1961年，我國第一臺激光器誕生。1964年，我國首個(gè)為開拓激光科學(xué)技術(shù)而建立的專業(yè)研究所——中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究機(jī)所（以下簡稱上海光機(jī)所）成立。2007年10月，“嫦娥一號”衛(wèi)星發(fā)射升空，同年11月28日，“嫦娥一號”衛(wèi)星攜帶的星載激光高度計(jì)正式開啟，發(fā)出第一束激光，并接收到第一回波。
至此，經(jīng)過數(shù)十年的不斷研究，上海光機(jī)所的科研人員終于將我國研發(fā)的激光器送上了太空。激光器在衛(wèi)星中承擔(dān)著什么重要任務(wù)？激光器進(jìn)入太空后將面臨哪些難題？日前，在上海市新聞出版局、上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會主辦，上海科協(xié)大講壇、科普中國-科技前沿大師談、上海市激光學(xué)會、上海市科普作家協(xié)會等承辦的“暑期院士專家系列講壇”活動第二場講座現(xiàn)場，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究機(jī)所副所長陳衛(wèi)標(biāo)接受了記者專訪，對我國空間激光器發(fā)展現(xiàn)狀、未來趨勢等進(jìn)行詳細(xì)解讀。
記者：您曾經(jīng)承擔(dān)了嫦娥系列衛(wèi)星激光器與相關(guān)系統(tǒng)的研制工作，請您介紹一下這些激光器在衛(wèi)星中承擔(dān)著什么任務(wù)？
陳衛(wèi)標(biāo)：我們團(tuán)隊(duì)主要承擔(dān)了嫦娥一號、二號、三號、四號等衛(wèi)星的激光器以及相關(guān)系統(tǒng)的研制。圍繞探月工程一期、二期和三期任務(wù)，繞、落、回三個(gè)目標(biāo)，激光器在不同衛(wèi)星上承擔(dān)著不同任務(wù)。
在嫦娥一號衛(wèi)星上，激光器主要承擔(dān)了測量月球三維形貌的任務(wù)；在嫦娥二號衛(wèi)星上，激光器通過精細(xì)測量，需要為著陸器找到一個(gè)合適的著陸點(diǎn)；嫦娥三號衛(wèi)星上的激光器擔(dān)當(dāng)?shù)娜蝿?wù)相對更多，不僅要在著陸時(shí)測量著陸器相對月球表面高度，同時(shí)還要在著陸時(shí)測量月球的三維形貌，保證著陸器能安全、平穩(wěn)地著陸在平坦的月球表面。
記者：與普通激光器相比，空間激光器進(jìn)入太空以后會遇到哪些難題？
陳衛(wèi)標(biāo)：相對地面的激光器，空間激光器面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)復(fù)雜很多。衛(wèi)星載荷不可維修，所以復(fù)雜的空間激光器必須具備高可靠性，要滿足宇宙環(huán)境使用要求。
主要會面臨空間環(huán)境帶來的問題。包括要承受火箭發(fā)射時(shí)的巨大沖擊力，要工作在真空環(huán)境，要面臨惡劣的高溫、低溫等；此外還要保證激光器在復(fù)雜的空間環(huán)境下能長期穩(wěn)定、可靠地工作。
記者：目前，我國空間激光器有哪些應(yīng)用方向？
陳衛(wèi)標(biāo)：現(xiàn)在，我國空間激光器主要有三個(gè)應(yīng)用方向。第一是深空探測領(lǐng)域，例如空間激光器已在嫦娥系列衛(wèi)星上廣泛應(yīng)用，未來還將應(yīng)用于火星或其他行星探測等未來空間科學(xué)研究；第二是對地觀測領(lǐng)域，可用于測量全球地球高度、植被分布，大氣/海洋環(huán)境參數(shù)和污染氣體等；第三是激光通信領(lǐng)域，空間激光器作為信息載波，可實(shí)現(xiàn)星際、星間和星地通信等。
記者：我國空間激光器發(fā)展現(xiàn)狀如何？
陳衛(wèi)標(biāo)：空間激光器發(fā)展是根據(jù)國家需求、科學(xué)需求來推動的。例如，大家普遍關(guān)心大氣污染問題，我們現(xiàn)在就承擔(dān)著一項(xiàng)激光遙感工程，研發(fā)特定波長、滿足特殊需求的空間激光器，以監(jiān)測全球二氧化碳及其他大氣染污分布狀態(tài)。此外，近幾年，在全球互聯(lián)網(wǎng)態(tài)勢的引導(dǎo)下，激光通信、高低軌通信、天地互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展非常迅速，這對激光器發(fā)展有很大推動作用。未來天地一體化信息領(lǐng)域的發(fā)展也會促進(jìn)空間激光器進(jìn)一步發(fā)展；導(dǎo)航衛(wèi)星需要發(fā)展更高精度的原子鐘，其中激光冷卻的冷原子鐘可以提供更高精度的時(shí)頻信息。
記者：您覺得，未來空間激光器的發(fā)展方向是怎樣的？
陳衛(wèi)標(biāo)：未來空間激光器的發(fā)展應(yīng)該要“三高一小”。高可靠、高功率、高的光束質(zhì)量，但同時(shí)一定要小型化，滿足航天環(huán)境要求，這也是目前研究人員對空間激光器發(fā)展的追求目標(biāo)。
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