如果以天地為幕，來(lái)一場(chǎng)光子在空間的舞蹈，是一個(gè)有關(guān)量子衛(wèi)星的科學(xué)夢(mèng)想。那么，這個(gè)夢(mèng)想的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)衛(wèi)星載荷。中科院上海技術(shù)物理研究所作為量子衛(wèi)星載荷總體單位，牽頭研制了量子密鑰通信機(jī)和量子糾纏發(fā)射機(jī)2項(xiàng)主要有效載荷，并參與了衛(wèi)星上其他載荷的研制工作。

　　青海湖見(jiàn)證了他們的韌性和努力 

　　“這些學(xué)生娃什么都不懂，能把量子衛(wèi)星載荷做出來(lái)？”一位航天專(zhuān)家2008年對(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、時(shí)任中科院上海技物所所長(zhǎng)王建宇推心置腹，言語(yǔ)中流露出深深的擔(dān)憂(yōu)。

　　那時(shí)候的王建宇其實(shí)心里也沒(méi)底。盡管有過(guò)做激光通信的經(jīng)驗(yàn)，但量子衛(wèi)星的原理性論證，沒(méi)有任何東西可以借鑒，只能“摸石頭過(guò)河”。他帶著幾名剛本科畢業(yè)的研究生，埋頭鉆研了起來(lái)。

　　高原上的青海湖見(jiàn)證了這支隊(duì)伍的韌性和努力。2008年10月，青海湖的夜間溫度已經(jīng)降到了零度以下，飄起了雪花。王建宇帶著研究生張亮等年青人，在山上搭建屏幕，再?gòu)倪h(yuǎn)處打一束光過(guò)來(lái)，進(jìn)行對(duì)光。開(kāi)始的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)的手段非常簡(jiǎn)陋，只能在不同的山頭各打一個(gè)手電筒來(lái)引導(dǎo)激光的對(duì)準(zhǔn)。

　　第二次進(jìn)青海湖是在2009年9月，這一次做的是40公里仿衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。為了模仿天地通信條件，他們“異想天開(kāi)”使用了直升飛機(jī)和熱氣球，而這些實(shí)驗(yàn)從未有人做過(guò)。

　　也有百思不得其解的時(shí)候。他們?cè)谧√幷{(diào)試好了鏡頭，可一拿到現(xiàn)場(chǎng)，成像就散了，糊成一片，再回到住處架上機(jī)器，又自動(dòng)好了。幾個(gè)來(lái)回的折騰，他們意識(shí)到忽略了溫度差?，F(xiàn)在的衛(wèi)星已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了溫控，可當(dāng)時(shí)沒(méi)有這個(gè)條件，在外場(chǎng)，重新在儀器增加溫控設(shè)備也不現(xiàn)實(shí)，只能用“土辦法”，如簡(jiǎn)易的加熱手段、甚至用毯子把鏡頭包起來(lái)。通過(guò)艱苦的努力，終于把實(shí)驗(yàn)就做成了。

　　那時(shí)候，剛研制的樣機(jī)有些指標(biāo)需要現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)，個(gè)別部件穩(wěn)定性不好，抗不了外場(chǎng)的惡劣環(huán)境條件，為了解決問(wèn)題，完成試驗(yàn)，這群年輕人個(gè)個(gè)都成了“拆彈專(zhuān)家”。在簡(jiǎn)陋的臨時(shí)實(shí)驗(yàn)室中今天拆，明天裝，成了家常便飯。

