转桶一双平台支架

5月1日，当大批期待已久的中外游客涌向上海世博园时，带着“世博建设者”胸牌的周维虎匆匆登上了返回北京的飞机，他将迎接新的挑战。经过一年的苦战，由他担任项目负责人的“车载系留气球监测系统”已经交付上海用户，他终于可以松口气了。 　　经过在世博园现场一个月的安装调试和试运行，这个漂浮在世博园上空的巨大气球，形似“鲸鱼”状，携带有高清摄像机、红外相机、高光谱相机和气象监测设备的高科技监测系统，被称为世博园的一双“慧眼”，将为世博会安全保障、电视图像转播、综合节能、绿化和生态管理、精细气象等提供综合服务，为对平安世博、绿色世博和科技世博保驾护航。 　　第一次“抓总” 　　“做总体要求知识面广，不会不要紧，关键是要埋头学习、弯腰学习、拉下面子学习。做总体要有宽广的胸怀，能够吃苦、忍耐、受气、奉献、舍得，替合作对象着想。” 　　周维虎2005年来到中科院光电研究院，主要从事光电系统项目总体设计工作。2007年，从没做过总体负责人的他被委以重任：作为负责人，组织团队争取上海世博会“车载系留气球监测系统”的研制项目。 　　总体是指一个项目的设计、抓总管理等工作。这不是件容易的活儿，需要有丰富知识储备、整体把握能力和极强的协调能力。 　　“可能是觉得我有一定的研发经历、协调能力比较强吧”，对于领导的信任，他十分珍惜，没干过不怕，总有第一次。 　　“车载系留气球监测系统”任务系统2007年立项论证时，系统包含的分系统多，接口复杂，使用环境恶劣，竞争异常激烈，时间又特别紧，缺乏国内外相关应用资料。总体负责人需要在这个时候拿出一个让人信服、科学可靠的论证方案，才能争取到项目。 　　为了拿到项目，他心急如焚。整个项目涉及多个专业，做总体的人不可能全懂，怎么办?只能迎难而上，进行“恶补”。为了制定系留气球优化的高精度稳定方案，45岁的他开始了一阵“苦学”。 　　他到处寻找材料和相关案例，向北航、上海交大、航天部33所、测绘研究院相关人员进行请教，“下狠劲”学习稳定指向技术。“那段时间头脑中整天都是稳定框架和坐标计算公式的影子”。当时正值盛夏，天天翻文献查资料，手上和身上起满了湿疹和水泡，医生诊断后告诉他，这是情绪焦急和失调引起。 　　好在项目最终顺利拿下，他的这身水泡也算是没白出。 　　把协调当作一门艺术 　　“有时候在节骨眼上找不到人顶上，就觉得队员不行，其实这种理解是错误的，工程研制项目中，任何个人英雄主义都是要不得的，看别人不顺眼是自己修养不够。” 　　喜欢硬笔书法的周维虎，和人聊起起笔落笔的精妙总是神采飞扬。“写字布局很重要，先把结构安排好了，再来一个点睛之笔，这字就漂亮了。” 　　在带领团队时，他同样注重布局，作为项目负责人，他把对团队内外的协调也当作一种艺术。 　　由于光电院的新址正在建设中，系统集成测试过程中需要用到的各种仪器设备必须向外部门或外单位去借，这个过程在周维虎这里得到了很好的解决。 　　“经常有人问我，你用别人的仪器给多少钱?我说不要钱，他们都觉得吃惊，实际上，关键时刻是光电院各部门相互协作起了决定性作用。”他告诉记者，这同样得益于协调。在总设计师王宇副院长的领导下，在科技处和质量处的大力支持下，光电院空间工程部的领导和技术人员为《车载系留气球监测系统》任务系统的成功研发提供了大力支持和无私帮助。在系统集成联试的关键时刻，空间工程部不仅提供仪器设备支持，而且还派出相关技术人员到现场指导操作仪器设备。在环境试验、联试、分系统验收的紧张时刻，总体室、专业技术室、新技术室、地面应用中心等部门从领导到技术人员，从老专家到年轻技术人员对项目组提出的请求总是不带任何条件，人员随叫随到，设备优先使用，体现了光电院各部门的精诚团结和载人航天人的胸襟和风范。