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军用“黑科技”正改变你我生活

2017-05-11 中国青年报 分享

科技就是有着点石成金的魔力,它常常变幻于无形:可上九天探月,也可深窥人体最细小的血管;可用于高冷的军事武器中,杀敌于万里之外;也可照进你的碗里,让假冒食品遁形。

中国航天科工集团公司第三研究院下属的天津津航技术物理研究所,是国内最早一批从事光电技术研究的军工央企。日前记者在这里见到了“传说中”的反伪装和反恐等一系列军用“黑科技”,经一群年轻的科研人员之手,已经华丽转身成为老百姓身边的“可用、好用”的民用科技,并改变着每个人的生活。

反伪装技术保卫老百姓餐桌

把一片颜色形状都极其逼真的假叶子,放在一大丛树叶之中,仅靠肉眼很难识别,然而在光谱测量的“火眼金睛”下,瞬间现形。这项常见于军事中的反伪装技术,被该所的光谱测量工程团队找到了新的用武之地。

“羊肉是真是假,鱼死了几个小时,橙子表皮打的什么蜡,一照便知。”团队核心成员刘舒扬指着一台光谱成像设备解释说,原理是将成像技术和光谱分析技术结合起来,通过获取目标物的二维图像信息和一维的光谱信息,快速反映出其物理和化学成分。就是说,假冒食品的“化妆”技术再好,在光谱面前也束手无策。

听上去挺简单,但将这样一套包含高光谱微型相机和高速数据处理系统的设备集成并实现高光谱图像的采集、传输、存储和处理功能,并不容易。刘舒扬告诉记者,传统的高光谱成像设备受限于体积、重量和价格等原因,难以广泛推广使用,而该款产品采用新工艺在单芯片上集成了光谱分光元件、光电传感器和读出电路,减少了整个系统的复杂度,具有光谱成像图谱合一的优势,且体积小、重量轻、成本低和速度快。

这款产品的背后,是由天津市中青年科技创新领军人才周涛博士领衔的年轻科研团队。刘舒扬曾工作于欧洲微电子中心,参与了世界上第一款单片式光谱成像微系统芯片的设计与开发,“我把自己掌握的设计及校准技术和高维光谱特征提取和识别技术带回中国,希望能让这项技术造福更多人”。

光谱成像微系统可用于生活的方方面面。目前已经在环境监测领域,完成了无人机载光谱成像仪研制工作,实现了对水库区蓝藻水华等浮游植物的检测;在智慧农业领域,实现了对地面农作物种类鉴别的检测。

目前该团队正在研究将这套系统微缩到手机芯片里,“今后用手机一扫,便可知食品质量和真假。这将有广阔的应用空间”。

把“嫦娥”探月的镜头用于医疗手术

“目前我国各个能进行疑难外科手术的三甲医院对于手术显微镜的需求完全依赖于进口。”该所第五研究室主任孟军合曾带领团队为“嫦娥三号”装上自主研发制作的探月镜头,如今他们把视线从外太空转向人体微观世界。

他注意到,现在每台进口手术显微镜平均高达100多万元的售价,成为各三甲医院不得不提高外科手术收费标准的“助推剂”,“不得不承认,进口手术显微镜(俗称高端手术显微镜)确实具有许多国产产品难以达到的高性能,比如复消色差光学成像系统、智能控制系统、智能动平衡支架系统等,更能满足高精度、微创伤、低风险的外科手术要求。”孟军合说,研发过程极其复杂,“团队拿出了航天人的精神,难度再大,也要造出来中国人自己的高端手术显微镜。”

由他们设计完成的探月镜头,当年安装在“嫦娥三号”着陆器顶部的地形地貌相机上,拍摄传回了“玉兔号”月球车上清晰的五星红旗照片,“当时也是困难重重,必须适应太阳紫外辐射与粒子辐射的辐照、真空和200℃以上月夜交变温差条件等。”孟军合说,团队最后生产出的光学镜头重量比原计划减轻25%,质量也超过了预期。

把探月镜头的技术“放”进手术室,开发的过程是一项复杂的系统工程。孟军合说,其中涉及光学设计与装校、机械设计、先进制造、电子电气、软件工程等多学科领域,“不仅是镜头,显微镜的各个零部件也需要自主研发”。目前,团队历经两年已经完成高端手术显微镜产品所有核心技术突破,以及试制样机生产,“价格将远远低于进口产品,真正让普通患者受益”。

反恐夜间作战技术用于夜间辅助驾驶

航空航天技术中用于夜间作战的红外热成像技术,可以放到普通的私家车里,即使遇到黑暗、车灯眩光、雾霾雨雪等恶劣环境,辅助驾驶者也照样能通过红外辐射成像“看清”道路,如果在车辆周围出现行人、车辆及动物,其可向驾驶者及时报警。这是该所自主研发的车载夜视辅助驾驶系统。

全天候智能监控与报警系统也是该所研发的防爆型“红外+可见光”双光一体化智能监控设备。这款监控设备即使在黑夜、雨雪、烟雾等各种恶劣天气下均可正常工作,同时耐海洋和工业大气的侵蚀,可适应-455℃至70℃苛酷工作环境,可作为防爆型安防监控类产品。

此外,该所还将飞机制造业的焊接技术引入3D打印,成功研发出便携3D打印机。这款设备拥有迷你的身材、轻巧的体型,操作简单,工作完成后可方便地折叠收纳,放入背包或行李箱中,随时打印出设计方案。这款打印机采用独特的静音技术,比普通打印机噪音减小15分贝以上。目前该产品的性能指标与国外同类产品一致,基本可以替代进口。

“我们是国内最早从事光电工程技术研究及相关产品研发生产的骨干单位之一。”津航技术物理研究所党组书记张健说。

在该所先后完成的400余项军工科研任务和150余项民用科研任务背后,也培养出一批有突出贡献的知名专家和学术技术带头人。“预计‘十三五’期间,实现营业收入30亿元”,张健说,在这个相互融合的过程中,也能激发出年轻科研人员的活力和创新能力,让航天人的航天精神为国民经济发展作出更大贡献。

 
 
 
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