黄永梅:科研战线上的铿锵玫瑰

来源:光电所 发布时间:2020-07-27

科研战线上的铿锵玫瑰。

作为常年奋斗在科研一线的科技工作者,黄永梅取得了多项填补国内空白的科研成果:她带领团队成功研制了地面望远镜为完成国际首次百公里级量子通信实验作出重要贡献;成功研制了国内首台集量子通信、激光通信、天文观测为一体的多功能大口径望远镜系统,作为“墨子号”科学实验卫星项目组成完成全球首次星地量子通信科学实验,并完成国内首次星地相干激光通信实验。她致力于科研成果的产业化推广,研制成功国内第一台轻量化、小型化量子通信望远镜样机。 

黄永梅研究方向为光电自动跟踪控制技术。该技术是光电跟踪设备的核心关键技术,在天文观测、光电跟踪测量、空间量子激光通信等多个领域有着广泛的应用。她承担并完成了国家863计划、国家各相关部委及中国科学院多项光电工程项目,曾多次带领团队在条件艰苦的试验场持续数月开展外场试验,圆满完成了多项光电工程任务。 

她带领团队获得省部委科技进步一等奖2次,二等奖1次,获得“国家高技术研究发展计划(863计划)先进个人”、国家高技术863重大项目专家组颁发的“先进个人”、四川省三八红旗手、四川省“最美科技工作者”、中国科学院杰出科技成就奖(集体奖)等荣誉;在相关技术刊物上发表学术论文数十篇,培养硕士博士生二十余名。申请和授权相关发明专利30余项。 

在中国科学院 “空间尺度量子通信关键技术研究”重大项目中,黄永梅带领团队突破了地面望远镜100公里强湍流条件下的高精度跟踪技术,研制了地面望远镜,为完成青海湖百公里量子通信实验作出了重要贡献。实验成果在国际顶尖学术杂志《Nature》和《Nature photonics》上发表,为“墨子号”量子科学卫星项目立项打下了技术基础。 

“墨子号”科学实验卫星项目是全球首次开展星地量子通信科学实验,由一颗低轨卫星和5台地面望远镜组成。5台地面望远镜中有4台望远镜口径超过1米,用于接收“墨子号”发射的量子密钥信号光和量子纠缠信号光。这4台望远镜的研制和改造工作均由黄永梅团队来承担。为了减小暗计数对量子通信的影响,“墨子号”卫星必须是飞行在地球的地影区间时同地面望远镜实现通信,这要求地面望远镜在卫星不可见时就要将上行信标照射到高速飞行的“墨子号”卫星,对地面望远镜的指向跟踪提出了极高的要求。同时,在接收到下行信标后,需保持对高速飞行卫星的“针尖对麦芒”的高精度跟踪和对准,才能将卫星发射的下行量子信号光接收到芯径数十微米的光纤内,这对望远镜的跟踪精度要求极高。 

面对这项令世界瞩目的重大科学任务,黄永梅带领团队多方调研、积极攻关,开展相关关键技术研究,先后突破了大速度范围和风扰条件下的高精度跟踪、高精度指向技术和宽谱段范围内的多频点保偏等关键技术,成功研制了国内首台集量子通信、激光通信、天文观测为一体的多功能大口径望远镜系统。该望远镜系统具有宽光谱、高效率、高保偏、高波相差精度的光学系统和速度动态范围大、抗扰能力强、跟踪精度高的特点,其跟踪精度、指向精度、信号光保偏度等指标均为国内领先,达到国际先进水平。量子激光通信大口径望远镜关键技术突破及系统成功研制对我国保密通信、高码率通信的发展具有重要意义。 

2016年8月16号,随着全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”的成功发射,地面望远镜就开始承担起星地量子通信的实验任务。四个台站的望远镜均是在卫星首次过境对地对接就完成了对卫星的捕获跟踪。在近四年的实验任务中,顺利地实现对卫星的捕获和高精度跟踪,有力地保障了星地量子通信实验的开展。 

对卫星的捕获跟踪。在近四年的实验任务中,顺利地实现对卫星的捕获和高精度跟踪,有力地保障了星地量子通信实验的开展。 

2017年7月,随着星地量子密钥分发、量子纠缠分发科学实验成果等在国际顶级学术杂志《自然》和《科学》上的发表,“墨子号”科学实验卫星的科学目标提前完成,这同地面望远镜高性能的技术指标和高稳定性、可靠性的技术状态密不可分。望远镜在近4年的运行期间,还承担了天文观测任务,并完成了国内首次星地相干激光通信实验。 

