2018年国家科学技术进步奖拟提名项目公示表2

项目空间极紫外-远紫外波段高灵敏度成像技术 名称 空间极紫外-远紫外波段高灵敏度成像技术一直是长春光机所重点研究领域之一，自上世纪80年代起，长春光机所开始该领域研究，经过三十多年的研究发展，已经掌握了超光滑表面加工检测技术、多层膜技术、探测器技术和辐射计量技术等应用基础技术，形成该波段系统的研究体系。 为了解决我国在空间和深空进行极紫外-远紫外波段高灵敏度成像探测技术难题，自2009年起，长春光机所依托国家重大工程任务对该项技术进行突破性关键技提名术研究，目前已经突破了极紫外-远紫外波段大视场多层膜光学技术、极紫外-远紫意见 外波段光子计数成像探测器技术、大温差大运动范围扫描机构技术、核能热源热控技术、极紫外-远紫外波段辐射定标技术。利用该项技术研制的有效载荷，已经在卫星平台和月球表面上实现了对极紫外和远紫外波段微弱目标的高分辨率、高灵敏度成像观测，已经从月球表面上拍摄到国际上第一幅30.4nm地球等离子体层全景图像，在地球极轨轨道卫星上拍摄到地球极光卵图像，在科学研究和国防建设发挥重要作用。 提名该项目为国家科学技术进步奖 二 等奖。 本项目属于空间遥感技术领域，利用该项技术研制的有效载荷，已经在卫星平台和月球表面上实现了对极紫外和远紫外波段微弱目标的高灵敏度成像观测，从月球表面上拍摄到国际上第一幅30.4nm高空间分别率地球等离子体层全景图像，从风云三号D星上拍摄到第一幅高时间分辨率极光卵和电离层图像，为科学研究和空间环境预报提供数据，满足了国家在空间探测领域的重大需求。具体的研究内容和创项目简介 新点如下。 1.极紫外-远紫外波段大视场多层膜光学技术 提出适合空间环境极紫外-远紫外波段小型、大视场、离轴反射光学系统设计方案，突破同时有成像和滤光功能的大相对孔径多层膜反射镜制备技术，解决了大视场和带通成像的技术难题，研制出国际上首台月球环境工作的极紫外相机和首台大视场、高时间分辨率广角极光成像仪。 2.极紫外-远紫外波段光子计数成像探测器技术 1

提出高增益球面像增强器加工方法和光电脉冲信号处理方法，解决了高性能球面微通道板像增强器和感应阳极制备的技术难题，研制出适合月球环境和卫星平台的高灵敏度、高分辨率极紫外波段球面光子计数成像探测器。 3.大温差、大运动范围扫描机构 提出月基大温差、大转动范围机械结构设计方案和装调方法，研制出月基大温差和强辐照条件下工作和存储的精密指向跟踪机构，实现对地指向跟踪；提出一种大视场高精度光学扫描机构设计方案，研制出适合极轨卫星环境大范围扫描机构，实现2分钟内5000km×5000km极区全景成像。 4.核能热源热控技术 提出极紫外相机镜头保护盖做热控开关的核能热源热控方法，发明了一种双备份开关盖机构，解决了月基极紫外相机月夜保温和月昼散热技术难题，为在月球表面-140℃~+100℃大温差范围下工作和存储温度提供保障。 5．极紫外-远紫外波段辐射定标技术 提出极紫外-远紫外成像仪器检测、定标方法，研制出检测、定标装置，解决了不同温度条件下的检测定标问题，为极紫外相机和广角极光成像仪提供准确校正数据；发明平场定标装置及平场定标方法，解决了平场定标问题；提出该波段光电元器件检测定标方法，发明了多层膜反射率测量转动机构，解决了多层膜反射率高精度测量问题。 利用该项技术研制的产品突破了国外的技术封锁，促进了该领域的技术发展，在科学研究、国防建设和经济建设中发挥了作用。探索出一条利用航天技术研发军工和民用产品的路线，实现军民产品深度融合。目前已经获得研制经费3.6亿，预计开发的民用产品将形成年产5000万的产值。该项技术获得了2015年“吉林省科技进步一等奖”，在这项技术研发中申请发明专利26项，授权发明专利19项，在Scientific report、JGR等国内外重要刊物上发表论文66篇。 1、科学成果鉴定 2015年1月20日，由中科院长春分院主持召开了月基极紫外波段成像技术鉴定客观会，由万卫星院士作为鉴定委员会主任。鉴定委员会成员认为：嫦娥三极紫外相机评价 研制难度大，有重大创新，总体技术指标居国际先进水平，空间分辨率等重要指标居国际领先水平，在国际上首次实现了月基定点对地球等离子体层观测。为开展地球等离子体层研究和空间天气预报研究奠定了基础，具有重大的科学价值，应用前2

