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軍用“黑科技”正改變你我生活
來源： 中國青年報
作者：南皮縣產(chǎn)學(xué)研科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)中心
日期：
2017-07-02
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(xì)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(jìn)你的碗里，讓假冒食品遁形。
中國航天科工集團(tuán)公司第三研究院下屬的天津津航技術(shù)物理研究所，是國內(nèi)最早一批從事光電技術(shù)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(jīng)一群年輕的科研人員之手，已經(jīng)華麗轉(zhuǎn)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(shù)保衛(wèi)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(xiàn)形。這項常見于軍事中的反偽裝技術(shù)，被該所的光譜測量工程團(tuán)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(tuán)隊核心成員劉舒揚(yáng)指著一臺光譜成像設(shè)備解釋說，原理是將成像技術(shù)和光譜分析技術(shù)結(jié)合起來，通過獲取目標(biāo)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(xué)成分。就是說，假冒食品的“化妝”技術(shù)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(jī)和高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)備集成并實現(xiàn)高光譜圖像的采集、傳輸、存儲和處理功能，并不容易。劉舒揚(yáng)告訴記者，傳統(tǒng)的高光譜成像設(shè)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(chǎn)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(tǒng)的復(fù)雜度，具有光譜成像圖譜合一的優(yōu)勢，且體積小、重量輕、成本低和速度快。
這款產(chǎn)品的背后，是由天津市中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才周濤博士領(lǐng)銜的年輕科研團(tuán)隊。劉舒揚(yáng)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(tǒng)芯片的設(shè)計與開發(fā)，“我把自己掌握的設(shè)計及校準(zhǔn)技術(shù)和高維光譜特征提取和識別技術(shù)帶回中國，希望能讓這項技術(shù)造福更多人”。
光譜成像微系統(tǒng)可用于生活的方方面面。目前已經(jīng)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，完成了無人機(jī)載光譜成像儀研制工作，實現(xiàn)了對水庫區(qū)藍(lán)藻水華等浮游植物的檢測;在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，實現(xiàn)了對地面農(nóng)作物種類鑒別的檢測。
目前該團(tuán)隊正在研究將這套系統(tǒng)微縮到手機(jī)芯片里，“今后用手機(jī)一掃，便可知食品質(zhì)量和真假。這將有廣闊的應(yīng)用空間”。
把“嫦娥”探月的鏡頭用于醫(yī)療手術(shù)
“目前我國各個能進(jìn)行疑難外科手術(shù)的三甲醫(yī)院對于手術(shù)顯微鏡的需求完全依賴于進(jìn)口。”該所第五研究室主任孟軍合曾帶領(lǐng)團(tuán)隊為“嫦娥三號”裝上自主研發(fā)制作的探月鏡頭，如今他們把視線從外太空轉(zhuǎn)向人體微觀世界。
他注意到，現(xiàn)在每臺進(jìn)口手術(shù)顯微鏡平均高達(dá)100多萬元的售價，成為各三甲醫(yī)院不得不提高外科手術(shù)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的“助推劑”，“不得不承認(rèn)，進(jìn)口手術(shù)顯微鏡(俗稱高端手術(shù)顯微鏡)確實具有許多國產(chǎn)產(chǎn)品難以達(dá)到的高性能，比如復(fù)消色差光學(xué)成像系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、智能動平衡支架系統(tǒng)等，更能滿足高精度、微創(chuàng)傷、低風(fēng)險的外科手術(shù)要求。”孟軍合說，研發(fā)過程極其復(fù)雜，“團(tuán)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(shù)顯微鏡。”
由他們設(shè)計完成的探月鏡頭，當(dāng)年安裝在“嫦娥三號”著陸器頂部的地形地貌相機(jī)上，拍攝傳回了“玉兔號”月球車上清晰的五星紅旗照片，“當(dāng)時也是困難重重，必須適應(yīng)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(tuán)隊最后生產(chǎn)出的光學(xué)鏡頭重量比原計劃減輕25%，質(zhì)量也超過了預(yù)期。
把探月鏡頭的技術(shù)“放”進(jìn)手術(shù)室，開發(fā)的過程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。孟軍合說，其中涉及光學(xué)設(shè)計與裝校、機(jī)械設(shè)計、先進(jìn)制造、電子電氣、軟件工程等多學(xué)科領(lǐng)域，“不僅是鏡頭，顯微鏡的各個零部件也需要自主研發(fā)”。目前，團(tuán)隊歷經(jīng)兩年已經(jīng)完成高端手術(shù)顯微鏡產(chǎn)品所有核心技術(shù)突破，以及試制樣機(jī)生產(chǎn)，“價格將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品，真正讓普通患者受益”。
反恐夜間作戰(zhàn)技術(shù)用于夜間輔助駕駛
航空航天技術(shù)中用于夜間作戰(zhàn)的紅外熱成像技術(shù)，可以放到普通的私家車?yán)?，即使遇到黑暗、車燈眩光、霧霾雨雪等惡劣環(huán)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(xiàn)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(fā)的車載夜視輔助駕駛系統(tǒng)。
全天候智能監(jiān)控與報警系統(tǒng)也是該所研發(fā)的防爆型“紅外+可見光”雙光一體化智能監(jiān)控設(shè)備。這款監(jiān)控設(shè)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(yè)大氣的侵蝕，可適應(yīng)-455℃至70℃苛酷工作環(huán)境，可作為防爆型安防監(jiān)控類產(chǎn)品。
此外，該所還將飛機(jī)制造業(yè)的焊接技術(shù)引入3D打印，成功研發(fā)出便攜3D打印機(jī)。這款設(shè)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(shè)計方案。這款打印機(jī)采用獨特的靜音技術(shù)，比普通打印機(jī)噪音減小15分貝以上。目前該產(chǎn)品的性能指標(biāo)與國外同類產(chǎn)品一致，基本可以替代進(jìn)口。
“我們是國內(nèi)最早從事光電工程技術(shù)研究及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的骨干單位之一。”津航技術(shù)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(wù)和150余項民用科研任務(wù)背后，也培養(yǎng)出一批有突出貢獻(xiàn)的知名專家和學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人。“預(yù)計‘十三五’期間，實現(xiàn)營業(yè)收入30億元”，張健說，在這個相互融合的過程中，也能激發(fā)出年輕科研人員的活力和創(chuàng)新能力，讓航天人的航天精神為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。
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