在北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式上，习近平总书记铿锵有力地宣布：“北斗三号全球卫星导航系统正式开通！” 参研参建的400多家单位30余万名科研人员合奏了一曲大联合、大团结、大协作的交响曲，孕育了“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的新时代北斗精神。而参与北斗项目的上海科技系统科研工作者所体现出的新时代北斗精神，也将照亮上海建设全球科创中心之路。
在茫茫的太空中，北斗卫星如何知道自己身处何方，这其中的关键是它的3只“眼睛”——2只“太阳眼”是瞄准太阳的两套太阳敏感器、1只“地球眼”是看向地球的地球敏感器。有了这3只“眼睛”，北斗卫星就能及时调整姿态，确保在轨正常工作。
在为北斗卫星打造这3只“慧眼”的工作中，中科院上海技术物理所科研团队作出了重要贡献。“在北斗这样一个系列的航天项目中，不仅对各星上设备的性能要求不断提升，也要求所有技术都能自主可控。这对于设备研究单位来说，是一个很好的经验积累和技术沉淀过程。” 中科院上海技术物理研究所北斗卫星数字太阳敏感器主任设计师席红霞说，“但对于科研人员来说，就需要数十年如一日、全心全意做一件似乎‘没有尽头’的事，这要求我们能耐得住寂寞、受得住诱惑、克服得困难。”
“没有回头路可以走”
在每一颗卫星上，都会有“眼睛”专门盯着地球或是太阳，以此来确定自身的姿态。自从进入上海技物所以来，席红霞的工作与这些卫星“眼睛”的打造息息相关。在太阳敏感器的研究方面，尽管上海技术物理研究所有过“风云”系列卫星和其他型号相关的研制经验，但北斗对于席红霞来说，依然是一个全新的挑战。
“北斗卫星需要在轨运行10年。”在席红霞的记忆中，之前她参与研制的卫星从来没有哪个卫星需要有如此长的在轨工作时间。要知道，在太空中，急剧变化的温差、无处不在的辐射，都会水滴石穿般地对防护完善的设备造成损伤，最终导致失灵。
就席红霞负责的太阳敏感器而言，首先要解决从无到有的问题。原来数字太阳敏感器上采用的CMOS探测器都依赖于进口，高质量等级的探测器存在很大的禁运和长周期采购的风险，科研团队需要从原理和原材料开始，一步步突破元器件的瓶颈，最终走通“从0到1 ”的道路。
“这条路没有什么捷径可走，只有对各种材料进行反复的实验，从每一次失败中吸取经验。”席红霞说，“整个研究团队投入了无止境的实验中，做完一次讨论一次。按照改进的方案再做新一轮实验，结束后再讨论总结，提出进一步改进的方案。整个研发过程只有一路向前，没有回头路可以走。”
对于地球敏感器光学主管设计师孙浩来说，地球敏感器 “从0到1”的研制过程 走的是另一条道路。地球敏感器作为上海技术物理所最早应用在航天领域的红外产品，已经在多种卫星平台上得到了成功应用 ；但针对北斗卫星高轨道和高精度的要求，使得所里原有的地球敏感器无法满足应用需求。
面对时间紧、任务重的情况，引进消化是捷径。“为了保证北斗卫星的研制进程，在研制初期我们采用了引进国外探测器进行改造的方案，完成了北斗卫星试验星的研制。然后针对国产化的要求，依托国家重大科学仪器专项，结合所内的技术优势完成了进口探测器国产化的关键技术攻关，成功研制出了第一代北斗的‘地球眼’ 。”孙浩说。
“在寂寞的道路上前行，是创新的代价”
在解决了有没有的问题之后，更为重要的工作是不断迭代升级，使设备的能力超过设计的要求。同时，无论是核心技术还是关键原材料和元器件，都需要实现自主可控。
作为项目负责人，席红霞需要带领团队解决一个又一个问题。“首先要确认研发方案是不是正确，然后把任务分解分配下去。”她说，“在产品升级中，每一步都是新的一步，肯定会不断产生问题。我要关注的是这一步会不会走岔路，如果在正确的道路上，那就把问题一个个解决和克服。”
在地球敏感器的研发过程中，一台即将交付的产品在实验中出现了问题，此时距离设备交付还有半年时间。按照传统的办法，需要通过更改电子学硬件设计的方案来解决，但需要重新经过测试等一系列过程，在时间上是来不及的。研发团队提出了软件更改的方案，通过算法让设备重新“活过来”。地球敏感器电子学主管设计师雒莎说：“团队全力投入研发，5个月后就完成了软件增强的设备研发，并加班加点在实验中不断调整参数。1个月后，产品顺利通过实验，完成定型。”
正是这种不断超越、不断创新的态度，使得太阳敏感器和地球敏感器能不断升级。北斗卫星的“太阳眼”从“模拟眼”变成了“数字眼”。其中，自主研发的高性能高可靠性CMOS APS探测器填补了国内此类探测器的空白，消除了进口探测器禁运的风险，实现了关键元件的自主可控；数字化集成技术实现了独特算法，提高了测量精度，简化了系统，提高了可靠性；消杂光处理技术有效提高了系统测量精度……
北斗卫星的“地球眼”更是继承了单圆锥扫描式、双圆锥扫描式、线阵凝视型的成功研制经验，并在此基础上引入了新方法、新技术，通过北斗试验星的在轨飞行验证进行了升级改进，最终获得了成功。作为国内首个基于自主研发的非制冷面阵红外探测器，最终版的“地球眼”具有测量高精度、高可靠性、长寿命、不易受太阳、月亮等天体对姿态测量的干扰等特点。
“2015年，当使用了我们载荷的北斗卫星上天时，我因为激动的心情而迟迟无法入睡。”席红霞说，“我一直在等在轨数据，数据完全符合预期设计，才能安心入睡。”
“参与地球敏感器的研发是我的第一个科研产品。我也因此第一次去了现场看卫星发射。真的是非常震撼，让我深刻感受到了为国家服务的光荣。”孙浩说。
然而，这样片刻的激动背后是长期的攻关和重复的实验。“卫星的研发周期通常比较长，在参与前几个卫星项目时，我还有兴奋和冲动。但因为平时就是解决一个又一个出现在研发中的问题，也会有倦怠感。”席红霞坦然地说，“在寂寞的道路上前行，是创新的代价。每一个解决问题的办法，每一次技术的迭代，每一颗卫星的研发，都会让我们在创新的道路上越走越远。”
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