景广阔。具体见附件5。 2、应用证明-国防科工局 针对空间极紫外、远紫外波段高灵敏度成像等技术难题，中国科学院长春光机所突破了大相对孔径超光滑表面加工与检测、多层膜反射镜制造、光子计数成像探测、大温差和大运动范围结构设计和装调、光电脉冲信号位置处理和计算、辐射定标等关键技术，研制成功极紫外波段高灵敏度相机，灵敏度达0.1counts/R.s.pixel。该成果已经应用于嫦娥三号等空间任务，在轨测试及下传数据分析表明，系统功能正常、性能达到任务要求；获得数据满足科学需求。 该创新成果可应用于探月后期任务、火星探测等深空探索活动，具有良好的社会和经济效益。具体见附件4。 利用空间极紫外-远紫外波段高灵敏度成像技术研制出了嫦娥三号极紫外相机，已经于2013年12月2日发射到月球表面，首次在月球表面拍摄到地球等离子体层产生的30.4nm极紫外辐射图像。利用该项技术研制出的风云三号广角极光成像仪，已经2017年11月15日成功发射到830km的地球极轨轨道，计划11月26日开机，对远紫外极光区域和低纬度地区的电离层区域成像观测。利用该技术研制了高灵敏度双波段太阳盲电晕监测仪，将在高压输电线路、高铁线路和变电设备电晕监测发挥重要作用，预计将会产生5000万以上的年产值，将会产生很好的经济效益。利用该项技术研制出双波段广角极光成像仪，该仪器将安装在风云三号07星上，是在04推广应用情况 应用单位 应用技术 星上广角极光成像仪研制基础上研发的，具有更窄的带宽，获得更高的；具有在轨定标装置，有更高的探测准确性。具体应用情况如表1所示。 表1 具体应用情况统计表 应用起止时间 应用单位联系人/电话 国防科工局月球与深空探测中心/王倩 应用情况 国防科工局 主要知识产权证明知识产权类空间极紫外-远紫外波段高灵敏度成像技术 2009年~2014年 嫦娥三号极紫外相机成功发射，成功 发明知识产权具体名称 国家 授权号 授权日期 证书权利专利发明人 有效状态 编号 人 3

目录 别 发明专利 王孝东，陈波， 王海峰，何有效 飞，刘世界，郑鑫，马月英 何玲平，陈波，王晓光 一种远紫外宽带反射滤光片 中国 ZL201510201704073129.X 05 2440291 长春光机所 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 真空紫外波段成像系统的平场定标装置及平场定标方法 一种大视场高精度光学扫描机构 中国 ZL201210201506536501.2 10 1692188 长春光机所 有效 中国 ZL201310201512517037.7 30 1880076 长春光机所 长春光机所 长春光机所 郭权锋，董吉洪，有效 赵伟国， 李巍 杨亮，李朝辉，乔有效 克，王智，胡庆龙 一种双备份ZL201210201410中国 开关盖机构 279679.3 15 基于FPGA的光子计数型探测器图像生成实现方法 1496882 中国 ZL201410201707558680.9 07 22573 王金玲，宋克非 有效 空间相机高可靠高时效中国 异步串行通讯设计方法 用于软X射线-极紫外多层膜反射率测量的转动机构 基于霍尔传感器定位的活动机构控制方法 一种基于温度水平的空间相机主动热控方法 ZL201410201706250505.3 09 2512511 长春光机所 王金玲，宋克非 有效 中国 ZL201310201508213404.4 19 1756570 长春光机所 刘世界，陈波 有效 中国 ZL2013102016015291.9 13 1917001 长春光机所 于涛 有效 中国 ZL201310201603606231.2 02 1967983 长春光机所 于涛 有效 4