项目组聘请中科院高能所系留气球老专家杨虎之作为顾问，对设计和验收进行把关，起到了事半功倍的效果。 　　周六肯定不休息，周日休息不肯定 　　“课题组经常加班到晚上十二点，此时准备一些夜宵慰劳大家，加班也变得其乐融融，听不到怨言。” 　　虽然周维虎的笔记本电脑里专门建立了一个“儿子高考”的文件夹，可在这关键的一年里，他真正能照顾上儿子的时间却很少。 2009年系统研制的关键时刻，正值儿子备战高考，但是为了按期完成系统交付，有时候一个星期和儿子都难得见上一面。 　　从2009年年初到2010年4月系统进驻世博会现场服务于世博会，研究团队七名队员几乎放弃了所有节假日，每一个周六上午课题组都要对上周的工作进行总结，下午继续工作，周日也要经常加班，每次开会周维虎和课题组成员都会准时来到位于上地的会议室，从不缺席，他们戏称自己“周六肯定不休息，周日休息不肯定”。为了抢时间，2009年春节后正月初二，周维虎就奔赴外地，商谈技术协议。 　　世博项目告一段落，问起周维虎会如何补偿儿子，他说：“去趟世博园吧，让他看看我们的大气球。” 　　———— 人在旅途 ———— 　　不断定位新坐标 　　周维虎算是个“能闯”的人，喜欢不断有新的挑战。他的研究工作与空间定位有关，他似乎也不断地在给自己的人生寻找新的“坐标”。 　　与大多数从事科学研究的人相比，他的经历相对丰富：从原国防科工委研究所到美国激光跟踪仪公司研发部，再到法国仪器公司驻中国办事处，再到中科院光电研究院。每一步都是新的挑战，但对他来说似乎都充满吸引力。他评价自己的性格很open,有开拓精神。 　　1983年，20出头的周维虎从合肥工业大学精密仪器系毕业，被分配到原国防科工委第一计量测试研究中心工作。 　　“那时候我们算是八十年代新一代。”作为文革后第三批大学生，那时的他们还顶着“天之骄子”的桂冠。一两年时间，这个一身干劲的小伙子跟着老同志跑遍了位于西部山区的“三线”军工厂和军工基地，检定和维修了大量的精密仪器设备。 　　“好多进口仪器坏了就只能‘趴窝’，影响国防科研、试验和生产，就等着我们去呢。”20多年过去了，周维虎依然难掩当年的自豪。 　　几年下来，喜欢琢磨、干活又不惜力的他对各种仪器结构、性能和参数已了然于心。从工作第二年开始就参与起草了三坐标测量机、光学经纬仪等国家及国防系统检定规程。从1990年开始担任国防科工委“八五计划”课题组长，1993年被破格提升为高级工程师，担任过仪器研究室副主任和实验室主任等职务。 　　说起来，他算是幸运的，喜欢挑战还就真的不断出现新挑战。由于工作出色，1985年他被选定为出国进修预备人员，1988年，他被派往法国斯特拉斯堡大学做两年访问学者，研究光电精密测量技术。之后回国工作、读博士，再去美国做博士后。 　　从美国回国后，周维虎先去了一家法国仪器公司驻中国办事处，当上了“首席代表”，可没多长时间，他发现这个挑战可能不适合他：联系业务和开拓市场的工作多于研究工作。三四个月后毅然辞职，转投刚组建不久的中科院光电研究院。 　　———— 人物档案 ———— 　　周维虎 　　中科院光电研究院高级工程师，上海世博会“车载系留气球监测系统”研制项目负责人。 　　主要研究方向为光电系统总体设计及集成测试、光电精密测量系统等，近年来主持和参与了空间领域、航天领域、精密仪器领域多项重点研究课题，同时，参与国家载人航天发展战略、863发展战略及中科院发展战略等论证工作。 　　