當(dāng)今的時(shí)代，各國(guó)在太空領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)進(jìn)入了新的階段。作為新興航天大國(guó)，中國(guó)通過(guò)在航天領(lǐng)域幾十年的發(fā)展，目前也迎來(lái)了前所未有的新階段。不言而喻，空間領(lǐng)域的發(fā)展，離不開(kāi)強(qiáng)大的空間探測(cè)技術(shù)的支持。空間探測(cè)技術(shù)可以獲取大量可靠的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)，為空間活動(dòng)的安全、空間軍事防御及人類(lèi)生存環(huán)境的維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)和防護(hù)對(duì)策。

2010年，我國(guó)地球空間雙星探測(cè)計(jì)劃與歐洲空間局的新途徑化聯(lián)合團(tuán)隊(duì)獲得了2010年度的杰出團(tuán)隊(duì)成就獎(jiǎng)。設(shè)立于2000年的杰出團(tuán)隊(duì)成就獎(jiǎng)是國(guó)際宇航科學(xué)院每年頒布的兩個(gè)主要科技獎(jiǎng)項(xiàng)之一。而此次“雙星計(jì)劃”中性原子成像儀的共同項(xiàng)目負(fù)責(zé)人正是路立。8年過(guò)去，現(xiàn)已63歲的路立仍在自己的科研領(lǐng)域繼續(xù)不遺余力，為我國(guó)空間領(lǐng)域發(fā)展竭盡全力！

勇挑重?fù)?dān)，出色完成“雙星計(jì)劃”任務(wù)

地球空間雙星探測(cè)計(jì)劃又簡(jiǎn)稱(chēng)為“雙星計(jì)劃”?！半p星計(jì)劃”是由空間物理學(xué)家劉振興院士等人于1997年提出的。2001年7月，中國(guó)航天局與歐洲空間局正式簽署合作協(xié)議，啟動(dòng)該計(jì)劃。這是第一個(gè)由我國(guó)提出的空間探測(cè)國(guó)際合作計(jì)劃。在這次任務(wù)中，路立擔(dān)任“雙星計(jì)劃”TC-2衛(wèi)星上中性原子成像儀（NUADU）的主管設(shè)計(jì)師，參與了NUADU中歐聯(lián)合研制的全過(guò)程，主要負(fù)責(zé)NUADU與衛(wèi)星的技術(shù)接口和衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理軟件的編寫(xiě)。

據(jù)路立介紹，中歐合作的“雙星計(jì)劃”的目的就是要探明“地球空間暴”發(fā)生的原因和規(guī)律?！半p星計(jì)劃”使用2顆飛行器來(lái)研究地球磁氣圈，它們與歐洲航天局的4顆“星簇”探測(cè)衛(wèi)星協(xié)同工作?！半p星計(jì)劃”的兩顆小衛(wèi)星，運(yùn)行于目前國(guó)際上一些地球空間探測(cè)衛(wèi)星尚未覆蓋的兩個(gè)重要活動(dòng)區(qū)（近地赤道區(qū)和近地極區(qū)）。該計(jì)劃用高分辨率的儀器探測(cè)這兩個(gè)活動(dòng)區(qū)場(chǎng)和粒子的時(shí)空變化規(guī)律，系統(tǒng)研究地球空間環(huán)境全球變化對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)、行星際擾動(dòng)及磁層亞暴和磁暴的響應(yīng)過(guò)程。

可見(jiàn)，“雙星計(jì)劃”的實(shí)施，具有重大意義：可以推動(dòng)我國(guó)空間和空間環(huán)境探測(cè)技術(shù)跨越式的發(fā)展，縮短與國(guó)際上的差距；通過(guò)國(guó)際合作，可以提高我國(guó)有效載荷研制技術(shù)的發(fā)展：推動(dòng)衛(wèi)星平臺(tái)某些技術(shù)，如衛(wèi)星剩磁和衛(wèi)星表面等電位等技術(shù)的發(fā)展：提高我國(guó)衛(wèi)星科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有關(guān)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，如科學(xué)運(yùn)行硬件和軟件系統(tǒng)、科學(xué)運(yùn)行計(jì)劃、在軌科學(xué)數(shù)據(jù)校正和數(shù)據(jù)產(chǎn)品研制等；還能獲取大量可靠的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)，提出符合實(shí)際的地球環(huán)境動(dòng)態(tài)模式和預(yù)報(bào)方法，為保障航天活動(dòng)和國(guó)家安全提供科學(xué)數(shù)據(jù)、科學(xué)依據(jù)和防護(hù)對(duì)策。

通過(guò)“雙星計(jì)劃”，我國(guó)在國(guó)際空間界的地位和作用得到了極大提升。作為其中重要負(fù)責(zé)人的路立，不但獨(dú)立完成了儀器的輻射環(huán)境分析和熱安裝及熱控技術(shù)需求報(bào)告，在擔(dān)任NUADU主管設(shè)計(jì)師期間，還作了大量的技術(shù)資料積累和有關(guān)NUADU的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)，積累了許多中性原子成像儀的研制經(jīng)驗(yàn)，并且發(fā)表了粒子探測(cè)與反演研究的論文十余篇，為NUADU研制的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)軟件申請(qǐng)了國(guó)家專(zhuān)利。

創(chuàng)新空間探測(cè)技術(shù)，研發(fā)我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)探測(cè)儀

