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刘薇薇与实验室同事

可以“拍摄”分子的科学家

天津北网讯：近红外光谱分析技术是利用激光对分子进行“照相”，进行分子鉴定。 由于其应用领域广泛，已成为世界各国军民科学研究的前沿课题。 在中国，一批富有创新精神的科学家利用这项技术解决了在轨航天器有害气体检测问题，还把“驱动”激光消除有害物质作为最新科研项目，使我国达到了世界先进水平在激光器的自主控制领域。 南开大学现代光学研究所的刘薇薇就是这批科学家的带头人。

光谱仪搬入太空舱，航天员生命安全更有保障

2011年9月29日21时16分3秒，我国首个靶机和空间实验室“天宫一号”在酒泉卫星发射中心发射升空。 该飞行器由实验舱和资源舱组成。 光纤近红外光谱仪”就放在这里。

“它可以随时检测在轨航天器内的空气成分，就地获取检测结果，保障航天员在舱内安全活动，开展航天科普任务。” 看到刘薇薇的时候，他正从实验室出来，虽然是第一次见面，寒暄的不多，但是当谈到自己和整个课题组的科研成果时，刘薇薇顿时开口了话匣子。

“载人航天最重要的指标之一就是保证航天员在舱内的安全，有害气体的检测极为关键，如何及时检测有害气体一直是国际航天界的难题。” 刘薇薇团队研制的“全光纤近红外光谱仪”，其原理是利用光学手段对太空舱内空气中的各种成分进行区分、分析和判断，及时发现有害气体。

为什么太空舱会产生有害气体？ 原来，“天宫一号”的太阳能电池机翼、供电子系统的所有设备、导航制导系统中的6个控制力矩陀螺仪都在资源舱内，其中还包括“天宫一号”的燃料。飞机。 “设备线材护套材料发热，动力燃料和制冷剂泄漏，都会导致机舱内有害气体增加。” 刘薇薇告诉北方网新媒体记者，“‘天宫一号’也是一个密闭空间，如果不及时发现，可能会直接威胁到舱内人员的生命安全，后果是惨重。”

“传统的方法是定期对空气进行采样检测，通常需要数小时甚至数天才能得出结果，但空气随时都在变化，几个小时后，成分可能就大不一样了。” 刘薇薇继续介绍光纤光谱仪原理，而光谱分析法可以远程控制激光，完全不需要进入现场取样，也可以在现场获得检测结果。 “如果真的发现有害气体，航天员也能在第一时间获取信息，及时从资源舱中分离出来，这比传统的大气采样更及时、更准确，也能更好地保护航天员。”舱内宇航员的安全。”

夜以继日，只为祖国在载人航天征途上不落后

最有成就感的是自己的成就能为国家做贡献

日日夜夜，在我国载人航天征程上，我们不会落后

事实上，利用光学手段分析大气成分，监测空气污染，并不是什么新鲜事。 在地面上很容易实现，但如果把光谱仪“搬”到太空中，情况就和地面上完全不同了。

“由于航天项目的特殊性，必须考虑舱室的大小、机器的重量和能耗，而太空中只有一个光源。” 毫无疑问，刘维维面临着一个大问题。 俄罗斯载人飞船曾发生燃料泄漏事故，导致宇航员昏迷。 国外一些航天技术先进的国家已经开始研究。 中国必须在没有这个东西的情况下发展航天工业。” 于是，2009年，“天宫一号”太空舱有毒气体监测科研项目在南开大学现代光学研究所诞生。

研究可以携带在太空舱中的光谱仪有一个明确的方向，但没有人知道如何到达那里。 刘薇薇他们真是白手起家。 “因为这东西没有经验可以借鉴，美俄没有你的资料，我们只是试了各种方法，用了各种材料，先把光、电路、机械的数据准确计算出来，根据schedule. 循序渐进，把失败的次数降到最低，应该说不能有失败。

