Si Fuqi: Sólo viendo el cielo azul podemos ver el futuro.
El actual proceso de nebulización en algunas zonas de nuestro país está estrechamente relacionado con gases traza, como óxidos de nitrógeno, ozono, compuestos orgánicos volátiles, etc. Para realizar investigaciones en profundidad y resolver problemas que están estrechamente relacionados con nosotros, como la contaminación del aire y el cambio climático global, es necesario medir con mayor precisión la concentración y el flujo de emisiones de gases traza en la atmósfera, para lo cual Sifuqi está trabajando arduamente. .
Antes de los Juegos Olímpicos de Beijing 2008, aunque nuestro país establecía estaciones automáticas de monitoreo de la calidad del aire centradas en las ciudades, monitoreaban el dióxido de azufre (SO2), el dióxido de nitrógeno (NO2) y las partículas respirables (PM10) en el aire. todos los días) y otros contaminantes, pero estos datos de monitoreo no pueden reflejar completamente la verdadera situación de la contaminación del aire, lo que hace que los resultados de la evaluación de la calidad del aire sean inconsistentes con los sentimientos intuitivos del público. En aquel momento, el seguimiento de la contaminación del aire cercano a la superficie no podía satisfacer las necesidades de la investigación sobre el mecanismo de formación, la evolución y el proceso de transmisión de la contaminación del aire, y faltaban tecnologías y métodos de seguimiento regionales y tridimensionales.
Pronto, un equipo de alta tecnología ubicado en el Instituto Anhui de Óptica y Mecánica de la Academia China de Ciencias en Hefei se puso en pie. Con el apoyo de proyectos nacionales de investigación científica, desarrollaron un sistema terrestre de monitoreo en línea de perfil y concentración de columnas de gases traza atmosféricos: el espectrómetro de absorción diferencial de múltiples ejes (MAX-DOAS), que obtuvo la concentración de la columna de gases contaminantes atmosféricos y la vertical. La detección en tiempo real es de gran importancia para estudiar la distribución espacial y temporal y las leyes de propagación de la contaminación del aire regional, y proporciona datos sobre el mecanismo de formación de la contaminación del aire y el proceso de evolución dinámica de los contaminantes.
“En los últimos años, hemos llevado a cabo monitoreos de la calidad del aire exterior en eventos a gran escala como los Juegos Olímpicos de Beijing 2008, la Exposición Mundial de Shanghai 2010, los Juegos Asiáticos de Guangzhou, los Juegos Olímpicos de la Juventud de 2014 y la APEC de Beijing. reunión, y utilizó datos científicos para evaluar el nivel nacional "Entre los diversos medios para medir la contaminación, la detección remota óptica es un método representativo. Puede medir un rango amplio, rápido y tiene muchos componentes. Los datos relevantes obtenidos por el". El equipo de Sifuchi fue adoptado por el departamento de protección ambiental, que no solo se convirtió en la base para formular políticas, sino que también jugó un papel importante en la evaluación de la efectividad de la implementación de políticas.
Además de acompañar los principales eventos nacionales, el espectrómetro de absorción diferencial multieje ha participado en muchas expediciones científicas polares desde 2010, ha llevado a cabo observaciones a largo plazo en la Estación Ártica del Río Amarillo y en la Estación Antártica de la Gran Muralla. y monitoreó el ozono y el halógeno en las regiones polares. Como equipo a largo plazo desplegado en estaciones polares, el espectrómetro de absorción diferencial multieje mide con precisión la tendencia cambiante de la columna de ozono total en las regiones polares, brindando apoyo técnico a la investigación científica polar de mi país. Esta tecnología ganó el primer premio del Premio de Ciencia y Tecnología de Protección Ambiental 2011.
