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他们，给地球造了台“CT仪”——记国防科大智能科学学院重力仪研发团队

原题为：他们，给地球造了台“CT仪”——记国防科大智能科学学院重力仪研发团队
他们，给地球造了台“CT仪”——记国防科大智能科学学院重力仪研发团队
文章插图
在珠峰高程测量中执行航空重力测量任务的载机。曹聚亮摄/光明图片
他们，给地球造了台“CT仪”——记国防科大智能科学学院重力仪研发团队
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曹聚亮研究员在重力测量任务中操作仪器设备。资料图片
【知识·军旅·人生】
三代四型、有方有圆、大小不一、轻重各异……在国防科技大学智能科学学院的实验室里，藏着这样一批神秘的“铝匣子”。在外人看来，这些带着蓝色屏幕的“铝匣子”长相古怪，不知做何用途。懂行的人知道，它填补了中国国产重力仪研发的空白，使我国成为继俄、美、德之后第四个研制出捷联式航空重力仪的国家。
这些被称为“地球CT仪”的重力测量“神器”，由一支成立时平均年龄不到31岁的年轻科研团队，耗费17年时间自主研发而成。它的诞生，为中国核心重力测绘装备的国产化开辟了崭新天地。
打破垄断：“五年内攻下这个山头”
【 他们，给地球造了台“CT仪”——记国防科大智能科学学院重力仪研发团队】9.8N/Kg，这是人们对重力系数的常规认知。但实际上，由于地表构造复杂，不同地区的重力系数相差甚大。在该团队负责人吴美平教授看来，“精确的重力信息分布图已成为国家重要战略资源，没有自己的重力信息分布图，远程精准打击就无从谈起。”
绘制精确的重力信息分布图，就像给地球拍“CT”，微小的重力误差极可能引起“误诊”，从而导致导弹偏离预定落点几百米甚至上千米，或者影响潜艇的导航性能与战略隐蔽能力。
随着科技的发展，精确的重力信息分布图对国家安全的重要性与日俱增。而围绕军用重力测量领域的技术博弈与封锁也频频上演。2003年以前，我国对国内地形复杂的区域进行重力测量，只能依赖进口的高精度重力仪。而一台重力仪，往往要花费数百万元甚至上千万元。由于重力信息敏感，一旦仪器出现小故障，无法返修，只能直接报废。与造成巨额的经济损失相对比，更让人无奈的是“有钱都买不到”。于是，研制具有自主知识产权的高精度航空重力仪的需求呼之欲出。2005年，国家863计划将此目标列入项目名单，并在全国范围内寻找研发机构。
“五年内攻下这个山头！”时任自动控制系副主任的吴美平教授，带着一支年轻的6人队伍，接下了这块难啃的“硬骨头”。项目申请成功后，大伙儿马不停蹄，投入到紧张的研发之中。一间不足20平米的房子，成为了他们简陋的实验室。夏天光着膀子调试设备，冬天裹着被子推导公式，实验室的灯光常常从早上亮到早上，焊接仪器烧坏的电路板也在角落里堆了一摞。第一年，吴美平教授就瘦了20斤，妻子抱怨：“虽然家就在学校门口，却像是两地分居。”
功夫不负有心人，3年后，第一代捷联式航空重力仪试验样机终于诞生了！在距东海海平面400米高的飞机上，当航空重力仪的显示屏上出现了一条条变动的函数曲线时，大家心里那根紧绷的弦，终于可以松一松了。这台试验样机，成功测出了我国自主研发重力仪的第一批重力数据，内符合精度达到5mGal/10km。
逆境赶超：“在颠簸中测出头发丝1/100的位移”
数据测出来了，可吴美平团队的“野心”远不止于此，他们把目光投向了更高的“山峰”——提高测量精度和空间分辨率。
于是，第二道坎又摆在了眼前。离样机中期验收的时间仅有1个月了，可样机测算数据距预想指标还遥遥无期，每个人的心情又沉重起来。
“基于国产器件不可能研制出高精度重力仪。”吴美平团队决心向一些专家的论断发起挑战。吴美平教授给大家讲钱学森带领老一辈专家在各部件加工精度有限的情况下，成功研制出导弹的故事。他们瞄准研制“中国芯”的新方向——优化系统设计与算法。一行行实验数据、一条条测试曲线、一份份实验测试方案……项目组成员聚在实验室里研究、分析、讨论，几乎没有周末。近半米高的文字资料和实验数据摆满案头，他们逐字逐句对比每一份资料，反反复复分析每一个测试数据。这个从0到1的过程，也把团队成员逼成了“多面手”，“搞电气的得懂机械设计和软件流程，做机械的得明白电气走线和滤波算法。”
用国产传感器在飞机飞行中测出10-6g量级的微弱重力异常，其难度相当于在颠簸的车辆中去测车内设备一根头发丝1/100的位移，这可能吗？完全可能！当他们将国产加速度计安装到优化设计了的仪器中，测出了比传感器出厂精度指标还要高的精度时，连生产厂家都无法置信，“这相当于用卷尺测出了游标卡尺的精度。”

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