　　驚心動(dòng)魄的事情發(fā)生在2010年10月，三進(jìn)青海湖時(shí)。那時(shí)候的青海湖，由于天氣寒冷，幾乎看不到一個(gè)游人，附近的小飯館也都不營(yíng)業(yè)了。由張亮帶隊(duì)的幾名小伙子，還在山頂?shù)暮?jiǎn)易房堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)。天太冷，烤火取暖，除了吃干糧，還經(jīng)常自己動(dòng)手做飯。中秋那天，他們租了輛車(chē)，想把設(shè)備運(yùn)到山頂。司機(jī)急著回家團(tuán)圓，在山路上開(kāi)得很猛，結(jié)果一不小心翻車(chē)了。所幸人無(wú)大礙，但設(shè)備摔壞了。王建宇接到張亮的電話(huà)，聽(tīng)聲音小伙子都快要哭出來(lái)了，“趕緊回來(lái)吧?！边@群年輕人經(jīng)過(guò)商量，決定動(dòng)手修復(fù)設(shè)備，“實(shí)驗(yàn)不做完我們就不回去！”

　　就是在這樣的條件下，由中科大和技物所共同合作的世界上首次浮空平臺(tái)和近百公里的量子密鑰分配實(shí)驗(yàn)，在青海湖畔完成。這也標(biāo)志我國(guó)突破了建立天地量子通信的關(guān)鍵技術(shù)。

　　2011年，量子衛(wèi)星正式立項(xiàng)。在一次項(xiàng)目評(píng)審會(huì)上，那位航天專(zhuān)家特地找到王建宇，“沒(méi)想到這些年輕人學(xué)得這么快！”

　　短短8年時(shí)間，張亮從一名研究生成長(zhǎng)為量子密鑰通信機(jī)這一最大載荷的主任設(shè)計(jì)師。量子衛(wèi)星項(xiàng)目成了年輕人施展才能和抱負(fù)的舞臺(tái)。上海技物所50余人參與了這一項(xiàng)目，其中80%是不到30歲的年輕人。

　　萬(wàn)無(wú)一失，是他們?cè)O(shè)定的底線(xiàn) 

　　量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉坦言，衛(wèi)星研制過(guò)程中，最困難的環(huán)節(jié)就是有效載荷。

　　而對(duì)于做工程的人來(lái)說(shuō)，就算成功了99次，執(zhí)行任務(wù)那一次失敗了，就算失敗了。因此做到萬(wàn)無(wú)一失，是上海技物所負(fù)責(zé)載荷總體的衛(wèi)星副總師舒嶸研究員對(duì)研制團(tuán)隊(duì)設(shè)定的底線(xiàn)。

　　為了連續(xù)測(cè)量偏振的對(duì)比度和穩(wěn)定度，他們一次次熬通宵；為了趕工程進(jìn)度，到了項(xiàng)目后期他們有默契地主動(dòng)放棄了雙休日；量子糾纏發(fā)射機(jī)主任設(shè)計(jì)師賈建軍研究員為了確?？臻g環(huán)境下糾纏發(fā)射機(jī)的兩維轉(zhuǎn)臺(tái)正常運(yùn)行，他們不厭其煩一遍遍地改進(jìn)，做實(shí)驗(yàn)，再改進(jìn)，再做實(shí)驗(yàn)。

　　上海技物所在攻關(guān)過(guò)程中，進(jìn)行了一系列的自主研究，在關(guān)鍵技術(shù)上取得了國(guó)際領(lǐng)先的成果。以高保偏量子信號(hào)偏振調(diào)試為例，上海技物所結(jié)合所內(nèi)鍍膜專(zhuān)業(yè)室的優(yōu)勢(shì)，在工藝上進(jìn)行了大膽突破，實(shí)現(xiàn)了上萬(wàn)比一的分色片鍍膜，另外又采取了相位延遲互補(bǔ)、殘差補(bǔ)償、小角度入射等多個(gè)設(shè)計(jì)手段，成功將整機(jī)的偏振提高到300：1以上，他們還解決了在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的偏振基矢配準(zhǔn)難題，這些在國(guó)外報(bào)道的文獻(xiàn)中從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)。

　　此外，團(tuán)隊(duì)自主發(fā)展了高精度的天地一體化跟瞄技術(shù)，天地量子通信的光軸指向精度達(dá)到國(guó)際一流水平、還自主研制了高速誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)光源和輕便的收發(fā)整機(jī)，為實(shí)現(xiàn)天地量子通信打下了堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。