“墨子号”卫星工程总师徐博明回忆

世界第一颗量子卫星诞生前的那些事

曾经有十多年，徐博明每天思考和接触的都是遥感气象卫星。曾经作为我国风云二号系列卫星的总指挥，徐博明带着团队把一颗颗气象应用卫星送上了天。

如今，徐博明办公室的书架上，一个个气象卫星模型，一摞摞卫星技术、气象研究相关的书籍，蕴藏着当初的荣光。卫星模型的旁边，几本量子物理的书显得有些另类——《上帝掷骰子吗？》《光论》……

2010年底，年过六旬的徐博明接到了一份来自中国科学院的特殊邀请，之后，他成了世界第一颗空间量子科学实验卫星“墨子号”的工程总师。

“墨子号”量子科学实验卫星（中科院国家空间科学中心供图）

从零开始学习量子力学

2011年1月，中国科学院空间科学先导专项一期启动实施。量子科学实验卫星“墨子号”项目位列其中。

就在项目启动前，2010年底，时任中国科学院副院长的阴和俊找到了徐博明，邀请他出任量子科学实验卫星的工程总师。

对于量子科学实验卫星提出的科研目标，徐博明感到好奇。“我是搞遥感卫星的，对对地观测卫星比较熟悉，对量子不太懂。”徐博明回忆。

从未做过科学卫星的徐博明知道，他要做的第一件事是理解科学。于是，徐博明向中科院提出了一个要求：帮他弄懂量子通讯到底在做什么。

徐博明在“墨子号”在轨交付仪式上讲话（中科院国家空间科学中心供图）

量子力学的晦涩难懂几乎是公认的。连量子论的奠基人之一玻尔都曾说：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就没有理解量子论。”

不过，徐博明还是从零开始，学起了量子力学。“科学卫星的工程总师是要做事的，不理解科学不行，所以后来，中科院专门给我介绍了一次，中国科学技术大学的团队又给我讲解了一次，他们还给我开出了推荐书目，慢慢地我就基本上弄懂了。”徐博明说。

新技术带来新难处

“和应用卫星不同，科学实验卫星采用的是有难度的先进技术而不是成熟技术，并且只有一次机会。”徐博明说。

以往，量子纠缠态实验都是科学家在地面上做的，精度容易控制，而现在，这些仪器不仅要被搬到天上去，而且不容许光路、光子偏振度等有丝毫偏差。这意味着卫星研制人员对卫星的抖动问题、外太空的高低温问题等必须有十足的应对把握。

“卫星和地面要建立链路，无异于‘针尖对麦芒’，对卫星对准技术、时间同步技术提出了极高的要求。”徐博明说。

量子科学实验卫星星地链路建立（中科院国家空间科学中心供图）

量子保密通讯需要通过一颗颗带有偏振信息的光子完成，而“墨子号”必须在运动中把一颗颗光子从500公里的外太空精准地打到一个口径只有2米的地面光学望远镜上。

不仅如此，这一过程中，光子携带的偏振信息还不能衰减。“激光通讯是通过强、弱、强、弱来传递信息，而量子通讯是采用光子的四个态来实现通讯，信号传递过程中，怎么保持偏振态，就成为重大的关键技术难题。”徐博明说。

为了保证卫星一举成功，徐博明带领着工程团队不断筛选识别关键技术，反复开展环境模拟试验，在技术指标上留出充足余量，让所有关键技术的指标都远高于应用所需的指标。

全新的技术手段，反复的地面试验，超高的技术标准，这些都让“墨子号”工程技术团队面临着巨大的压力。

“理解他们，支持他们”

回想起“墨子号”卫星诞生的全过程，徐博明总结出了一条经验：“理解他们，支持他们。”徐博明口中的“他们”，正是“墨子号”的工程技术和科学团队。

2014年，是徐博明和工程团队经历了压力最大的一年。这一年，“墨子号”进入初样阶段，可是在振动试验中卫星出现了光路偏差，热真空试验中又出现了光路衰减。

“‘墨子号’在太空中将经历的不确定因素太多了，经不起风吹草动，如果降低标准，科学目标实现的可能性就很小了，所以即便是拖进度，技术标准也不能降。”徐博明说。

量子科学实验卫星磁实验（中科院国家空间科学中心供图）

2015年，“墨子号”进入正样阶段，工程技术团队又发现，单光子探测器受宇宙中高能粒子“攻击”后出现了衰减，如果不作改进，“墨子号”将只能正常运行三个月。于是，实验团队决定，将卫星运行轨道从原先的600公里降低至500公里，同时增强器件防护技术。随着运行轨道的改变，运载火箭也进行了相应调整。

“这就是科学实验卫星的特点，在研制过程中会不断发现新问题，不断调整，根本原则是‘科学先导’。”徐博明说。

量子科学实验卫星正样星（中科院国家空间科学中心供图）

2016年，“墨子号”终于到了出厂的时候，可是，工程技术团队又发现，由于装配问题，信标光出现了大幅度衰减，于是，原本计划在6月发射的“墨子号”又向后延了一个月。

“‘墨子号’的研制过程，就像《西游记》里写的一样，取到真经之前还得在通天河里泡一泡。”徐博明笑着说。

无论多么坎坷，徐博明的信念就是“绝不带着问题出厂”。“‘墨子号’采用的全部是新技术，第一次做一定会碰到各种问题，我所做的工作就是看清楚、想明白、理解他们、支持他们，仅此而已。”徐博明说。

目前，“墨子号”已经在轨运行两年，超过了设计使用寿命，而科学团队依然在继续进行后续在轨拓展任务，勇攀空间量子信息科技高峰。（完）