"Estamos monitoreando y necesitamos obtener datos sin procesar de primera mano. Diseñar y desarrollar equipos de monitoreo es nuestra tarea más importante. Con este fin, el equipo de Si no solo es responsable de desarrollar de forma independiente equipos experimentales para el monitoreo". cambios en el entorno atmosférico, y también se conectó con empresas nacionales de protección ambiental para poner los instrumentos en producción. La tecnología de espectrometría de absorción diferencial de imágenes que desarrollaron se ha aplicado de manera innovadora y exitosa a espectrómetros de absorción diferencial de imágenes transportados por el aire para una medición rápida de gases contaminantes regionales. Cooperaron con la empresa para industrializar la tecnología y ahora han promovido varios conjuntos de espectrómetros de absorción diferencial de imágenes aéreas, obtuvieron con éxito información de distribución bidimensional de gases contaminantes regionales de alta resolución y llenaron el vacío en datos nacionales relevantes.
Mientras trabajaba, Sifuqi fue a Alemania para estudiar e intercambiar en la Universidad de Heidelberg durante un tiempo. Alemania es pionera en la observación de gases traza y está por delante de China en términos de equipos, instrumentos, métodos experimentales y experiencia. Hoy en día, el Instituto Anhui de Óptica y Mecánica de la Academia de Ciencias de China ha desarrollado una serie de tecnologías y equipos de monitoreo ambiental altamente sensibles y estables adecuados para las condiciones nacionales de China, brindando soporte técnico clave para la evaluación efectiva, la trazabilidad precisa y la prevención de Contaminación del aire en China. Ahora China y los países extranjeros están básicamente al mismo nivel. Varias generaciones de investigadores científicos han dedicado innumerables esfuerzos a esto, lo que lo conmueve profundamente.
2065438+El 9 de mayo de 2008, el satélite Gaofen-5 fue lanzado con éxito desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Taiyuan. Este es el primer satélite nacional de China que puede detectar eficazmente gases contaminantes atmosféricos. Con él, China tendrá por primera vez datos globales sobre la contaminación del aire desde una plataforma satelital.
Como diseñador jefe de la carga útil del espectrómetro de absorción diferencial de gases traza atmosféricos del satélite Goffin-5, Si está muy entusiasmado. Lleva 8 años trabajando para lograr este día.
Volviendo al año 2010, ese año sucedió algo extremadamente importante: se aprobó la implementación del gran proyecto del sistema de observación de la Tierra de alta resolución (en lo sucesivo, "proyecto de alta resolución"). los 16 grandes proyectos de ciencia y tecnología identificados en el Esquema del Plan de Desarrollo Científico y Tecnológico de Mediano y Largo Plazo (2006-2020). Para llenar el vacío en la observación de la Tierra de alta resolución espectral de mi país, el proyecto especial Gaofen propone claramente una vinculación multisectorial para formar una plataforma de infraestructura nacional e incorporar los satélites Gaofen en la secuencia de satélites de investigación científica. Debido a su buena acumulación en equipos terrestres y aéreos y algoritmos relacionados, el país seleccionó el Laboratorio Clave de Óptica Ambiental Sifuqi para participar en la investigación científica de los satélites Gaofen.
“Comenzamos en 2010 y pasamos ocho años construyendo una carga útil satelital, que es el espectrómetro de absorción diferencial de gases traza atmosféricos (EMI)”. En cuanto al equipo satelital, Si Fuqi nunca lo había hecho antes. Sólo ha fabricado equipos terrestres y equipos aéreos, que son muy diferentes. Los equipos satelitales enfatizan la confiabilidad y no pueden recibir mantenimiento ni reparación. Debe hacerse bien la primera vez y los requisitos de ingeniería son muy altos. Este es un desafío completamente nuevo para Si Fuqi y también es una tarea extremadamente importante y necesaria.
En Europa, en 1995 se lanzó con éxito el primer satélite capaz de medir los gases contaminantes del aire. A partir de ahora, Europa podrá utilizar datos satelitales para observar las condiciones globales de contaminación del aire. China lanzó con éxito el satélite Goffin-5 en 2018, una diferencia horaria de 23 años. Especialmente en las negociaciones internacionales, China ha sido criticada por no tener sus propios datos de observación y por no poder opinar.