1983年毕业于合肥工业大学精密仪器系，1983年至1996年在原国防科工委第一计量测试研究中心从事精密仪器及计量测试技术研究，1988年至1990年在法国Loui Pasteur大学作访问学者，研究光电精密测量技术，2000年在合肥工业大学精密仪器系获工学博士学位，2001年至2004年在美国Wisconsin-Milwaukee大学和美国Oakland 大学从事博士后研究，同时担任美国Automated Precision Inc.公司高级研发工程师。 　　5月1日，当大批期待已久的中外游客涌向上海世博园时，带着“世博建设者”胸牌的周维虎匆匆登上了返回北京的飞机…… 　　——相关名词—— 　　系留气球 　　系留气球是使用缆绳将其拴在地面绞车上并可控制其在大气中飘浮高度的气球。球内充氢气或氦气。气球可携带自动记录仪器、无线电遥测仪器 或可通过缆绳传送信息的仪器 也可吊挂仪器在几个预定高度进行梯度观测。系留气球的工作高度取决于气球体积、载荷重量和系缆重量等因素，一般从几百米至3000米。 　　作为一种升空平台，系留气球可为球载设备提供较大的对地视角范围，滞空高度越高，覆盖范围越大。系留气球可用于大气和环境监测、缉私等民用领域，在军用领域，一般多用于预警、电子对抗、技术侦察与监视、超长波通信、信息中继等方面。 　　上海世博会所用车载系留气球监测系统，可同时获取世博园区高清图像、地面和水面目标的空间位置、温度、光谱特性和气象参数等综合信息，这些信息从空中经光缆实时传输到地面，经地面网络送至世博园治安派出所、世博园运营指挥中心、上海市民防办、上海市公安局指挥中心等重要部门，为安保部门和领导决策提供空中大范围监测信息，可满足世博会安全保卫、环境监控、综合节能、生态管理和精细气象的综合要求，对平安世博、绿色世博和科技世博具有重要意义。

从物理学家的玩具，到化学家的宠儿，核磁共振技术在化学、生物等多个领域彰显了极具诱惑的应用前景。为了深入探究核磁共振技术的“魅力”，本期由仪器信息网和布鲁克联合冠名的宝藏实验室系列活动走进了上海市磁共振重点实验室。据悉，这是上海地区唯一一个以磁共振技术为主的重点实验室，目前配备了5台布鲁克核磁共振波谱仪，其中1台液体核磁共振波谱仪、4台固体核磁共振波谱仪。跟随上海市磁共振重点实验室主任、华东师范大学研究员姚叶锋的视角，我们不仅参观了这家有70多年历史底蕴的科学实验室，更有幸了解了基于核磁共振技术的一系列前沿研究成果。据介绍，实验室聚焦医学磁共振成像系统、磁共振波谱研究。他们把核磁共振技术作为“另一双眼睛”，不仅原位观测了钙钛矿光电材料在光照作用下微观结构的可逆变化，为该类材料结构稳定性的提升提供了新的研究方向；还在世界上首次实现了大脑内谷氨酸、谷氨酰胺分子的选择性观测，有望在一系列疾病的精准诊疗方面大放异彩；不仅如此，姚叶锋研究员还研发了能够适用于布鲁克核磁共振设备的原位光催化、原位电催化设备，在世界上首次实现了光催化过程中物质分子迁移和演变的全流程监测……详细内容请看如下视频：

黑洞，这个词对于大部分人来讲并不陌生。许多以时空、宇宙为题材的电影作品，都出现过它的名号。30名研究人员耗时一年，用数千台计算机联网进行精确模拟，终于在《星际穿越》中大胆勾勒了黑洞的样子图源：sina.com 虽然是荧幕中的常客，事实上，我们对黑洞还知之甚微。它难以言喻的神秘、强大而诡异的美感，不光只是艺术创作的灵感源泉，更是人类智慧进步的驱动力。一点一点掀开它的面纱，或许会使我们对宇宙、生命产生完全不同的认知。 引力的神秘孩子：黑洞和中子星 一颗苹果的落地为人类带来了“引力”的概念，而也正是它，在极端宇宙中孕育了各种神奇的天体。 