参加项序号 姓名 国籍 职工作完成目起止称 单位 单位 时间 作为空间极紫外-远紫外波段高灵敏度成像技术研究的负责人，组织人员开展关键技术工作，并将这项技术应用到探月二期和风云系列气象卫星有效载荷的工程研制中，担任嫦娥三号极紫外相机和风云三号广角极光成像仪的主任设计师。对本技术 “主要科技创新” 中第1、2、5项做出贡献。 任项目副主任设计师/电子学负责人。针对空间环境变化要求，提出了大温度范围单机冗余策略和活动机构定位组件抗力学设计方主要完成人情况 2 宋中克国 非 员 所 究光机研长春法；解决了光子计数成像探测器高长春光机所 2009.3-2014.11 压供电对微弱光子信号的干扰问题；提出了在轨实时计算磁纬度的优化算法，提高了仪器在轨工作效率和可靠性；优化了探测电路结构提高了仪器探测的动态范围。对本技术 “主要科技创新” 中第2、3项做出贡献。 国家张中3 效国 信 员 中心 在项目中负责极紫外相机的成像性能检测、辐射定标工作；针对副何中4 玲国 平 员 究所 研光机长春长春光机所 2009.3-2014.11 仪器特点，提出极紫外波段的检测定标方法，研制了检测定标设备，完成了极紫外相机的各项性能指标的检测及辐射定标工作，保证了项目的顺利完成。对本技术 “主要科技创新” 中第5项做出贡献。 5

主要贡献 研陈1 波 国 中究长春光机员 所 长春光机所 2009.3-2014.11 研卫星究气象国家卫星气象中心 2009.3-2012.12 负责极紫外相机数据反演，负责广角极光成像仪科学目标提出和数据反演。对本技术 “主要科技创新” 中第5项做出贡献。 副刘中5 世国 界 员 究所 研光机长春长春光机所 2009.3-2014.11 任极紫外相机项目质量师/光子计数成像探测器结构设计师，任广角极光成像仪项目副主任设计师/质量师。运用现代航天质量管理标准保障研制过程中无重大质量事故；设计实现体积小、轻量化、耐高压、抗大量级力学环境及大温差的探测器结构；设计实现超薄滤光片、球面微通道板堆及感应电荷位敏阳极无应力结构支撑。对本技术 “主要科技创新” 中第2、3项做出贡献。 任广角极光成像仪结构主管设计师，研制完成超轻量化、力热稳定性能优异、高可靠性的空间相机结构。对本技术 “主要科技创新” 中第3项做出贡献。 研制了140-180nm宽带反射式滤光片，该滤光片在工作波段140-180nm有平均50%的反射率，在120-137nm和190-760nm波段的反射率得到了有效的抑制；该滤光片性能稳定，耐紫外线辐照。采用降低基片加热温度法解决了滤光片脱膜问题，采用原位预补偿方法解决了滤光片在160nm附近反射率随时间变化问题。对本技术 “主要科技创新” 中第1项做出贡献。 任嫦娥三号极紫外相机副主任设计师，负责结构设计。提出了月基大温差、大转动范围机械结构设计方案和装调方法，研制出月基大温差和强辐照条件下工作和存储的精密指向跟踪机构，实现对地指向调整和跟踪。对本技术 “主要科技创新” 中第3项做出贡献。 首次提出并完成核辐射源作为热控材料，保证CE-3极紫外相机在-180℃的超低温月夜不受损；面对首次着陆月面任务，针对复杂、恶劣的月面环境，成功开展了专门针对CE-3极紫外相机的月尘试验、热真空试验、热平衡试验等，包括部副郭中6 权国 锋 员 究所 研光机长春长春光机所 2009.3-2014.11 副王中7 孝国 东 员 究所 研光机长春长春光机所 2009.3-2014.11 李中8 朝国 辉 研究长春光机员 所 长春光机所 2009.3-2014.11 吴中9 清国 文 研究长春光机员 所 长春光机所 2009.3-2014.11 6

