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軍用“黑科技”正改變你我生活
來源于:中國青年報   發表于:2017-6-28

科技就是有著點石成金的魔力,它常常變幻于無形:可上九天探月,也可深窺人體最細小的血管;可用于高冷的軍事武器中,殺敵于萬里之外;也可照進你的碗里,讓假冒食品遁形。

中國航天科工集團公司第三研究院下屬的天津津航技術物理研究所,是國內最早一批從事光電技術研究的軍工央企。日前記者在這里見到了“傳說中”的反偽裝和反恐等一系列軍用“黑科技”,經一群年輕的科研人員之手,已經華麗轉身成為老百姓身邊的“可用、好用”的民用科技,并改變著每個人的生活。

反偽裝技術保衛老百姓餐桌

把一片顏色形狀都極其逼真的假葉子,放在一大叢樹葉之中,僅靠肉眼很難識別,然而在光譜測量的“火眼金睛”下,瞬間現形。這項常見于軍事中的反偽裝技術,被該所的光譜測量工程團隊找到了新的用武之地。

“羊肉是真是假,魚死了幾個小時,橙子表皮打的什么蠟,一照便知。”團隊核心成員劉舒揚指著一臺光譜成像設備解釋說,原理是將成像技術和光譜分析技術結合起來,通過獲取目標物的二維圖像信息和一維的光譜信息,快速反映出其物理和化學成分。就是說,假冒食品的“化妝”技術再好,在光譜面前也束手無策。

聽上去挺簡單,但將這樣一套包含高光譜微型相機和高速數據處理系統的設備集成并實現高光譜圖像的采集、傳輸、存儲和處理功能,并不容易。劉舒揚告訴記者,傳統的高光譜成像設備受限于體積、重量和價格等原因,難以廣泛推廣使用,而該款產品采用新工藝在單芯片上集成了光譜分光元件、光電傳感器和讀出電路,減少了整個系統的復雜度,具有光譜成像圖譜合一的優勢,且體積小、重量輕、成本低和速度快。

這款產品的背后,是由天津市中青年科技創新領軍人才周濤博士領銜的年輕科研團隊。劉舒揚曾工作于歐洲微電子中心,參與了世界上第一款單片式光譜成像微系統芯片的設計與開發,“我把自己掌握的設計及校準技術和高維光譜特征提取和識別技術帶回中國,希望能讓這項技術造福更多人”。

光譜成像微系統可用于生活的方方面面。目前已經在環境監測領域,完成了無人機載光譜成像儀研制工作,實現了對水庫區藍藻水華等浮游植物的檢測;在智慧農業領域,實現了對地面農作物種類鑒別的檢測。

目前該團隊正在研究將這套系統微縮到手機芯片里,“今后用手機一掃,便可知食品質量和真假。這將有廣闊的應用空間”。

把“嫦娥”探月的鏡頭用于醫療手術

“目前我國各個能進行疑難外科手術的三甲醫院對于手術顯微鏡的需求完全依賴于進口。”該所第五研究室主任孟軍合曾帶領團隊為“嫦娥三號”裝上自主研發制作的探月鏡頭,如今他們把視線從外太空轉向人體微觀世界。

他注意到,現在每臺進口手術顯微鏡平均高達100多萬元的售價,成為各三甲醫院不得不提高外科手術收費標準的“助推劑”,“不得不承認,進口手術顯微鏡(俗稱高端手術顯微鏡)確實具有許多國產產品難以達到的高性能,比如復消色差光學成像系統、智能控制系統、智能動平衡支架系統等,更能滿足高精度、微創傷、低風險的外科手術要求。”孟軍合說,研發過程極其復雜,“團隊拿出了航天人的精神,難度再大,也要造出來中國人自己的高端手術顯微鏡。”

由他們設計完成的探月鏡頭,當年安裝在“嫦娥三號”著陸器頂部的地形地貌相機上,拍攝傳回了“玉兔號”月球車上清晰的五星紅旗照片,“當時也是困難重重,必須適應太陽紫外輻射與粒子輻射的輻照、真空和200℃以上月夜交變溫差條件等。”孟軍合說,團隊最后生產出的光學鏡頭重量比原計劃減輕25%,質量也超過了預期。

把探月鏡頭的技術“放”進手術室,開發的過程是一項復雜的系統工程。孟軍合說,其中涉及光學設計與裝校、機械設計、先進制造、電子電氣、軟件工程等多學科領域,“不僅是鏡頭,顯微鏡的各個零部件也需要自主研發”。目前,團隊歷經兩年已經完成高端手術顯微鏡產品所有核心技術突破,以及試制樣機生產,“價格將遠遠低于進口產品,真正讓普通患者受益”。

反恐夜間作戰技術用于夜間輔助駕駛

航空航天技術中用于夜間作戰的紅外熱成像技術,可以放到普通的私家車里,即使遇到黑暗、車燈眩光、霧霾雨雪等惡劣環境,輔助駕駛者也照樣能通過紅外輻射成像“看清”道路,如果在車輛周圍出現行人、車輛及動物,其可向駕駛者及時報警。這是該所自主研發的車載夜視輔助駕駛系統。

全天候智能監控與報警系統也是該所研發的防爆型“紅外+可見光”雙光一體化智能監控設備。這款監控設備即使在黑夜、雨雪、煙霧等各種惡劣天氣下均可正常工作,同時耐海洋和工業大氣的侵蝕,可適應-455℃至70℃苛酷工作環境,可作為防爆型安防監控類產品。

此外,該所還將飛機制造業的焊接技術引入3D打印,成功研發出便攜3D打印機。這款設備擁有迷你的身材、輕巧的體型,操作簡單,工作完成后可方便地折疊收納,放入背包或行李箱中,隨時打印出設計方案。這款打印機采用獨特的靜音技術,比普通打印機噪音減小15分貝以上。目前該產品的性能指標與國外同類產品一致,基本可以替代進口。

“我們是國內最早從事光電工程技術研究及相關產品研發生產的骨干單位之一。”津航技術物理研究所黨組書記張健說。

在該所先后完成的400余項軍工科研任務和150余項民用科研任務背后,也培養出一批有突出貢獻的知名專家和學術技術帶頭人。“預計‘十三五’期間,實現營業收入30億元”,張健說,在這個相互融合的過程中,也能激發出年輕科研人員的活力和創新能力,讓航天人的航天精神為國民經濟發展作出更大貢獻。

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