中国电科第16所：助力探月为地面测控装上“顺风耳”

事情职员装置测试低温吸收机。

助力探月工程吸收迢遥深空旗子暗记

2020 年11 月24 日，我国探月工程第三步收官之战的嫦娥五号月球探测器在海南文昌发射场发射成功，标志着我国探月工程重大科技专项“绕、落、回”三步走发展计策圆满完成。

中国电科第16 所研制的特种低温吸收机，采取低温制冷的办法，通过物理极限大幅降落电子器件的热噪声，使吸收系统得到“超级灵敏度”，为地面测控和通讯系统装上了“顺风耳”，精确吸收远至上亿公里之外的微弱旗子暗记。

中国电科第16 所低温电子奇迹部主任陆勤龙先容，作为海内唯一一家低温吸收机研制单位，16 所2020 年交付由19 套低温吸收机系统组成的全系列低温吸收机，运用于探月工程的测控系统和地面运用系统，在旗子暗记吸收方面不断发力。

“我们研制的低温吸收机参与嫦娥五号任务测控系统和地面运用系统，还运用在深空测控网、VLBI 测轨分系统天马、南山、密云、昆明、佳木斯、喀什和内务肯站，以及地面运用系统数据吸收分系统密云和昆明站。
”

陆勤龙先容，早在2005 年我国探月一期工程开展期间，中国电科第16 所低温电子吸收机就开始参与地面测控事情，包括“嫦娥一号”从间隔地球38 万公里的环月轨道将第一张月面图像的传回，都有低温吸收机的“功劳”。

可把环境温度降到零下253摄氏度

那么这个听起来非常“高大上”的设备到底长什么样，又是如何为迢遥的外太空做事的？日前，来到中国电科第16 所探访。
在装置车间里，事情职员正在对一个煤气罐大小的金属装备进行装置调试，这便是在深空旗子暗记吸收中发挥浸染的“神秘主角”。

说到低温吸收机，陆勤龙拿人们常见的空调打个了比方。
“空调制冷机的物理学事理便是通过对空气压缩膨胀，产生冷热的环境。
”低温吸收机的事理大致相同。
这意味着经由一系列的反应，科研职员可以把周遭的环境温度降到零下253 摄氏度，这是仅比绝对零度高一点的极致低温。

与近地的航天禀歧，月球间隔地球有38 万公里，火星探测最远的测控间隔达到4 亿公里，迢遥的旗子暗记传输到地球就非常微弱了。
陆勤龙见告，深空旗子暗记的探测可以通过提高吸收天线的器件的水平实现，但材料工艺是有限定的，如果还想连续提高，就须要把操作的空间交给低温吸收技能了。

据先容，电子元器件的热噪声是随着环境温度干系的，环境温度越低，热噪声水平就越低，就意味着灵敏度越高，对微弱旗子暗记的感知能力就越强。
“温度降下来了，根据噪声机理，淹没不才面的微弱旗子暗记就能浮现出来，被人们所吸收。
”借助吸收到的信息，科学家们才有机会展开进一步的研究。

不断打破完成核心器件国产化

2010 年从中国科大硕士毕业，陆勤龙躬耕在低温电子领域已有12 年。
如今已是低温电子奇迹部卖力人的他坦言，他们这支军队便是站在古人的肩膀上，以探月工程为需求牵引，对低温吸收机技能不断创新研发，努力将我国的低温电子领域技能从空缺推到了天下前列。

从2013 年开始，为了实现关键核心元器件国产化的打破，他们开始一段长达近三年的沉潜与考试测验。

“一开始我们也很茫然，就广泛地去选一些国产的芯片来做低温下的测试，创造都失落败了。
那就只能是我们自己去设计，然后去找工艺线生产。
”陆勤龙说，作为一门小众的低温精尖产品，市情上的常温工艺生产线无法知足参数需求，他们须要重新设计建模丈量，把符合低温电路的参数模型给提取建立起来，“从底层再走一遍”。

让人欣慰的是，有了这些脚踏实地的原创性探索，在国家探月工程三期开展期间，这支均匀年事在38 岁以下的团队，就已经实现了包括低温放大器等在内的核心器件国产化，实现了核心技能的自主可控。

目前，团队有研发职员80 余人，个中获国务院政府分外津贴1 人，研究员级高工7 人，高等工程师30 人，高等及以上职称占比48%，近年来得到安徽省、工信部、集团公司、军队等省部级科技进步奖20 余项。
他们聚焦低温电子学在电子信息领域的前沿技能需求，以电子器件热噪声的温度特性、超导零电阻特性、超导温度转变特性为理论根本，着重开展77K 到绝对零度深冷范围内材料与半导体器件的电子学特性及其运用、极微弱旗子暗记探测和吸收技能研发、产品研制和成果转化。

未来连续做事国家重大工程项目

理解到，不仅是探月工程，由他们团队研发的吸收机做事还运用于火星探测、中国天眼等国家重大工程项目。

针对火星探测对微弱旗子暗记高灵敏度吸收需求，团队首次将低温低噪声放大器、超导滤波器等低温电子器件运用到地面测控及运用系统数据吸收系统中,研制了S/XKa频段低温吸收机。
等效噪声温度等核心指标达到国际前辈水平，大幅提升吸收系统测轨精度和数据传输速率。
已运用到喀什、佳木斯等3个深空测控站，上海天马、北京密云等4个VLBI测控站和天津武清等2个地面运用系统数据吸收分系统中，成功保障了着巡组合体的测控与火星车的数据吸收任务。

此外，为了知足中国天眼——贵州500 米口径球面射电望远镜(简称FAST )对脉冲星、中性氢谱线等微弱射电旗子暗记的不雅观测需求,团队打破了超宽带低温低噪声器件设计、大口径馈源制冷集成等关键技能，在海内首次研制出超宽带低温吸收机,等效噪声温度等核心指标达到国际前辈水平，替代同类型入口产品，有力保障了FAST 对近500颗脉冲星的发射和不雅观测任务。

如今，中国电科第16 所低温电子奇迹部研发的一百多套低温吸收设备，正运行在深空探测、天文台等领域。
陆勤龙透露，他们的技能未来还将连续做事国家的航天项目，包括探月工程四期、小行星探测等领域，为航天奇迹发展不断贡献科技力量。

大皖新闻 陈牧 拍照宣布