“我們能夠獲得這份榮譽，倍感幸運。這是對團隊多年來努力工作的肯定和認可。未來，我們將更加努力攀登技術高峰，服務于更多的科研工作。”中國科學院合肥物質科學研究院光學精密儀器研制技術與工藝團隊負責人薛輝說。
日前，她所帶領的團隊榮獲中國科學院第六屆科苑名匠。
團隊合影。受訪者供圖團隊合影。受訪者供圖
針對我國對大氣環(huán)境要素的迫切遙感需求，該團隊先后承擔了高分專項、空間基礎設施等項目中衛(wèi)星載荷的光機結構設計、加工和整機裝配與調試工作，錘煉出了一支技術精湛、結構優(yōu)化，特別能攻堅、特別能吃苦的工程技術團隊。
薛輝個人被評為2022年度“中國科學院技術支撐人才”；團隊成員先后在中國科學院首屆職工技能大賽中榮獲“數(shù)控銑加工”第一名和第三屆職工技能大賽“精密機械裝配”第一名。
“小白”首次進入航天工程領域
2011年春節(jié)一過，時任中國科學院合肥物質研究院安徽光學精密機械研究所（以下簡稱安光所）所長劉文清召開工作會議。他宣布安光所即將進入航天工程領域，組隊承擔一項航天載荷研制任務——高分五號衛(wèi)星上3臺有效載荷的研制工作。
衛(wèi)星載荷，是衛(wèi)星上裝載的實現(xiàn)特定衛(wèi)星任務的儀器或設備。其中，星載大氣成分遙感探測載荷好比人類的“太空之眼”，可以給大氣“拍照”，獲取大氣成分數(shù)據。衛(wèi)星載荷研制要求是所有儀器設備研制中的最高級，小到一個螺絲釘、一個接口，都不容有失。
按照分工，薛輝主要負責3臺載荷中“大氣痕量氣體差分吸收光譜儀”載荷的結構系統(tǒng)研制任務。
合理的結構設計對載荷研制至關重要。“人體所有器官都是依靠骨骼支撐起來的。載荷的結構就好比人體骨骼一樣，要把各種光學器件、電子學器件等硬件放在內部支撐保護起來，為它們提供精確的空間定位和可靠的連接方式，確保其功能的精準實現(xiàn)。”薛輝介紹。
“但是，此前我們從未涉及過衛(wèi)星載荷研制，屬于‘小白’，也沒有可參考的經驗，全部都是從零開始，所以接下任務后，心里非常忐忑，壓力巨大。”薛輝對當時的情形記憶尤新。
不懂不會，也要迎難而上，全力以赴。薛輝一邊跟著所里邀請的兩位航天專家學習航天載荷質量與工藝可靠性管理方面知識，一邊查閱大量資料學習航天工程相關建造規(guī)范與技術。
當時，她滿腦子都在想如何完善設計方案。有時甚至半夜做夢醒來時，有了靈感，就趕緊起床做好記錄。
為了確保任務按時保質完成，在載荷活動部件正樣件安裝測試階段，薛輝和同事們在實驗室里整整待了兩個月，完成任務走出實驗室后，頭發(fā)大把大把地掉。回憶起那個攻關階段，薛輝說，“整個團隊的壓力都特別大，經常加班到后半夜，但大家目標明確，干勁十足，從工作中找到了樂趣和成就感。”
“十、九、八、七、六、五、四、三、二、一，發(fā)射！”2018年5月9日凌晨2時28分，高分五號衛(wèi)星發(fā)射升空。這使得我國首次具備了獲取全球污染氣體分布數(shù)據的能力，不僅增強了我國在大氣污染控制決策方面的技術支持，也為我國在全球環(huán)境外交領域提供了堅實的數(shù)據支撐。從此，我國開啟了大氣環(huán)境的精準“把脈”時代。
當看到衛(wèi)星成功發(fā)射的那一刻，薛輝等人模糊了雙眼。
薛輝（左）與同事正在核驗鏡片加工數(shù)據。受訪者供圖
性能指標達到國際先進水平
2019年，安光所又承擔了大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星上3臺載荷的研制任務。這是國家民用空間基礎設施首批啟動的綜合探測衛(wèi)星，也是世界首顆具備二氧化碳激光探測能力的衛(wèi)星。
其中，“紫外高光譜探測儀”載荷結構設計重任交到了青年科技人員沈威手中。