件级、单机级和整星级试验，充分验证了CE-3极紫外相机的环境适应能力。对本技术 “主要科技创新” 中第3、4项做出贡献。 任项目电子学主管设计师。设计实现了高可靠、低噪声、抗干扰性强的空间二次电源子系统，提出了二次电源设计与优化的系统解决方案；设计了实现高稳定、高精度、智能化的滤光片温度控制系统；设计实现了探测器及镜头组件直驱扫描机构的高可靠、高平稳性的驱动控制系统，提出了系统控制程序设计与参数标定的创新方法。对本技术“主要技术创新点”中第2、3项做出贡献。 副张中10 佩国 杰 员 究所 研光机长春长春光机所 2010.7-2014.11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所作为本项目的主要依托单位，对本项目的完成做出了创造性的贡献。 空间-极紫外-远紫外波段高灵敏度成像技术作为长春光机所的重点发展领域，一直得到大力的支持。自上世纪八十年代起开始极紫外和远紫外波段光学研究以来，经过三十多年的研究、发展，已经形成了极紫外-远紫外波段光学系统的研究体系。掌握了极紫外-远紫外波段大视场多层膜光学技术、极紫外-远紫外波段光子计数成主要完成单位及创新推广贡献 像探测器技术、大温差、大运动范围扫描机构、核能热源热控技术、极紫外-远紫外波段辐射定标技术五项关键技术。应用该项技术研制成功嫦娥三号极紫外相机和风云三号广角极光成像仪，并且在国际上首次从月球表面拍摄到地球等离子体层的全景图像。 在本项目实施中，长春光机所在人力、物力和基础保障条件等方面给予了大力的支持，保障了项目组成员顺利开展攻关工作，保障了将这项技术应用到嫦娥三号极紫外相机和风云三号广角极光成像仪工程研制中，保证了工程研制任务的顺利进行。 国家卫星气象中心是中国气象局直属事业单位，作为国家级科技型公益性业务单位，负责拟订我国气象卫星和卫星气象事业发展规划，承担气象卫星应用系统的业务运行和我国在轨气象卫星的运行管理，负责气象卫星应用系统工程建设，从事与卫星气象相关的科学技术研究，开展气象卫星数据与产品的应用和服务，还承担对气象部门进行卫星遥感应用的技术指导等任务。国家卫星气象中心作为本项目的重要合作单位，对本项目完成做出了重要贡献。 7

在本项目研究中，张效信博士作为中科院嫦娥三号极紫外相机科学团队负责人，承担了嫦娥三号极紫外相机的科学算法和数据反演工作；作为风云三号广角极光成像仪应用负责人，提出了广角极光成像仪的科学目标和应用需求，负责广角极光成像仪的数据反演和应用工作。 在本项目实施中，国家卫星气象中心在人力、物力等方面给予了大力的支持，保障了项目组成员顺利开展工作，保障了将这项技术应用到嫦娥三号极紫外相机和风云三号广角极光成像仪工程研制中，保障了工程任务的顺利进行。 序号 合作方式 合作者/排序 陈波/1 宋克非/2 1 共同获奖 吴清文/9 李朝辉/8 刘世界/5 何玲平/4 王孝东/7 合作人关系说明 3 共同文章 2010.12 张孝信/3 陈波/1 月基观测地球等离子体层极紫外辐射特性 空间光学载荷探测器组件抗冲击隔振设计 用于软X射线-极紫外多层膜反射率测量的转动机构 基于PID自整定算法的高精度滤光片热控系统设计 附件21 2 共同知识产权 陈波 /1 刘世界/5 2015.02 一种远紫外宽带发射滤光片 附件1 2015.10 吉林省科学技术奖一等奖 附件30 合作时间 合作成果 证明材料 备注 4 共同文章 吴清文/9 2017.8 郭权锋/6 附件31 5 共同知识产权 刘世界/5 陈波/1 2013.05 附件7 6 共同文章 宋克非/2 2015.3 张佩杰/10 附件31

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