路立：為祖國空間探測發展不遺余力

當今的時代，各國在太空領域的競爭已經進入了新的階段。作為新興航天大國，中國通過在航天領域幾十年的發展，目前也迎來了前所未有的新階段。不言而喻，空間領域的發展，離不開強大的空間探測技術的支持。空間探測技術可以獲取大量可靠的科學探測數據，為空間活動的安全、空間軍事防御及人類生存環境的維護提供科學依據和防護對策。

2010年，我國地球空間雙星探測計劃與歐洲空間局的新途徑化聯合團隊獲得了2010年度的杰出團隊成就獎。設立于2000年的杰出團隊成就獎是國際宇航科學院每年頒布的兩個主要科技獎項之一。而此次“雙星計劃”中性原子成像儀的共同項目負責人正是路立。8年過去，現已63歲的路立仍在自己的科研領域繼續不遺余力，為我國空間領域發展竭盡全力！

勇挑重擔，出色完成“雙星計劃”任務

地球空間雙星探測計劃又簡稱為“雙星計劃”。“雙星計劃”是由空間物理學家劉振興院士等人于1997年提出的。2001年7月，中國航天局與歐洲空間局正式簽署合作協議，啟動該計劃。這是第一個由我國提出的空間探測國際合作計劃。在這次任務中，路立擔任“雙星計劃”TC-2衛星上中性原子成像儀（NUADU）的主管設計師，參與了NUADU中歐聯合研制的全過程，主要負責NUADU與衛星的技術接口和衛星數據處理軟件的編寫。

據路立介紹，中歐合作的“雙星計劃”的目的就是要探明“地球空間暴”發生的原因和規律。“雙星計劃”使用2顆飛行器來研究地球磁氣圈，它們與歐洲航天局的4顆“星簇”探測衛星協同工作。“雙星計劃”的兩顆小衛星，運行于目前國際上一些地球空間探測衛星尚未覆蓋的兩個重要活動區（近地赤道區和近地極區）。該計劃用高分辨率的儀器探測這兩個活動區場和粒子的時空變化規律，系統研究地球空間環境全球變化對太陽活動、行星際擾動及磁層亞暴和磁暴的響應過程。

可見，“雙星計劃”的實施，具有重大意義：可以推動我國空間和空間環境探測技術跨越式的發展，縮短與國際上的差距；通過國際合作，可以提高我國有效載荷研制技術的發展：推動衛星平臺某些技術，如衛星剩磁和衛星表面等電位等技術的發展：提高我國衛星科學數據系統有關科學和技術的發展，如科學運行硬件和軟件系統、科學運行計劃、在軌科學數據校正和數據產品研制等；還能獲取大量可靠的科學探測數據，提出符合實際的地球環境動態模式和預報方法，為保障航天活動和國家安全提供科學數據、科學依據和防護對策。

通過“雙星計劃”，我國在國際空間界的地位和作用得到了極大提升。作為其中重要負責人的路立，不但獨立完成了儀器的輻射環境分析和熱安裝及熱控技術需求報告，在擔任NUADU主管設計師期間，還作了大量的技術資料積累和有關NUADU的技術指標檢測，積累了許多中性原子成像儀的研制經驗，并且發表了粒子探測與反演研究的論文十余篇，為NUADU研制的數據采集處理系統軟件申請了國家專利。

創新空間探測技術，研發我國自主知識產權探測儀

中性原子成像技術是目前對空間等離子體分布進行可視化遙感的唯一途徑。路立介紹道，中性原子成像探測技術是近年來應用于空間探測的一種高新技術，它利用中性原子在空間運動不受磁場約束的特性可對空間不同區域的能量粒子進行可視化遙感，形成空間粒子分布圖像。“對于自旋穩定的衛星，把多個探測器單元沿180度仰角排布可使粒子分布圖象覆蓋全空間4π立體角，圖像的最小時間分辨為一個衛星自轉周，探測的粒子能量范圍從幾十個keV到幾百個keV。”對此，路立作了詳細解釋。

據路立介紹，美國IMAGE衛星上的HENA和我國的探測二號衛星上的NUADU成功運用中性原子成像技術獲取了磁層亞暴和磁暴期間中性原子輻射源的空間分布和時間演化過程的二維圖像資料。這種大信息量的二維圖像資料對于災害性空間天氣發生和發展過程的監測和分析在技術手段上有著革命性的提升。

但不可忽略的是，二者也有其不成熟的一面。路立說，“HENA空間分辨能力強，但時間分辨能力不如NUADU，通常獲取一幀可用于反演的二維圖像需要約10分鐘積分時間，與亞暴增長相的時間尺度相當；而NUADU以4分鐘的時間分辨，在磁層亞暴動力學過程研究中略有優勢。”而中性原子成像儀的關鍵技術在于其高靈敏的小型半導體探測器集成組合設計、皮秒級粒子飛行測量、噪聲控制以及超高壓偏轉控制等，可見，針對不同的空間區域和監測目標研發具有我國自主知識產權的中性原子成像技術，對于空間科學研究有著十分重要的意義。

總結雙星TC-2上NUADU的設計經驗，利用雙星開創的良好國際合作局面和空間中心具有效載荷的研制基礎，針對實際衛星軌道和特定的監測目標完善中性原子成像的原理設計，路立和團隊從源頭上提出了創新的科學探測理念，在“MIT衛星計劃一中性原子成像技術”子課題中完成了模樣機研制，這是我國第一代中性原子成像儀的全部功能模塊和工程樣機。

對于該儀器的應用前景，路立說道：“中性原子成像技術以大信息量和物理直觀特性將成為空間環境監測、研究和預報的重要儀器之一，代表了空間探測的發展方向，可應用于各類空間環境探測研究的衛星項目中。”

勇做開拓者，為科研不遺余力

談到與空間領域的結緣，路立的經歷似乎有些與常人不同。1955生人的他，當過知青下過鄉，1978年考上河南大學物理系。大學畢業后，路立腦子里一直在想，什么才是和物理相關的“高大上”的專業呢？于是，他選擇去學習天文學，并如愿以償地考到了云南天文臺做太陽物理研究。這期間，他接觸到了光學觀測儀器，對太陽進行觀測研究。碩士畢業時，路立一直在思考一個問題，“太陽距離太遙遠，只可以用不同波段去觀察，但不能采樣”。轉念，路立開始琢磨空間的問題，他說，“很多問題只有通過采樣才能來研究，所以我就想把我的課題轉到到地球空間來”。

1997年，路立考入中國科學技術大學地球與空間科學系，開始做地球空間的課題。而在這之前，路立已在鄭州紡織工學院從事了10年物理教學工作。2000年博士畢業，這時的路立已經45歲。不惑之年的他居然選擇離開家去攻讀博士，這確實有些“任性”。可路立心里清楚：“我要回歸我的專業。”

路立開玩笑地說：“我這個人比較軸，覺得有問題就應該搞清楚。”而正是這種“軸”，路立一直走到了現在。盡管現在已經到了退休的年紀，但他仍在堅持做項目，仍在為我國空間探測領域發光發熱。他說：“該做的事情就想把它做完，即便是退休了，看著自己完成了領域內第一步的創建工作，這對我來說就是最大的成就感。”