这些成绩的取得与黄永梅同志多年的坚持和付出密不可分。量子通信项目立项之初,黄永梅还承担着另外一项重大任务。他们一边在新疆外场做试验,一边到青海做量子通信项目的工作。同时,量子通信项目面临着经费不足、人员紧缺等困难,并且该项工作之前从未有人做过,完全是开创性的,很多人对此心存疑虑。黄永梅鼓励她的团队成员们不要被暂时的困难吓倒,他们充分发扬科技工作者不断求真探索的精神,面对难题始终敢于迎难而上。 

量子望远镜设备联调经常要前往距离成都千公里以外的地方,常常不能回家。外场试验中,他们有时还要克服戈壁和高原的恶劣环境,经受高温和高原反应的考验。量子通信任务中,她曾带领团队在外场冒雨吊装超过10吨重的设备,在大雪中徒步十几公里寻找合适的靶点。 

量子通信望远镜所在的四个站址,河北兴隆站海拔900米,新疆南山站海拔2000米,德令哈站海拔3200米,丽江站海拔3200米……越来越高的海拔造成的高原反应给平时在成都生活的她带来了强烈的不适。而且,量子望远镜的调试是昼夜进行的:白天进行硬件和软件设备的调整,晚上则利用星空对设备进行测试和实验,往往凌晨4点才能坐上车返回宿舍——这时她带领的团队往往已经连续工作超过16小时。 

为了让大家克服由于生活条件艰苦、时间长而产生的烦躁情绪,她利用休息时间组织大家作广播操、开展联欢晚会,充分地调动了大家的积极性,给枯燥的外场生活带来了一丝甘甜,让原本劳碌乏味的科研工作显得多姿多彩,让成员们感受到了温暖。作为团队的唯一一名女性,黄永梅还承担起“后勤部长”的职责,事无巨细地照顾大家的衣食住行。她用爱为她的团队不断注入着能量。 

她始终与大家同甘苦、共进退,在一线带领团队人员咬牙坚持完成设备安装调试和试验等一项项体力和脑力劳动,承受着比男同志更大的压力,但干起工作来却巾帼不让须眉,为星地量子科学实验的完成奠定了坚实的基础。外场工作人员称她是“铿锵玫瑰”,有媒体记者把她比作“地空对话”技术的“女掌门”。 

在知识更迭如此快速的今天,黄永梅始终保持着多年不变的学习习惯。她经常跨专业研读相关专著和技术资料,并对相关专业的知识进行深入分析。她学习控制技术出身,但对于光学、通讯原理等方面的书籍、论文也涉猎广泛。她的办公桌上时常有一些正在阅读的相关专业的专著。周围的年轻人看到黄老师对于新事物的学习劲头,也跟着变得好学起来。 

她在培养青年科技人才方面倾注了大量的热情和心血,培养出很多德才兼备的科技人才,“传”出智慧、“帮”出成长、“带”出文化。同时,还充分信任青年人才,放手让他们承担重要科研任务。鼓励青年人才增强竞争意识,主动承担国家各类科技任务,支持青年研究人员通过竞争展现自己的才华,在竞争中使他们的创新潜能得到充分发挥,从而实现快速成长。 

“传”出智慧、“帮”出成长、“带”出文化。同时,还充分信任青年人才,放手让他们承担重要科研任务。鼓励青年人才增强竞争意识,主动承担国家各类科技任务,支持青年研究人员通过竞争展现自己的才华,在竞争中使他们的创新潜能得到充分发挥,从而实现快速成长。 

在研究生培养方面,她关心学生,经常主动和研究生沟通,了解他们平时的学习和工作情况,并给予细心地指导。她常常和学生们就关键技术问题一起深入讨论分析,研究透每一个细节问题,做到精益求精。当学生提出问题或困惑时,不管有多忙,她都放在心上,并及时提供反馈意见。在她看来,工作不能耽搁,学生的困难也要解决,所以经常利用周末陪学生一起加班,帮助其解决问题。为国家的科研后备军,她不遗余力地奉献着。 

她曾经指导过的多名年轻科技工作者如今已成长为科研骨干并屡获殊荣,如她指导的优秀青年科研人才代表贺东就获得了美国科学促进会颁发的克利夫兰奖,这是该奖设立90余年来,中国科学家在本土完成的科研成果首次获得这一重要荣誉。 

当前,黄永梅和她的团队正致力于量子通信望远镜产业化进程,未来可实现在较大范围内进行星地量子密钥分发,对该项技术的推广应用具有重要意义。 


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