十年掛帥闖三關(guān)——記嫦娥三號衛(wèi)星粒子激發(fā)X譜儀主任設(shè)計師王煥玉

本刊記者 趙新義 特約記者 蒙 巍

2013 年12 月6 日，當世界矚目的嫦娥三號衛(wèi)星所載的探測器——玉兔月球車行駛在月球表面，X 射線譜儀開始工作時，本刊記者撥通了中科院高能物理所黨委書記、副所長、嫦娥三號衛(wèi)星粒子激發(fā)X 譜儀主任設(shè)計師王煥玉的電話，向他表示祝賀。他說：“成績是高能物理所科研團隊共同創(chuàng)造的，功勞也是大伙兒的。成功之后自然很興奮，但后面還有嫦娥四號、五號在等待我們繼續(xù)攻關(guān)?！?/p>

王煥玉率領(lǐng)著科研團隊承制了玉兔月球車上的四項有效載荷之一——主動粒子激發(fā)X射線譜儀（APXS），是機械臂上唯一的科學儀器。儀器利用攜帶的激發(fā)源，轟擊月巖(月壤)表面，對產(chǎn)生的元素特征X 射線進行原位探測，被測得的化學元素的X 射線能譜就好像人的指紋，通過分析獲取月表元素種類、含量，為月球科學研究和可能的利用提供原始數(shù)據(jù)。譜儀由探頭、在軌定標樣品、同位素熱源和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成，探頭附在機械臂上，具備元素探測、自主激發(fā)、距離感知、月夜低溫生存和在軌標定等多項功能，性能功能指標在國際同類儀器中處于領(lǐng)先水平。

種種關(guān)坎我們都闖過來了

十年前，王煥玉就參與了探月工程立項、X 射線探測有效載荷研制工作。從項目論證、主持方案設(shè)計、組織技術(shù)攻關(guān)、全程質(zhì)量控制和系統(tǒng)集成，到研制中實現(xiàn)準直器設(shè)計、掃描成像、本底抑制、距離感知、月夜生存、行星化學元素能譜數(shù)據(jù)處理方法等，實現(xiàn)了多項科研技術(shù)創(chuàng)新，為探月工程做出卓越貢獻。

記者從有關(guān)部門了解到，前兩次X 射線譜儀隨著嫦娥衛(wèi)星繞月探測，已經(jīng)成功獲得了大量科學數(shù)據(jù)，已經(jīng)成功觀測到100 多次太陽X 射線耀斑爆發(fā)，同時獲得了目前國內(nèi)能量分辨最高的太陽軟X 射線能譜，其能量分辨和靈敏度等性能指標達到國際先進水平，X 射線譜儀已成功探測到月表的鎂、鐵、鈣、鋁、鈦、錳、鉻等元素數(shù)據(jù)。

回憶嫦娥三號衛(wèi)星APXS 譜儀研制難忘的日日夜夜，王煥玉感慨萬千。他說，我們遇到的困難太多了，首先要克服月塵和極端溫度困難。月球上溫度從零上一百多度到零下一百多度，月球一晝夜是地球上的28天，儀器要在月夜14 天里休息，又要月晝14 天時工作。月晝高溫下要對儀器進行熱防護、熱傳導，保證熱不死，月夜低溫時要保證供暖，采用某同位素加熱，這些都是世界探月史上第一次采用的技術(shù)，開啟了核探測與核能技術(shù)在我國深層空間技術(shù)應用。

他說，這臺儀器是距離感知，所探測月球樣品最近距離為5-30 毫米，就像我們在洗手間洗手一樣，遠了不出水，太近了手就碰壁。儀器在月球上碰壁就是大事故，必須準確無誤才行。我們沒有國外現(xiàn)成技術(shù)，即便有人家對我們也是封鎖，給錢都不買來，只有自己干，要克服月球環(huán)境下不同溫度、角度、粗糙度、成分等多因素影響?，F(xiàn)在可以硬氣地說，這種種關(guān)坎我們都闖過來了！

用最短時間追趕世界最先進

王煥玉所在的中國科學院高能物理研究所，是具有國際影響的大型科研基地。早在1972 年9 月，周恩來總理就對高能物理研究和高能加速器的預研作出重要批示：“這件事再也不能再延遲了?！?988年10 月，鄧小平又對高能物理研究發(fā)表了“中國必須在高科技領(lǐng)域占有一席之地”的著名講話。具有光榮歷史和傳統(tǒng)的高能所，培養(yǎng)造就了一代代勇于創(chuàng)新的科學工作者。

