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许诺:给微纳卫星装上高性能“发动机”

2022/8/11 10:16:14 来源:科技日报

“我选择进入微系统前沿领域做研究,就是想把自己所学的专业知识用于祖国所需要的领域中,为我国航天事业的发展解决一些实际问题,为科技自立自强贡献出自己的一份力量。”许诺 中国航天科工集团第二研究院206所应用物理技术中心主任。

“80后”航天科研工作者许诺常和微观物质打交道。从尺度上来讲,这位中国航天科工集团第二研究院206所应用物理技术中心主任所研究的微流体,其大小只有一滴水的十万分之一,她通过操控这个尺度的液体,来研发各种新材料和新器件。

就是在这样的微观世界里,许诺找寻着宏观世界的奥秘。过去十多年,许诺从事智能微机电领域前沿及基础技术研究工作,带领十几位青年博士集智攻关核心技术不断获得创新突破。

今年,凭借突出贡献,许诺获得了2021年度全国三八红旗手称号。

为国家需要勇闯新领域

2008年3月,从北京理工大学获得博士学位后,许诺开启了她的航天征程。十多年间,航天人的使命和荣耀一直激励着她披荆斩棘、奋力前行。

作为单位里最年轻的副总师,许诺研究的微系统技术,在国际上属于全新的科研领域,这与她原本所学的专业并无太多关联。新领域中的太多未知,如泰山一般横亘在面前,她自觉压力极大。

微系统能否让隐身技术成为现实、能否让繁杂的生物检测流程变得简单、能否让深空中的航天器动力系统变得更加高效……这些颠覆性的创新及应用让她痴迷不已,带着对未来的憧憬,她与团队成员迅速投入到这场全新领域的“战斗”中。

她沉下心来,一头扎入微系统的微观世界,在小结构、微液滴、纳器件之间漫步,努力构建通往未知前沿世界的入口。

十多年来,通过不断的研究验证,许诺巧妙地将微系统与传统航天机电液专业有机融合,将微流体控制这一颠覆性前沿技术融入航天领域,通过对微尺度液体的精准控制,实现可颠覆传统的系列化新材料与新器件,并成功将这些新材料与新器件应用在了空间推进、医疗诊断、环境安检等领域。

“当时没有太多犹豫,国家需要我,我义无反顾。”谈及当年转换研究方向,许诺表示,“我选择进入微系统前沿领域做研究,就是想把自己所学的专业知识用于祖国所需要的领域中,为我国航天事业的发展解决一些实际问题,为科技自立自强贡献出自己的一份力量。”

十多年间,许诺和团队成员致力于空间微动力、生物微机电、智能传感等领域核心技术的自主可控,科研成果频出。“这既是我个人的光荣,也是我们团队的骄傲,这些成果来源于整个科研团队团结一心、不负使命、攻坚克难。”许诺说。

研制高性能微电推进器

近年来,商业航天快速发展,卫星网络部署逐步成为未来航天发展的趋势之一。构建卫星网络的微纳卫星,需要一种可以执行高精度姿态调整、轨道转移、退役离轨等任务的“发动机”。许诺率先看到了微系统技术的新应用方向,用其研制微电推进器,作为微纳卫星的“发动机”。

推进器是保证航天器能够顺利完成运行任务不可或缺的关键设备。微电推进器,是一种大比冲、高效能微纳卫星动力系统,能够为微纳卫星具备精确高效的姿态及轨道控制能力、延长低轨卫星轨道寿命提供重要的支撑。

“谁掌握了这种新一代空间动力解决方案,谁就能在商业航天领域拥有更多竞争力。”看着国外日趋领先的研究成果,许诺暗下决心,誓要带着团队成员在这条创新之路干出一番名堂。

研制初期,许诺团队提出的空间推进动力新技术方案遭到了多方质疑,领域内的专家在评审时怀疑这条新路可能走不通。由于设计方案新颖、现有的材料无法满足研制需求,生产制造更是无从谈起,团队陷入了困境。

然而,从不服输的许诺选择相信自己。她与团队成员从研究新材料入手,逐步确定技术方案;从最微小构型的设计破题,研制高压、高功率密度、高可靠性的“三高”空间电源。几年来,许诺与团队成员反复推演技术路径并完成了仿真、试验等工作。

为了寻找难以被发现的隐性问题,许诺及其团队成员反复进行了24小时连续不间断的试验。有时,为了随时跟踪分析试验结果,大家几天几夜在实验场地不合眼,而每天盯在实验室最久的人便是许诺。

寒来暑往,一个只有巴掌大小、性能却比同类产品高出十几倍的微电推进器成功面世。

2019年1月21日,许诺团队研制的离子液体微电推进器搭载技术试验卫星在酒泉卫星发射中心发射入轨,并成功完成多次在轨点火试验,使我国成为继美国之后,世界上第二个在立方体卫星平台开展离子液体微电推进空间验证试验的国家。

“每一次科研的成功,都需要付出常人难以想象的辛劳,但这一切都是值得的。”许诺微笑道。

跨界走上医工结合之路

用微系统技术做肿瘤细胞的医学筛查,是许诺团队在医工结合领域的一次创新尝试。

2017年,微流体控制技术在医疗检测领域的应用方案得到了相关领导“要加快研究、好好干、快点干”的指示。此后三年,许诺与团队成员跨界到生物医疗领域,走上了医工结合的创新之路。

从细胞的冻存、培养、计数、鉴定到全血样本的处理识别,从核酸的提取检测到免疫抗原抗体筛选识别……这支生物领域的“门外”团队,靠着航天人的担当和拼搏,将自己历练成为可以与医生、生物医学专家无障碍沟通,可以熟练完成所有生物流程操作的医工“跨界者”。

为了突破这项技术,许诺将“阵地”从实验室搬到了医院,尝试从患者的血液样本中捕捉到循环肿瘤细胞,做癌症的早筛,以及配合术后治疗。三年的时光里,许诺带领团队成员夜以继日地辛勤探索,终于在该领域成功研发出生物芯片产品,并先后通过了两家医院的伦理审查,进入临床样本试验阶段。

“回首那段历程,充满了艰辛与挑战。不过,用‘微’力量筑起守护人民健康的科技长城,是我一直努力奋斗的方向与目标。”许诺回忆道。

2020年新冠肺炎疫情来袭时,许诺和团队成员迅速响应,把微流体技术应用到环境气溶胶检测上,仅用一年半的时间便打造出了首台原型机,实现了多种环境下样本的有效检定。

谈及未来,许诺表示:“我会和团队成员一起,在我们擅长和热爱的事业里继续深耕细作,在航天的大舞台上,为祖国的繁荣富强贡献力量,也希望未来有更多的女同志能够加入我们的行列,做拥有梦想的新时代巾帼英雄。” 


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