接下来的两年里，刘薇薇和课题组成员经常把一天当成两天，每天的工作结束，就到了晨曦中回家吃饭的时间。 “整个团队几乎一天都没有休息过，为了顺利测试，他们可以连夜往返京津两地。”

经过无数次对比和实验，刘伟伟及其同事创造性地提出了基于微纳结构新材料的光谱探测技术在载人航天工程中的应用解决方案，成功解决了多通道有害气体在轨探测难题。元器件和高灵敏度的在线测量性能要求与体积小、重量轻、功耗低的恶劣空间环境适应性要求之间的矛盾，也是国际航天工程技术领域具有挑战性的技术难题。

“因为载人航天的进步不等任何人光纤光谱仪原理，我们只能和时间赛跑。大家的努力也看到了成果。两年时间，我们让中国成为世界上第一个可以实时监测在轨飞行器的国家。” .机舱内有有害气体的国家。 刘薇薇团队的成果也使我国在光谱分析领域的技术水平超越了美国、俄罗斯等航天科技发达国家，达到国际领先水平，为我国自主创新做出了重要贡献。我国载人航天工程。

刘薇薇将自主控制激光消除有害物质作为最新科研项目

最大的成就是科研成果的转化与应用

项目成果通过中国空间技术研究院验收后，刘薇薇还没来得及庆祝就住进了医院。 连续两年的高强度工作，让他患上了各种腰椎疾病。 在严重的情况下，他甚至双腿失去知觉。 不过，刘薇薇表示，参加工作以来，最有成就感的事情是参与了我国首个空间实验室“天宫一号”的科研工作。 从接手该项目的那一刻起，他就和所有为中国航天事业献身的科学家一样，为国家的尊严拼尽全力。 “我们用了两年时间，完成了其他国家7、8年的研发任务，那些航天技术先进的国家不得不对我们刮目相看。”

近年来，刘维维和他的团队踏上了新的征程。 “分子和原子在空气中运动产生的辐射信号和运动轨迹将被超快激光捕捉到，我们将能够推断出分子的结构，分析大气的成分。”分子光谱学领域还仅仅停留在这个阶段，我们还是要尝试按照自己的意愿自主控制激光，利用光学手段改变分子结构。”

然而，激光的近极限“瞬态”和超强能量释放，使得激光的可控性、稳定性和测量性成为控制激光的世界性难题。

“这就像在地球上控制一个人在月球上的移动，任何实验条件的微小变化都会导致结果的巨大差异。另外，超快激光相当于千万亿个太阳同时照射的强度.它就在那儿坏了。 虽然难度不小，但刘薇薇信心满满，“这项工作已经进入试验阶段，如果应用到大气污染治理上，将是大有可为的，到时候就不需要人手了。”进入污染区，可以远程控制激光改变空气中有害分子的结构，从而消除空气污染。”

迄今为止，刘薇薇先后承担国家级、省部级科研项目10余项，入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”； 应邀在近30个国际学术会议上做专题报告； 获“2011年度王大衡光学奖”——光学中青年科技人员奖、“金国藩青年学生奖”；2015年获首届全国“优秀青年学者奖”太赫兹科技学术年会。

“如果你对做科研没有兴趣，没有成就感，那你根本就做不出任何成绩。” 刘薇薇说，他的成就感来自一个又一个问题的解决，更来自于将自己的成果一一转化应用。 （北方网见习记者 李宇）

记者手记：采访中，记者问刘维维，他为什么日日夜夜带队这么辛苦？ 他只是谦虚地笑了笑，简单地回答：因为国家需要。 刘薇薇简陋的办公室里，没有空调，没有饮水机，只有一张破旧的办公桌，一台用了好几年的电脑，还有一个放满书籍的书架，只是角落里放着一排擦得锃亮的奖杯。书架。 我认为他们用无声的语言回答了一切。 在刘薇薇眼里，夺得的奖杯和荣誉或许已经成为过去，但我们依然能感受到，为祖国奉献的热情依然在奖杯主人的心中。