Pero con EMI, todo es diferente. Un mes después del lanzamiento exitoso del satélite Goffin-5, el personal relevante dibujó un mapa de contaminación global basado en los datos que envió. Los chinos finalmente tienen su propio sistema global de observación de la contaminación del aire. Y el corazón colgante de Sfuqi finalmente pudo aliviarse. "Estaba nervioso antes de que Atlas regresara porque no sabes cómo será el lanzamiento. Aunque hemos pasado por varias pruebas en tierra, esta es la primera vez que hacemos esto. Se desconocen muchas cosas y el La presión sigue siendo grande”.
Hasta el día de hoy, a S. Fuqi todavía le resulta difícil recordar este proceso desde el principio. "Como era la primera vez que lo hacía, hubo muchos problemas. Cuando presioné la calabaza, salió una calabaza y estaba un poco confundido, pero como había problemas constantes, siguió avanzando, constantemente". descubrir y resolver problemas. Si Fuqi y su equipo no solo fabricaron equipos de hardware, sino que también llevaron a cabo la investigación y el desarrollo de software de procesamiento de datos en el período posterior. Desarrollaron software de procesamiento comercial de datos de nivel 0.1 y lo implementaron en el Centro de aplicaciones de satélites de recursos de China, logrando resultados reales. tiempo de producción en masa de productos de nivel 1 y distribución rápida a los usuarios de protección ambiental, meteorología y otras industrias. Sobre esta base, elaboraron un mapa de distribución global de dióxido de nitrógeno. "Según la jerga, este es el primer mapa de distribución global de dióxido de nitrógeno producido por equipos de producción nacional", dijo con confianza Si Fuqi.
En la actualidad, la carga útil EMI sigue siendo la carga útil con la resolución espectral más alta en las bandas de luz ultravioleta y visible en mi país, y también es la primera carga útil para observar gases contaminantes atmosféricos en mi país. Después de esta batalla, el Instituto Anhui de Óptica y Mecánica de la Academia de Ciencias de China se convirtió oficialmente en miembro del "Club Aeroespacial".
La carga EMI actualmente en línea ha satisfecho inicialmente las necesidades del Ministerio de Ecología y Medio Ambiente y otros departamentos de datos sobre la contaminación del aire, cambiando la situación en la que dichos productos están restringidos por países extranjeros. Sin embargo, Sfuqi no quedó satisfecho con esto. Él es muy consciente de que todavía existen diferencias con las cargas útiles extranjeras y otras necesidades de los usuarios. Existe una necesidad urgente de desarrollar cargas útiles satelitales dedicadas a la vigilancia del medio ambiente atmosférico para mejorar la resolución espacial y temporal de los productos de datos, medir componentes atmosféricos como los compuestos orgánicos volátiles y el ozono troposférico, proporcionar a los usuarios productos de datos satelitales precisos y cultivar Instrumentos de teledetección óptica ambiental Proporcionar soporte técnico para industrias estratégicas emergentes, como aplicaciones de productos de datos satelitales, etc. No estarán ausentes en esta “batalla por defender el cielo azul”.
Actualmente, el equipo de Sifuqi cuenta con más de 20 empleados regulares y más de 20 personas están estudiando doctorados y maestrías. El personal científico y tecnológico joven y de mediana edad menor de 45 años representa el 90% de todo el personal profesional y técnico, y sus especialidades incluyen física atmosférica, ciencias ambientales, óptica, electrónica, instrumentos de precisión y otros campos.
En los últimos cinco años, el laboratorio ha agregado más de 35 millones de yuanes en activos fijos, que incluyen principalmente sistemas de prueba de simulación de alta y baja temperatura en vacío, sistemas de calibración de radiación/espectro ultravioleta profundo y otros equipos. El área es de más de 2.000 metros cuadrados, de los cuales 10.000 son casi 5 millones de metros cuadrados de sala limpia óptica Clase 1, 50 metros cuadrados de sala limpia óptica Clase 1000 y 200 metros cuadrados de laboratorio de montaje y equipos electrónicos antiestáticos.
