今天是第9个“中国航天日”
一代代航天人自力更生、接续奋斗
开辟了一条中国特色的航天强国之路
从去太空“转一圈”
到能在“太空之家”长期生活
离不开我国航天支撑能力的提升
载人航天工程是一项“既高大上，又接地气”的伟大事业，在自身发展的同时，又可以带动相关产业升级，推动经济社会发展。
据中国载人航天工程办公室发布的消息，中国载人航天工程发展30多年来，初步统计有4000余项技术成果被广泛用于国民经济的各行各业，成果转移转化成效显著。
逐梦蓝天的成果中，有他们的贡献
在逐梦蓝天的征程上，也活跃着南开大学师生、科研人员的身影，他们以舍我其谁的勇气、格物致知的精神，叩问浩瀚苍穹，在助力载人航天工程、中国空间站建造，以及航天技术转化等方面发挥着重要作用。
为“天宫”打造安全屏障
“南开大学一直积极参与我国航天事业，与相关单位开展前沿技术合作。”南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所副教授孙陆说，其课题组研发的“在轨航天器有害气体检测装置”，成为“天宫一号”和“天宫二号”确保航天员安全的关键设备。
“该项目是2009年启动研发的。当时研制‘天宫一号’考虑到宇航员的身体健康，提出了需要灵敏、准确的轻量化气体环境监测设备。我们团队负责人刘伟伟教授创造性地提出了基于微纳结构新型材料的光谱检测技术在载人航天工程上应用的方案。”
据孙陆介绍，在轨运行过程中，空间实验室的太阳能电池翼、电源分系统的所有设备、飞行器的燃料都有可能导致舱内有害气体增加，会对密闭空间内的宇航员造成致命危险。
刘伟伟带领团队争分夺秒工作，只用了两年就完成了研发应用任务，成功解决了在轨有害气体检测多组分、高灵敏度的在线测量性能需求与体积小、重量轻、功耗低的苛刻空间环境适应性要求之间的矛盾，使我国在光谱分析领域的技术水平达到国际领先。
团队成员讨论光谱问题
“针对高效准确的大气污染监测这一实施大气污染治理的重要前提和基础，我们团队从2018年开始承担了一项国家重点研发计划项目，去年顺利结题。”南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所副研究员齐鹏飞介绍，这项与北京空间机电研究所合作、名为“基于光丝激光雷达的大气污染多组分监测技术研究”的项目，是考虑到现有对地观测技术无法监测气溶胶、金属等复杂大气污染物化学成分和浓度，面向在轨应用时所面临的探测距离远、大气环境复杂及载荷环境适应性要求高等艰巨挑战，利用飞秒激光来远程激发、探测和识别各种污染物成分和浓度，“目前，我们已实现对21种常见大气污染物的探测，检测灵敏度可做到在1公里距离下从100万分子里探测到35个气溶胶污染物，达到了我们的预期目标。”
团队开展光谱实验
同时，团队十分注重让科技成果从“实验室”走向“生产线”。“‘在轨航天器有害气体检测装置’项目交付后，我们一方面努力将相关的气体探测技术民用化，例如目前将光纤气体传感技术运用于华阳集团的煤矿中，对矿井下甲烷、一氧化碳等有害气体进行实时监控，为采煤安全保驾护航，并将光学气体检测技术开拓到更多应用场景；另一方面，我们团队也积极开展了其他航空航天项目，例如参与研制我国首个专门用于大气环境综合监测的卫星——‘大气一号’，提供多维跨尺度光学参数融合的计算模型，近期还和相关单位针对环境遥感监测技术，开展新型光丝激光雷达的技术研发。”孙陆说。
团队开展光谱实验
齐鹏飞表示，该团队下一步将加强光丝激光雷达系统小型化、轻量化、低功耗方面研究，持续赋能车载、机载及星载等应用场景，“另外，针对月尘、月岩和月壤等物质组成问题，我们希望将来从不同类型特征光谱激发和获取的角度，研发相关载荷产品，助力月表元素和矿物组成及分布机制的探测与分析。”
此外，据了解，该团队还通过创新创业项目，带领优秀学生走出实验室，促进产学研深度融合，助力高质量发展。
学生在天开高教科创园开展创新实验
“我们组成了一支师生共同创新创业的团队，并落户天开高教科创园，在这里孵化的项目‘飞秒光丝激光雷达——全球首家多物态大气污染实时探测服务提供商’，经过团队成员攻坚克难，可以做到多组分同步监测，这是传统监测技术无法实现的。”南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所在读博士生薛嘉云说，目前该项目已实现光丝激光雷达公开报道的最高灵敏度，可以为大气污染监测、突发事故溯源、空气安保、生化防恐等方面提供技术支持，“凭借该项目，我们获得了中国国际‘互联网+’大学生创新创业大赛国赛铜奖、天津赛区金奖的好成绩。”
“科学手套箱”助力“问天实验舱”
除此之外，南开大学人工智能学院赵新教授研究团队的孙明竹、秦岩丁两位老师参与了中国空间站问天实验舱中部署的“科学手套箱”中微操作手臂、微操作末端工具的研制及细胞操作软件的开发。
问天实验舱任务以生命科学和生物技术研究为主，在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、空间应用新技术试验等多个领域方向规划部署研究主题，研究多种空间环境要素下的基本科学规律、机理，关注生命生长发育和人的健康，探索人类长期太空生存所面临的一系列科学问题，积极推进空间科学向应用转移（比如创新的癌症、糖尿病特效药物），进一步提升我国空间科学整体水平。
而“科学手套箱”支持各类科学实验样品的隔离密闭和精细操作。“南开大学参研面向细胞操作的机器人系统，助力问天实验舱生命科学研究。”孙明竹介绍说，“‘科学手套箱’配置了灵巧机械臂，与微操作手臂配合可进行显微细胞操作。其中，微操作手臂的显微操作精度不超过5微米，可完成多种微米级细胞操作，协助航天员在轨实现精细操作等的科学实验。”这进一步确立了南开大学在微操作机器人领域的领先地位。
据了解，南开大学微操作机器人研究最早可以溯源到1992年，南开大学机器人与信息自动化研究所所长卢桂章先生带领团队开创了面向生物医学工程的微操作机器人系统的研究，并于2002年获得了国家技术发明二等奖。南开大学参研面向细胞操作的机器人系统助力问天实验舱生命科学研究，是学校发挥高校力量，助力国家航天事业的重要体现。
助力航天，筑梦星辰
让我们一起为中国航天加油！
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来源：南开大学融媒体中心
《天津日报》4月24日12版
记者：姜凝 李享
封面摄影：朱俊玮
部分图片由受访者提供
编辑：连佳玮 李辉
审核：吴军辉 聂际慈 闫瑾
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