作為所黨委書記、副所長、主任設(shè)計師的王煥玉以報效祖國的忠誠和一絲不茍的科學精神，開始了實施探月工程探索實踐。王煥玉承接的任務是研制嫦娥三號唯一的就位探測儀器，除了要克服極端條件以外，還必須滿足體積小重量輕、功耗低的條件限制、具有距離感知、實時定標等功能以及高能量分辨性能，所有這些都是國際航天最先進技術(shù)。

談及未來，王煥玉既有勝利的信心，也有憂患意識。他對記者說：我國真正開展深空探測是從新世紀這十幾年才開始的，我們有限的資源在航天上應用先要考慮到國家的經(jīng)濟需求?，F(xiàn)在國家的發(fā)展戰(zhàn)略由資源驅(qū)動轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動，特別需要科學和技術(shù)的支撐和引領(lǐng)。探月工程我們是后來者，但是，后來者不能簡單地重復前人的工作，落月我們要落在別人沒有落過的地方，探測要使用別人沒有使用過的探測方法。無數(shù)事實證明，凡要掌握國際第一手科學數(shù)據(jù)，必須要選擇創(chuàng)新的技術(shù)手段，暫時實現(xiàn)不了原始創(chuàng)新，就琢磨引進消化吸收再創(chuàng)新，總之，必須咬緊牙關(guān)，用最短時間去追趕世界先進技術(shù)水平。

終點是我們出發(fā)的地方

王煥玉長期從事高能物理、粒子天體物理和宇宙線探測與核電子學技術(shù)研究，曾任多項課題責任人、重點工程分系統(tǒng)主任設(shè)計師、副總師、總指揮。自2003 年至今，領(lǐng)導探月工程有效載荷X 射線譜儀研究，曾獲多項發(fā)明專利，還兼任中國科技大學、中科院的教授、博導，中國核儀器協(xié)會常務理事、中國空間學會理事、核電子學與探測學會副秘書長、空間探測專業(yè)委員會副主任等職。2004 年獲國家科技進步二等獎，2008 年獲“中國首次探月工程圓滿成功突出貢獻”銀質(zhì)獎章，2010 年獲“探月工程嫦娥二號任務突出貢獻者”稱號，2011 年獲全國五一勞動獎章。

10 年來，王煥玉習慣了5+2+早出晚歸。盡管繁重的黨政事務和科研任務占去了他的絕大部分時間，但他仍保持難得的藝術(shù)情趣。今年2 月1 日高能所建所40年所慶，他提筆寫下了《沁園春》抒發(fā)為國爭光的豪情，爾后又撰寫了詞體長聯(lián)詩，在《現(xiàn)代物理知識》雜志和中國科學院網(wǎng)站發(fā)表。錢學森曾說：“難道搞科學的人只需要數(shù)據(jù)和公式嗎？搞科學的人同樣需要有靈感，而我的靈感，許多就是從藝術(shù)中悟出來的?！蓖鯚ㄓ窠艹龅膭?chuàng)新成果同樣與他豐富的感情世界是分不開的。

采訪結(jié)束時，王煥玉拿給記者一首詩與我們共勉。詩的作者是一位英國詩人，題目是《四個四重奏》，其中一段這樣寫道：“我們叫做開始的往往是結(jié)束，而宣告結(jié)束的就是著手開始，終點是我們出發(fā)的地方！”是的，嫦娥三號正在取得輝煌成果，而王煥玉又在為探月工程的下一個目標而思考了。

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X射線是德國人倫琴于1895年偶然發(fā)現(xiàn)的一種射線，其特征是波長短、頻率高。X射線具有強大的穿透性，這種肉眼看不見的射線可以使很多固體材料發(fā)出熒光射線，在真空中，高速運動的電子轟擊金屬靶時，靶就放出X射線，這是X射線管的結(jié)構(gòu)原理。X射線是19世紀末物理學的三大發(fā)現(xiàn)之一，此發(fā)現(xiàn)標志著現(xiàn)代物理學的產(chǎn)生。