Un buen equipo no puede detener la investigación científica. "Basándonos en la carga útil de EMI, creamos la carga útil EMI-II, que duplicó la resolución espacial de los 48 kilómetros anteriores a 24 kilómetros. La carga útil se transportó en tres satélites, incluido el satélite "Goffin 5" 02 y el Observatorio del Medio Ambiente Atmosférico. Se espera que este año se lancen dos satélites. Además, el equipo también ha producido cargas útiles de monitoreo de gases contaminantes atmosféricos de alta precisión con una resolución espacial de 7 kilómetros y 7 kilómetros. Al mismo tiempo, la carga útil tiene una función de observación de límites y puede proporcionar resultados del perfil de gases contaminantes con una resolución vertical de 1 km, proporcionando datos satelitales de alta calidad a usuarios como el Ministerio de Ecología y Medio Ambiente, y promoviendo el desarrollo de mi industria de instrumentos ópticos de teledetección de monitoreo ambiental del país. Este es también el nivel más avanzado del mundo y se espera que se lance en 2023.
Para lograr el liderazgo, Sfuqi siempre presta atención a la última tecnología extranjera. "La tecnología de órbita alta ahora se ha desarrollado internacionalmente. En comparación con las cargas de órbita baja, las cargas de órbita alta tienen una mayor resolución temporal. Actualmente, el primer satélite de monitoreo de gases contaminantes atmosféricos de órbita alta del mundo se fabrica en Corea del Sur y se llama GEMS. pero sus datos aún no se han divulgado en su totalidad. Todavía es un lugar común decir que la contaminación del aire proviene de China y que China tiene una gran influencia en Corea del Sur. "Por lo tanto, es necesario superar los problemas de desarrollo de las plataformas de órbita alta. cargas útiles de teledetección atmosférica y lograr una distribución global y regional y perfiles verticales de gases contaminantes. La alta resolución espacial y temporal y el monitoreo de líneas de teledetección de alta precisión son los planes clave del equipo en los próximos cinco años. "Durante el período del '14º Plan Quinquenal', si podemos hacer uno o dos bien para que China pueda opinar e identificar con precisión las fuentes de contaminación, será el éxito de nuestro equipo y una contribución al país. "Esta es la expectativa de Si Fuqi y también la expectativa de generaciones de investigadores.
Si, investigador, supervisor de doctorado, se dedica principalmente a la investigación sobre procesamiento óptico de información, métodos de monitoreo óptico y espectral de gases traza. En 2006, recibió un doctorado en Óptica del Instituto de Óptica y Mecánica de Anhui de la Academia de Ciencias de China. Una vez trabajó en la Universidad de Chiba y la Universidad de Heidelberg en Alemania.
Hemos estado involucrados en la investigación sobre tecnología de monitoreo de detección remota óptica durante 10 años. Muchos logros de investigación científica han pasado la evaluación, se han autorizado 27 patentes de invención y se han publicado más de 140 artículos. Ganó el segundo premio del Premio Nacional de Progreso en Ciencia y Tecnología, el primer premio del Premio Nacional de Ciencia y Tecnología de Protección Ambiental, el primer premio del Premio Provincial de Ciencia y Tecnología de Anhui y el Fondo Provincial para Jóvenes Destacados de Anhui.
Como diseñador jefe de la primera carga útil de monitoreo de gases traza atmosféricos basada en satélites de China, fue responsable del desarrollo y operación en órbita de la carga útil, y obtuvo con éxito el primer mapa de distribución global de nitrógeno por satélite nacional. dióxido de carbono y otros gases contaminantes atmosféricos, cambiando la situación actual en la que los datos de distribución de gases contaminantes atmosféricos a bordo están restringidos por países extranjeros. Las principales direcciones de desarrollo actuales son la investigación sobre la tecnología de medición de gases traza en las bandas de luz ultravioleta y visible, la implementación y aplicación de las tecnologías mencionadas en plataformas terrestres, espaciales y satelitales, y la investigación sobre la medición de la radiación ultravioleta.