他提到,在天上,卫星要面对远比地面复杂的境况。首先,地面的精密光学实验平台一般都较大,而设备的体积在卫星上是受到严格限制。其次,许多精密仪器很难承受住火箭发射时的振动。此外,太空中的温度极不稳定,而失去了地球大气层的保护,许多仪器在空间辐照的影响下会缩短寿命,甚至会被高能粒子击中而直接烧掉。
不过,也幸好这是一支年轻的团队,才能吸收比较多的新东西,敢于创新。“要不是这样,我们很早就会被挡在门外,因为现有成熟的航天技术是无法支持这个实验。”廖胜凯说道。
廖胜凯拿卫星上接收单光子的探测器举了个例子。美国做的天上单光子探测器的噪音,是我们需求的两个数量级以上,远远高于量子通信卫星能够接受的指标。其中,空间辐照,就造成了比较大的扰动。针对空间辐照,一个传统的思路就是用钽或铝板去“挡”。“一厘米厚的铝板可能把辐照降低50%,而降低到10%,则需要十厘米厚铝板,质量增加了十几千克,但与指标还差一个数量级。这是一个有效的办法,但也是有限的办法。”廖胜凯说道。
为此,团队另辟蹊径,不是去“挡”这个噪声,而是利用降低探测器工作温度的方式,让噪声不在实验结果中体现出来。
“墨子号”的原定发射时间,是2016年7月。然而,就在出厂前不久,团队发现其中一个激光器的功率下降了。“当时专列都已经安排好了,进场东西都打包了”,廖胜凯回忆道,“不过团队紧急分析讨论,不行,还是把它拆了,我们应该搞清楚,不能带着风险上天。”经过拆验后,团队发现是组装时的工艺应力问题。经过工艺调整后,“墨子号”最终于8月16号成功升空,这个激光器也始终运行良好。
“要是它在天上功率出了问题,我们很可能就看不到图片上,从天上打下来的那道漂亮的绿光啦。”廖胜凯笑着说道。
“无外乎是冷一点”
在“墨子号”三大科学实验任务中,廖胜凯被分到量子密钥分发实验。而任继刚自2005年加入潘建伟团队以来,就一直参与量子隐形传态实验。
2008年,潘建伟团队在北京八达岭完成了16公里的自由空间量子隐形传态。他们曾想效仿狼烟传信,在北京八达岭长城的烽火台上做实验,最终因为文物保护问题未能如愿,只能转战宾馆的楼顶
在工程方面,任继刚面对的主要挑战,在于量子隐形传态,是“墨子号”三大实验中,唯一一个从地面向卫星发送光子的实验。