在沈威看來，載荷結構設計的難處在于既要保證它經受住衛(wèi)星發(fā)射期間強大的力學沖擊與振動，又要在衛(wèi)星進入太空后實現(xiàn)高精度、長壽命的穩(wěn)定運行。
“我們知道，遙感探測載荷中有很多光學器件。在地面上調試時，這些器件精度可以達到很高。但隨著衛(wèi)星發(fā)射升空，振動導致成像效果不佳。所以需要設計一個高穩(wěn)定性、高強度的結構來支撐。同時，為了盡量降低載荷的整體重量，減少衛(wèi)星發(fā)射成本，還要輕量化。”沈威說，這對設計工程師而言，頗具挑戰(zhàn)。
除了振動，太空中的溫度變化對載荷影響也很大。“通常，實驗室調試時的溫度大約在20攝氏度，但太空中因為有太陽輻照，陽照區(qū)和陰影區(qū)的溫差非常大。”沈威說，他們利用溫控設計，實現(xiàn)了載荷自動平衡溫度變化。
值得一提的是，在這次結構設計中，沈威實現(xiàn)了指向精度優(yōu)于3角秒、在軌壽命大于8年的高精度和長壽命空間運動部件的研制，達到國際先進水平。
“我們選用了高精度軸承，結合良好的軸系支撐與軸承預緊設計，再加上控制手段，保證指向精度達到3角秒。同時，為了驗證8年內軸承的磨損不影響指向精度，我們做了一個加速的壽命實驗。”沈威介紹。
由于載荷只在白天工作，8年折算下來，軸承總共要轉170萬轉。而在實驗設置中，軸承連續(xù)162個全天不間歇工作，共計轉了210萬轉，試驗后復測各項指標均滿足，順利通過驗證。
2022年4月16日，大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星升空，進一步提升了我國大氣環(huán)境綜合監(jiān)測、全球氣候變化和農作物估產及農業(yè)災害等衛(wèi)星應用能力。
技能標兵武藝(右)正在傳授高精度鏡頭定心技藝。受訪者供圖技能標兵林明明正在數(shù)控加工實踐。受訪者供圖
毫厘之間見真章
近年來，團隊主要工作仍是集中在航天載荷研制領域，從設計研發(fā)到生產加工，再到裝配測試，形成了一套完整的體系。
“正是這種全鏈條覆蓋的團隊結構，使得我們能夠高效地將科學家的訴求轉化為實際的產品。”薛輝說，這鏈條中的每一個環(huán)節(jié)都非常重要。
例如，2010年畢業(yè)后進入薛輝團隊的陳飛，如今已成長為獨當一面的機械加工實驗師，負責帶領車間同事將每個載荷的數(shù)百張圖紙變?yōu)榫軝C械加工零部件。
載荷機械零部件加工中，最難的當屬淬火態(tài)薄壁箱體類零件。“設計師希望把箱體重量減到最輕，將薄壁厚度做到3至5毫米。但箱體越薄，形變就越大。”陳飛說。
為此，陳飛一遍遍與設計師溝通，通過優(yōu)化工藝路線，工裝夾具設計，調整加工參數(shù)，最終攻克了淬火態(tài)鋁合金薄壁件的形變難題。針對不同種類加工零件，陳飛還總結出了多個“工藝文件”。
從最初的“小白”勇闖航天工程領域，10多年來，薛輝帶領團隊已經參與研制了8臺衛(wèi)星載荷。“我們始終要對工作保持敬畏之心，勤思考多動腦，勇于創(chuàng)新。更重要的是，還要沉下心，專注于自己的技術領域，把自己的長板做到更長。”
因為曾經長期擔任過黨支部書記，薛輝無形之中會把黨建工作的經驗帶入到團隊管理中，她直言以黨建促科研很有效。“我們團隊凝聚力強，溝通順暢，協(xié)同攻關效果顯著。尤其是很多優(yōu)秀的工程師都是黨員，攻關過程中遇到難題時，他們總是會沖鋒在前。”
薛輝表示，“未來，團隊將繼續(xù)圍繞國家亟需的科研任務，做好工程支撐工作，守護好我國的‘太空之眼’。”
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