中性原子成像技術(shù)是目前對(duì)空間等離子體分布進(jìn)行可視化遙感的唯一途徑。路立介紹道，中性原子成像探測(cè)技術(shù)是近年來(lái)應(yīng)用于空間探測(cè)的一種高新技術(shù)，它利用中性原子在空間運(yùn)動(dòng)不受磁場(chǎng)約束的特性可對(duì)空間不同區(qū)域的能量粒子進(jìn)行可視化遙感，形成空間粒子分布圖像?！皩?duì)于自旋穩(wěn)定的衛(wèi)星，把多個(gè)探測(cè)器單元沿180度仰角排布可使粒子分布圖象覆蓋全空間4π立體角，圖像的最小時(shí)間分辨為一個(gè)衛(wèi)星自轉(zhuǎn)周，探測(cè)的粒子能量范圍從幾十個(gè)keV到幾百個(gè)keV?！睂?duì)此，路立作了詳細(xì)解釋。

據(jù)路立介紹，美國(guó)IMAGE衛(wèi)星上的HENA和我國(guó)的探測(cè)二號(hào)衛(wèi)星上的NUADU成功運(yùn)用中性原子成像技術(shù)獲取了磁層亞暴和磁暴期間中性原子輻射源的空間分布和時(shí)間演化過(guò)程的二維圖像資料。這種大信息量的二維圖像資料對(duì)于災(zāi)害性空間天氣發(fā)生和發(fā)展過(guò)程的監(jiān)測(cè)和分析在技術(shù)手段上有著革命性的提升。

但不可忽略的是，二者也有其不成熟的一面。路立說(shuō)，“HENA空間分辨能力強(qiáng)，但時(shí)間分辨能力不如NUADU，通常獲取一幀可用于反演的二維圖像需要約10分鐘積分時(shí)間，與亞暴增長(zhǎng)相的時(shí)間尺度相當(dāng)；而NUADU以4分鐘的時(shí)間分辨，在磁層亞暴動(dòng)力學(xué)過(guò)程研究中略有優(yōu)勢(shì)。”而中性原子成像儀的關(guān)鍵技術(shù)在于其高靈敏的小型半導(dǎo)體探測(cè)器集成組合設(shè)計(jì)、皮秒級(jí)粒子飛行測(cè)量、噪聲控制以及超高壓偏轉(zhuǎn)控制等，可見(jiàn)，針對(duì)不同的空間區(qū)域和監(jiān)測(cè)目標(biāo)研發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中性原子成像技術(shù)，對(duì)于空間科學(xué)研究有著十分重要的意義。

總結(jié)雙星TC-2上NUADU的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，利用雙星開(kāi)創(chuàng)的良好國(guó)際合作局面和空間中心具有效載荷的研制基礎(chǔ)，針對(duì)實(shí)際衛(wèi)星軌道和特定的監(jiān)測(cè)目標(biāo)完善中性原子成像的原理設(shè)計(jì)，路立和團(tuán)隊(duì)從源頭上提出了創(chuàng)新的科學(xué)探測(cè)理念，在“MIT衛(wèi)星計(jì)劃一中性原子成像技術(shù)”子課題中完成了模樣機(jī)研制，這是我國(guó)第一代中性原子成像儀的全部功能模塊和工程樣機(jī)。

對(duì)于該儀器的應(yīng)用前景，路立說(shuō)道：“中性原子成像技術(shù)以大信息量和物理直觀特性將成為空間環(huán)境監(jiān)測(cè)、研究和預(yù)報(bào)的重要儀器之一，代表了空間探測(cè)的發(fā)展方向，可應(yīng)用于各類(lèi)空間環(huán)境探測(cè)研究的衛(wèi)星項(xiàng)目中?！?/p>

勇做開(kāi)拓者，為科研不遺余力

談到與空間領(lǐng)域的結(jié)緣，路立的經(jīng)歷似乎有些與常人不同。1955生人的他，當(dāng)過(guò)知青下過(guò)鄉(xiāng)，1978年考上河南大學(xué)物理系。大學(xué)畢業(yè)后，路立腦子里一直在想，什么才是和物理相關(guān)的“高大上”的專(zhuān)業(yè)呢？于是，他選擇去學(xué)習(xí)天文學(xué)，并如愿以?xún)數(shù)乜嫉搅嗽颇咸煳呐_(tái)做太陽(yáng)物理研究。這期間，他接觸到了光學(xué)觀測(cè)儀器，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行觀測(cè)研究。碩士畢業(yè)時(shí)，路立一直在思考一個(gè)問(wèn)題，“太陽(yáng)距離太遙遠(yuǎn)，只可以用不同波段去觀察，但不能采樣”。轉(zhuǎn)念，路立開(kāi)始琢磨空間的問(wèn)題，他說(shuō)，“很多問(wèn)題只有通過(guò)采樣才能來(lái)研究，所以我就想把我的課題轉(zhuǎn)到到地球空間來(lái)”。

1997年，路立考入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)系，開(kāi)始做地球空間的課題。而在這之前，路立已在鄭州紡織工學(xué)院從事了10年物理教學(xué)工作。2000年博士畢業(yè)，這時(shí)的路立已經(jīng)45歲。不惑之年的他居然選擇離開(kāi)家去攻讀博士，這確實(shí)有些“任性”?？陕妨⑿睦锴宄骸拔乙貧w我的專(zhuān)業(yè)?！?/p>

路立開(kāi)玩笑地說(shuō)：“我這個(gè)人比較軸，覺(jué)得有問(wèn)題就應(yīng)該搞清楚。”而正是這種“軸”，路立一直走到了現(xiàn)在。盡管現(xiàn)在已經(jīng)到了退休的年紀(jì)，但他仍在堅(jiān)持做項(xiàng)目，仍在為我國(guó)空間探測(cè)領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。他說(shuō)：“該做的事情就想把它做完，即便是退休了，看著自己完成了領(lǐng)域內(nèi)第一步的創(chuàng)建工作，這對(duì)我來(lái)說(shuō)就是最大的成就感。”