目的溴化鑭產(chǎn)品在發(fā)射前的試驗(yàn)中已出現(xiàn)性能劣化，絕不承諾他們的溴化鑭產(chǎn)品能夠上天。若此次衛(wèi)星能夠順利發(fā)射，那將一舉奠定我國溴化鑭晶體封裝件在世界航天領(lǐng)域應(yīng)用的領(lǐng)先地位。

 

GECAM衛(wèi)星用溴化鑭晶體封裝件

 

北京玻璃研究院在這種巨大的挑戰(zhàn)和壓力下，臨危受命，接下了研制相應(yīng)溴化鑭晶體封裝件的重任。2018年，北玻院課題組進(jìn)行40余次封裝試驗(yàn)，結(jié)果均不理想；2019年，課題組人員基本上放棄了所有的節(jié)假日，全身心撲在研發(fā)上；同年11月，封裝件質(zhì)量歸零，隨后進(jìn)入到量產(chǎn)階段；至2020年5月，分五批次交付正樣件80件，實(shí)際封裝次數(shù)不少于150次，且每次封裝的次日都會(huì)及時(shí)地進(jìn)行總結(jié)和反思。課題組負(fù)責(zé)人張春生幾度累到赴醫(yī)院就診調(diào)養(yǎng)，但每次他都在最短時(shí)間內(nèi)返回工作崗位。就是在這種拼搏與奉獻(xiàn)中，北玻院人完成了國外科學(xué)家口中“不可能完成的任務(wù)”。

 

用于環(huán)境試驗(yàn)?zāi)M衛(wèi)星

 

值得一提的是，疫情期間，北玻院排除萬難，各種防疫物資優(yōu)先供給溴化鑭晶體課題組，保障項(xiàng)目如期完成。中國高能物理研究所李延國老師身體力行，親自參與到現(xiàn)場(chǎng)封裝工作中，疫情期間也從未間斷。年逾古稀的他，每周至少到現(xiàn)場(chǎng)3天，剩下的日子里，每天早上7點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)打電話討論工作進(jìn)展。最近一年時(shí)間里，李老師往返我院近二百次，其工作強(qiáng)度可見一斑，課題組的工作負(fù)荷也可想而知。

 

李延國與課題組人員進(jìn)行晶體閃爍性能測(cè)試及分析

 

GECAM衛(wèi)星發(fā)射運(yùn)行后，溴化鑭晶體的應(yīng)用將使衛(wèi)星對(duì)引力波伽馬暴的綜合探測(cè)性能全面超過現(xiàn)有的觀測(cè)設(shè)備，使我國在引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體探測(cè)研究等領(lǐng)域快速占據(jù)重要的優(yōu)勢(shì)地位，提升我國高能物理和空間科學(xué)在國際上的話語權(quán)，同時(shí)也代表著我國溴化鑭晶體的制備技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，將極大促進(jìn)我國基于高性能溴化鑭晶體的其它高端裝備的開發(fā)。

 

課題組人員進(jìn)行封裝工藝分析

 

古人說，古今成大事者，不惟有超世之才，亦必有堅(jiān)韌不拔之志。正是這群可愛、可敬的科研人，支撐起了祖國的航天事業(yè)蓬勃發(fā)展。也是他們，用一腔熱血，向我們?cè)忈屃耍裁词潜辈Ｔ喝说?ldquo;工匠精神”！