上海光机所副所长陈卫标：未来空间激光器的发展方向为“三高一小”

1961年，中国第一台激光器诞生。1964年，中国科学院上海光学精密机械研究所(以下简称上海光学精密机械研究所)成立，这是中国第一个探索激光科学技术的专业研究所。2007年10月，嫦娥一号卫星发射升空，同年11月28日，嫦娥一号卫星搭载的机载激光测高仪正式启动，发射出第一束激光，接收到第一个回波。迄今为止，经过几十年的不断研究，上海光学与机械服务研究所的研究人员终于将中国研制的激光发射到了太空。激光在卫星上承担什么重要任务？激光进入太空后会面临什么困难？日前，中国科学院上海光学精密机械研究所副所长陈卫彪在上海新闻出版局、上海市科协、上海市科协论坛、科普中国领军人物讲座、上海激光学会、上海科普作家协会举办的“夏季院士专家系列论坛”第二场讲座现场接受了新华社的采访。

新华网快讯:你公司承担了嫦娥系列卫星激光器及相关系统的研发工作。你能介绍一下这些激光器在卫星上执行什么任务吗？

陈卫彪:我们的团队主要负责嫦娥一号、二号、三号和四号卫星的激光及相关系统的开发。围绕月球探测项目的第一、第二和第三阶段的任务，以及轨道运行、坠落和返回这三个目标，激光在不同的卫星上执行不同的任务。

在嫦娥一号卫星上，激光主要负责测量月球的三维地形。在嫦娥二号卫星上，激光需要通过精密测量为着陆器找到一个合适的着陆点。嫦娥三号卫星上的激光器承担了相对更多的任务。它不仅在着陆过程中测量着陆器相对于月球表面的高度，而且在着陆过程中测量月球的三维地形，以确保着陆器能够安全平稳地在平坦的月球表面着陆。

新华社:与普通激光相比，空间激光进入太空会遇到什么困难？

陈卫彪:与地面激光相比，空间激光面临许多复杂的技术挑战。卫星负载不可修复，因此复杂的空间激光器必须具有高可靠性，以满足空间环境的使用要求。

它将主要面临空间环境带来的问题。包括承受火箭发射的巨大冲击力，在真空环境中工作，面对严酷的高温、低温等。；此外，有必要确保激光器能够在复杂的空间环境中长时间稳定可靠地工作。

新华社:目前空间激光在中国的应用方向是什么？

陈卫彪:目前，中国的空间激光器主要有三个应用方向。

首先是在深空探测领域。例如，空间激光已广泛用于嫦娥系列卫星，并将用于未来的空间科学研究，如火星或其他行星探索。二是地球观测领域，可用于测量全球地球高度、植被分布、大气/海洋环境参数和污染气体等。第三是激光通信领域。空间激光作为信息载体，可以实现星际、星间和星间通信。

新华社:中国空间激光的发展现状如何？

陈卫彪:空间激光器的发展是由国家和科学的需要驱动的。

例如，人们普遍关心空气污染问题。我们现在正在开展一个激光遥感项目，开发特定波长的空间激光器，以满足监测二氧化碳和其他大气污染物全球分布的特殊需要。此外，近年来，在全球互联网形势的指引下，激光通信、高低轨通信和世界互联网发展非常迅速，极大地推动了激光的发展。未来，天地一体化信息领域的发展也将推动空间激光的进一步发展。导航卫星需要开发更高精度的原子钟，其中激光冷却的冷原子钟可以提供更高精度的时频信息。

新华社:你认为空间激光器未来的发展方向是什么？

陈卫彪:未来空间激光的发展应该是“三高一小”。

高可靠性、高功率和高光束质量，但同时必须小型化以满足空间环境的要求，这也是空间激光研究人员追求的目标。