2025-06-23
“我们能够获得这份荣誉，倍感幸运。这是对团队多年来努力工作的肯定和认可。未来，我们将更加努力攀登技术高峰，服务于更多的科研工作。”中国科学院合肥物质科学研究院光学精密仪器研制技术与工艺团队负责人薛辉说。
针对我国对大气环境要素的迫切遥感需求，该团队先后承担了高分专项、空间基础设施等项目中卫星载荷的光机结构设计、加工和整机装配与调试工作，锤炼出了一支技术精湛、结构优化，特别能攻坚、特别能吃苦的工程技术团队。
薛辉个人被评为2022年度“中国科学院技术支撑人才”；团队成员先后在中国科学院首届职工技能大赛中荣获“数控铣加工”第一名和第三届职工技能大赛“精密机械装配”第一名。
2011年春节一过，时任中国科学院合肥物质研究院安徽光学精密机械研究所（以下简称安光所）所长刘文清召开工作会议。他宣布安光所即将进入航天工程领域，组队承担一项航天载荷研制任务——高分五号卫星上3台有效载荷的研制工作。
卫星载荷，是卫星上装载的实现特定卫星任务的仪器或设备。其中，星载大气成分遥感探测载荷好比人类的“太空之眼”，可以给大气“拍照”，获取大气成分数据。卫星载荷研制要求是所有仪器设备研制中的最高级，小到一个螺丝钉、一个接口，都不容有失。
按照分工，薛辉主要负责3台载荷中“大气痕量气体差分吸收光谱仪”载荷的结构系统研制任务。
合理的结构设计对载荷研制至关重要。“人体所有器官都是依靠骨骼支撑起来的。载荷的结构就好比人体骨骼一样，要把各种光学器件、电子学器件等硬件放在内部支撑保护起来，为它们提供精确的空间定位和可靠的连接方式，确保其功能的精准实现。”薛辉介绍。
“但是，此前我们从未涉及过卫星载荷研制，属于‘小白’，也没有可参考的经验，全部都是从零开始，所以接下任务后，心里非常忐忑，压力巨大。”薛辉对当时的情形记忆尤新。
不懂不会，也要迎难而上，全力以赴。薛辉一边跟着所里邀请的两位航天专家学习航天载荷质量与工艺可靠性管理方面知识，一边查阅大量资料学习航天工程相关建造规范与技术。
当时，她满脑子都在想如何完善设计方案。有时甚至半夜做梦醒来时，有了灵感，就赶紧起床做好记录。
为了确保任务按时保质完成，在载荷活动部件正样件安装测试阶段，薛辉和同事们在实验室里整整待了两个月，完成任务走出实验室后，头发大把大把地掉。回忆起那个攻关阶段，薛辉说，“整个团队的压力都特别大，经常加班到后半夜，但大家目标明确，干劲十足，从工作中找到了乐趣和成就感。”
“十、九、八、七、六、五、四、三、二、一，发射！”2018年5月9日凌晨2时28分，高分五号卫星发射升空。这使得我国首次具备了获取全球污染气体分布数据的能力，不仅增强了我国在大气污染控制决策方面的技术支持，也为我国在全球环境外交领域提供了坚实的数据支撑。从此，我国开启了大气环境的精准“把脉”时代。
2019年，安光所又承担了大气环境监测卫星上3台载荷的研制任务。这是国家民用空间基础设施首批启动的综合探测卫星，也是世界首颗具备二氧化碳激光探测能力的卫星。
在沈威看来，载荷结构设计的难处在于既要保证它经受住卫星发射期间强大的力学冲击与振动，又要在卫星进入太空后实现高精度、长寿命的稳定运行。
“我们知道，遥感探测载荷中有很多光学器件。在地面上调试时，这些器件精度可以达到很高。但随着卫星发射升空，振动导致成像效果不佳。所以需要设计一个高稳定性、高强度的结构来支撑。同时，为了尽量降低载荷的整体重量，减少卫星发射成本，还要轻量化。”沈威说，这对设计工程师而言，颇具挑战。
除了振动，太空中的温度变化对载荷影响也很大。“通常，实验室调试时的温度大约在20摄氏度，但太空中因为有太阳辐照，阳照区和阴影区的温差非常大。”沈威说，他们利用温控设计，实现了载荷自动平衡温度变化。
值得一提的是，在这次结构设计中，沈威实现了指向精度优于3角秒、在轨寿命大于8年的高精度和长寿命空间运动部件的研制，达到国际先进水平。
“我们选用了高精度轴承，结合良好的轴系支撑与轴承预紧设计，再加上控制手段，保证指向精度达到3角秒。同时，为了验证8年内轴承的磨损不影响指向精度，我们做了一个加速的寿命实验。”沈威介绍。
由于载荷只在白天工作，8年折算下来，轴承总共要转170万转。而在实验设置中，轴承连续162个全天不间歇工作，共计转了210万转，试验后复测各项指标均满足，顺利通过验证。
2022年4月16日，大气环境监测卫星升空，进一步提升了我国大气环境综合监测、全球气候变化和农作物估产及农业灾害等卫星应用能力。
近年来，团队主要工作仍是集中在航天载荷研制领域，从设计研发到生产加工，再到装配测试，形成了一套完整的体系。
“正是这种全链条覆盖的团队结构，使得我们能够高效地将科学家的诉求转化为实际的产品。”薛辉说，这链条中的每一个环节都非常重要。
例如，2010年毕业后进入薛辉团队的陈飞，如今已成长为独当一面的机械加工实验师，负责带领车间同事将每个载荷的数百张图纸变为精密机械加工零部件。
载荷机械零部件加工中，最难的当属淬火态薄壁箱体类零件。“设计师希望把箱体重量减到最轻，将薄壁厚度做到3至5毫米。但箱体越薄，形变就越大。”陈飞说。
为此，陈飞一遍遍与设计师沟通，通过优化工艺路线，工装夹具设计，调整加工参数，最终攻克了淬火态铝合金薄壁件的形变难题。针对不同种类加工零件，陈飞还总结出了多个“工艺文件”。
从最初的“小白”勇闯航天工程领域，10多年来，薛辉带领团队已经参与研制了8台卫星载荷。“我们始终要对工作保持敬畏之心，勤思考多动脑，勇于创新。更重要的是，还要沉下心，专注于自己的技术领域，把自己的长板做到更长。”
因为曾经长期担任过党支部书记，薛辉无形之中会把党建工作的经验带入到团队管理中，她直言以党建促科研很有效。“我们团队凝聚力强，沟通顺畅，协同攻关效果显著。尤其是很多优秀的工程师都是党员，攻关过程中遇到难题时，他们总是会冲锋在前。”
薛辉表示，“未来，团队将继续围绕国家亟需的科研任务，做好工程支撑工作，守护好我国的‘太空之眼’。”
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