当一颗大质量恒星以绚烂的超新星爆炸结束自己的生命后，残留质量如超过了太阳的1.4倍，就难以抵抗自身引力的拉扯，坍缩成了体积小、质量大、密度高的中子星。如果超过了太阳的3-4倍呢？那就厉害了！引力将狂暴地席卷一切，彻底坍缩为“黑洞”。中子星和黑洞。一颗中子星可能只有一个小城市那么大（典型直径20km），但质量却可能是地球的几十万倍以上。图源：《活捉黑洞：中国慧眼看到极端宇宙》 1783年，英国剑桥大学的学监约翰米歇尔开了个清奇的脑洞，利牛顿公式他计算了逃离地球和太阳引力的速度，并推论如果一个质量足够大且足够紧致的恒星，其强大的引力场会使星体上的光都无法逃脱，也无法观测。十余年后，法国数学家拉普拉斯也得出了类似的推论，并将其命名为“暗星”（Black Star）。这就是200多年前，我们对“黑洞”最初的认识。 这个概念直到爱因斯坦发表广义相对论，有了引力对光的协调影响的理论，才开始被世界接受。从此，它在科学家们的演算纸中，以数学模型的形式成长了起来，逐渐具有了更丰富的物理内涵。 上世纪60年代脉冲星（以均匀时间间隔辐射脉冲的中子星）的发现，证实了中子星的存在。原来一颗恒星真的可以坍缩至如此小！那拥有更大质量的恒星更剧烈的坍缩也不是不可能的了。这也大为振奋了深信“黑洞”（Black Hole，脉冲星发现后不久，就被一位美国科学家正式命名了）存在的科学家们。 第一颗脉冲星的发现者乔斯林贝尔脉冲星的发现被誉为20世纪60年代天文学“四大发现”之一图源：iflscience.com被称为“宇宙灯塔”的脉冲星示意图图源：ech.qq.com 很快，世界第一颗X射线天文卫星乌呼鲁（Uhuru，原意是“自由”）在1971年为人类带来了“黑洞”存在的证据。它捕捉到的一个强X射线源，是一个不可见的、质量是太阳约10倍的致密天体——天鹅座X-1。如此庞大的质量，让科学家们认定它为黑洞无疑。 世界第一颗X射线天文卫星“乌呼鲁（Uhuru）”图源：baike.baidu.com 经过几百年的努力，我们已经将极端宇宙大门推开了一丝缝隙，感受到了门后世界的浩大和无尽神奇。理解“黑洞”，可能将左右人类对宇宙未来的认识和预测；而中子星作为天然的高能加速器，也可帮助我们进行无法在地球上的加速器开展的研究。不过，所有对于它们这样那样的推论和猜想，都需要用“看”到的实际证据来验证。 迢迢黑洞，一“线”牵 黑洞在宇宙中设下了“引力陷阱”，连光都会闷不吭声地掉进去，这样决心低调到骨子里的天体，叫人怎么能“看”清楚呢？ 引导我们走近它的关键，就是X射线。 用一个比较简单易懂的说法：长期在宇宙中“岁月静好”的黑洞却有一个天生的习惯，那就“贪吃”。当它旁边有物质存在时，霸道的引力会将这些物质统统“吃掉”。大快朵颐期间，由于它“嚼”得实在是太激烈了（毕竟引力技能满点！），带电粒子会在这样的高温、高密度、强磁场、强引力场等极端物理条件下产生高能辐射，这个时候黑洞就“亮”了！ 不过发出的光并不是可见的光，而是比其高能成千上万倍的X射线，甚至是γ射线。一般意义上，辐射出的X射线能量越高就意味着越靠近黑洞。贪吃的黑洞图源：《活捉黑洞：中国慧眼看到极端宇宙》 不同物理条件的天体，发出的电磁辐射的性质不尽相同。正因如此，通过研究宇宙X射线可帮助我们反推黑洞的物理状态。鉴于地球大气会将这些高能X射线吸收，所以卫星成为了最重要的观测工具。 1962年，美籍意大利裔天文学家里卡尔多贾科尼利用探空火箭，意外发现了除太阳以外的第一个宇宙X射线源——天蝎座X-1，从此开启了X射线天文学。在“乌呼鲁”正式树立起里程碑后，从20世纪七十年代始，包括英国、美国、荷兰、日本等多个国家，都相继发射了一系列的X射线天文卫星，迈向了深空。 第一个探测宇宙X射线的实验Giacconi et al., Phys. Rev. Lett., 9, 439 (1962)图源：ihep.cas.cn 《仰望星空—探索黑洞的历程》 而之前被送往宇宙的诸多卫星，大多都“专情”于波长较长、能量相对较低（0.1 keV-10keV）的软X射线波段。虽拥有很高的灵敏度，却容易饱和，较擅长观测“安静”的黑洞。而那些迸射出波长较短、能量相对较高（10 keV -1000 keV）硬X射线的“暴躁”黑洞，容易被它们所错过。 和软X射线观测相比，硬X射线观测可以摆脱热辐射的影响；和γ射线观测相比，由于光子的流强足够高，更易于被观测，可用于黑洞附近区域的物理性质及变化的详细研究，这也让其也成为了X射线天文观测发展的一个重要方向。而最新的一颗同时拥有高灵敏度和分辨率的硬X射线望远镜卫星HXMT，就是在中国诞生的。 （本图为仅为示意） 终得“慧眼”，开启一场伟大的宇宙探索 20世纪80年代，李惕碚、顾逸东、吴枚等第一批推动我国空间天文和其他空间科学探测的科学家出现了。通过不懈努力，并在著名核物理学家何泽慧先生的大力支持下，中国第一个用于空间高能天文观测的硬X射线望远镜，由高空气球“HAPI-1”送入了33千米的高空，飞行了8小时，实现了平流层高度上的天体X射线观测。 何泽慧先生在香河气球发放场图源：ihep.ac.cn 不过X射线，特别是硬X射线，波长极短、能量极高，如是普通的光学天文望远镜，射线会直接撞击或者穿透镜面，无法发生反射和折射，进而无法成像。虽然编码孔径成像技术和掠射式镜面技术解决了这个问题，但运用这两种方法制造的望远镜都十分复杂和昂贵，对于当时中国的工业和科技水平来讲都非常困难。 困局在1992年被打破了。李惕碚院士和吴枚研究员创新性的提出了直接调制成像方法，这种新的算法即使无法实现聚焦，仍可有效地将调制后的信号还原成图像。结合扫描探测技术，基于直接解调制成像法的硬X射线调制望远镜（Hard X-ray Modulation Telescope，HXMT）的建议于1993正式提出。但由于太过“神奇”，经过了长达18年艰辛的理论、实验和数据分析工作，终于于2011年迎来了立项。遗憾的是，同年何泽慧先生与世长辞，为纪念先生，HXMT升空后被赋予了另一个名字——“慧眼”。左：球载硬X射线望远镜HAPI-4，对直接调制成像方法进行了验证右：1994年9月HXMT的项目建议书 HXMT卫星首席科学家张双南研究员曾介绍到，十八年间，科学前沿以及X射线探测技术都有了较大的变化。所以，对这颗卫星的研究目标和手段也进行了调整，能区范围已经扩大到了1~250keV。不同能段的观测任务被分别分配到了高、中、低能望远上，其中最为受到关注的，则是高能望远镜上的18个主探测器。 “慧眼”的18个主要探测器 这18个主探测器每个直径19cm，总面积高达5000cm2，是目前世界上面积最大的空间X射线探测器阵列。它担任着高能能区，也就是硬X射线波段的探测任务，为我们捕捉光子的能量和时间等信息。之所以它可以敏锐的“看到”硬X射线，其核心部件——碘化钠和碘化铯的复合晶体可谓是功不可没。 碘化钠和碘化铯是两种对X射线非常敏感的晶体，它可以将“高深”的X射线“语言”转化为探测器可以读懂的“语言”（荧光信号）。然而，想将这样大面积且将多种厚度不同的晶体光导材料进行高质量的耦合，并实现在良好的抗震性能和密封性的基础上，达到世界一流的分辨率，是十分困难的。可以说，探测器是否优越和稳定，最终取决于封装工艺。 满足机械抗震指标是基础，实现高分辨率是核心，这需要拥有雄厚的技术功底。虽面临着国外技术和产品的“封杀”。但最终在负责HXMT高能望远镜的中科院高能物理研究所研制团队和北京滨松光子技术股份有限公司的共同努力下，经历了一系列艰辛的过程后（29轮试制，制作了30多个样品），终于解决了同时满足整体性能及抗震指标的大面积复合晶体封装问题，达到了国际同类产品先进水平。滨松5英寸光电倍增管HXMT高能望远镜的主探测器（右下：复合晶体）。探测器读出端采用的是滨松公司的5英寸端窗式光电倍增管，除了良好的工作稳定性，抗震性能也是核心指标。为了保证产品整体性能达标，滨松公司也专门成立了抗震性能研发小组，在有限时间内，保质保量完成了供货，并额外提供了样品，保障了项目的顺利进行。同时滨松公司生产的硅光电倍增管（MPPC）也被使用在了慧眼卫星的轨标定探测器中。这是硅光电倍增管在世界范围内首次被用于卫星项目中，也验证了其在空间使用的可靠性。滨松MPPC产品（部分）当然，历经艰难的不止只有高能团队，中能、低能望远镜及地面等团队都经受了巨大的考验，每一步的进展都伴随着起起伏伏，一条长征路走得艰辛，却也是单单一个“艰辛”所无法去涵盖和形容的。终于，伴随着HXMT的正式诞生，几代中国空间天文学研究者的梦想开出了珍贵的花朵。硬X射线调制望远镜（Hard X-ray Modulation Telescope，HXMT）——“慧眼” 2017年6月15日，HXMT卫星在酒泉火箭发射中心顺利升空，在轨测试期间，通过多天区的扫描成像观测和特定天区的定点观测，以及伽马射线暴监测等测试，各项功能和性能都得到了验证，并取得了银道面扫描监测、黑洞及中子星双星观测、伽马射线暴、引力波电磁对应体探测、太阳耀发、特殊空间环境事件等初步科学成果。 其中，最为引人注目的，则是2017年8月对引力波GW170817事件电磁对应体的成功监测，这也让人类在引力波观测中终于变得“耳聪目明”，慧眼卫星对其高能段的辐射给出了严格的限制，为全面理解该引力波事件和引力波闪的物理机制做出了重要贡献。慧眼卫星团队反应迅速，在全球70多个团队中，中国慧眼望远镜是第七个报告成果的，在本次引力波事件最重要的发现论文的正文部分有‘慧眼’的观测结果。此外，“慧眼”的详细分析结果以独立论文的形式于2017年10月16日同步发表在《中国科学：物理学力学天文学》杂志英文版的网页版。 HXMT卫星成为了中国空间X射线天文的开端，实现了宽波段、高灵敏度、高空间分辨率X射线巡天、定点和小天区观测，在世界现有X射线天文卫星中，具有先进的暗弱变源巡天能力、独特的多波段快速光变观测能力等优势，也将中国正式推上了世界空间天文的大舞台。2018年1月30日，HXMT卫星正式完成了在轨交付，如今它也正翱翔于宇宙，以一双“慧眼”，以期为人类探寻黑洞，以及更多的深空奥秘做出贡献。载梦翱翔于宇宙的“慧眼”卫星 参考文献：硬X射线调制望远镜卫星：巡天监测，刷新人类认知极限，倪伟波，《科学新闻》空间科学先导专项特刊；仰望星空——探索黑洞的历程，李惕碚，中国科学院高能物理研究所官网；透视宇宙的眼睛——“硬X射线调制望远镜”，卢方军，中国科学院高能物理研究所，《国际太空》2009年第12期；“黑洞，我来啦！”:“慧眼”空间X射线天文卫星自述，熊少林，中国科学院高能物理研究所，科学大院公众号荔枝网转载；“慧眼”硬X射线调制望远镜到底能做什么？，杭添仁，知乎；【人民日报海外版】人类首次“看到”引力波事件 中国“慧眼”做出重要贡献，吴月辉，中国科学院高能物理研究所；《中国科学报》 (2017-11-06 第5版 创新周刊) 探测引力波事件的“中国身影”，高雅丽。