大皖新闻讯 今年9月10日，来自国家航天局的消息，我国探月工程四期任务已获国家批复，目前进展顺利。记者了解到，从探月工程一期开始，中国电科第16所低温电子团队研制的特种低温接收机就参与其中，为地面测控和通讯系统装上了“顺风耳”，精确接收远至上亿公里之外的微弱信号。据悉，这一“安徽造”的高精尖技术未来还将在我国探月工程四期、以及小行星探测等深空航天探索中，不断发挥作用。

工作人员装配测试低温接收机。

助力探月工程接收遥远深空信号

2020 年11 月24 日，我国探月工程第三步收官之战的嫦娥五号月球探测器在海南文昌发射场发射成功，标志着我国探月工程重大科技专项“绕、落、回”三步走发展战略圆满完成。

中国电科第16 所研制的特种低温接收机，采用低温制冷的方式，通过物理极限大幅降低电子器件的热噪声，使接收系统获得“超级灵敏度”，为地面测控和通讯系统装上了“顺风耳”，精确接收远至上亿公里之外的微弱信号。

中国电科第16 所低温电子事业部主任陆勤龙介绍，作为国内唯一一家低温接收机研制单位，16 所2020 年交付由19 套低温接收机系统组成的全系列低温接收机，应用于探月工程的测控系统和地面应用系统，在信号接收方面不断发力。

“我们研制的低温接收机参与嫦娥五号任务测控系统和地面应用系统，还应用在深空测控网、VLBI 测轨分系统天马、南山、密云、昆明、佳木斯、喀什和内务肯站，以及地面应用系统数据接收分系统密云和昆明站。”

陆勤龙介绍，早在2005 年我国探月一期工程开展期间，中国电科第16 所低温电子接收机就开始参与地面测控工作，包括“嫦娥一号”从距离地球38 万公里的环月轨道将第一张月面图像的传回，都有低温接收机的“功劳”。

可把环境温度降到零下253摄氏度

那么这个听起来非常“高大上”的设备到底长什么样，又是如何为遥远的外太空服务的？日前，记者来到中国电科第16 所探访。在装配车间里，工作人员正在对一个煤气罐大小的金属装备进行装配调试，这就是在深空信号接收中发挥作用的“神秘主角”。

说到低温接收机，陆勤龙拿人们常见的空调打个了比方。“空调制冷机的物理学原理就是通过对空气压缩膨胀，产生冷热的环境。”低温接收机的原理大致相同。这意味着经过一系列的反应，科研人员可以把周遭的环境温度降到零下253 摄氏度，这是仅比绝对零度高一点的极致低温。

与近地的航天不同，月球距离地球有38 万公里，火星探测最远的测控距离达到4 亿公里，遥远的信号传输到地球就非常微弱了。陆勤龙告诉记者，深空信号的探测可以通过提高接收天线的器件的水平实现，但材料工艺是有限制的，如果还想继续提高，就需要把操作的空间交给低温接收技术了。

据介绍，电子元器件的热噪声是随着环境温度相关的，环境温度越低，热噪声水平就越低，就意味着灵敏度越高，对微弱信号的感知能力就越强。“温度降下来了，根据噪声机理，淹没在下面的微弱信号就能浮现出来，被人们所接收。”借助接收到的信息，科学家们才有机会展开进一步的研究。

不断突破完成核心器件国产化

2010 年从中国科大硕士毕业，陆勤龙躬耕在低温电子领域已有12 年。如今已是低温电子事业部负责人的他坦言，他们这支队伍就是站在前人的肩膀上，以探月工程为需求牵引，对低温接收机技术不断创新研发，努力将我国的低温电子领域技术从空白推到了世界前列。

从2013 年开始，为了实现关键核心元器件国产化的突破，他们开始一段长达近三年的沉潜与尝试。

“一开始我们也很茫然，就广泛地去选一些国产的芯片来做低温下的测试，发现都失败了。那就只能是我们自己去设计，然后去找工艺线生产。”陆勤龙说，作为一门小众的低温精尖产品，市面上的常温工艺生产线无法满足参数需求，他们需要重新设计建模测量，把符合低温电路的参数模型给提取建立起来，“从底层再走一遍”。

让人欣慰的是，有了这些脚踏实地的原创性探索，在国家探月工程三期开展期间，这支平均年龄在38 岁以下的团队，就已经实现了包括低温放大器等在内的核心器件国产化，实现了核心技术的自主可控。

目前，团队有研发人员80 余人，其中获国务院政府特殊津贴1 人，研究员级高工7 人，高级工程师30 人，高级及以上职称占比48%，近年来获得安徽省、工信部、集团公司、军队等省部级科技进步奖20 余项。他们聚焦低温电子学在电子信息领域的前沿技术需求，以电子器件热噪声的温度特性、超导零电阻特性、超导温度转变特性为理论基础，着重开展77K 到绝对零度深冷范围内材料与半导体器件的电子学特性及其应用、极微弱信号探测和接收技术研发、产品研制和成果转化。

未来继续服务国家重大工程项目

记者了解到，不仅是探月工程，由他们团队研发的接收机服务还应用于火星探测、中国天眼等国家重大工程项目。

针对火星探测对微弱信号高灵敏度接收需求，团队首次将低温低噪声放大器、超导滤波器等低温电子器件应用到地面测控及应用系统数据接收系统中,研制了S/XKa频段低温接收机。等效噪声温度等核心指标达到国际先进水平，大幅提升接收系统测轨精度和数据传输速率。已应用到喀什、佳木斯等3个深空测控站，上海天马、北京密云等4个VLBI测控站和天津武清等2个地面应用系统数据接收分系统中，成功保障了着巡组合体的测控与火星车的数据接收任务。

此外，为了满足中国天眼——贵州500 米口径球面射电望远镜(简称FAST )对脉冲星、中性氢谱线等微弱射电信号的观测需求,团队突破了超宽带低温低噪声器件设计、大口径馈源制冷集成等关键技术，在国内首次研制出超宽带低温接收机,等效噪声温度等核心指标达到国际先进水平，替代同类型进口产品，有力保障了FAST 对近500颗脉冲星的发射和观测任务。

如今，中国电科第16 所低温电子事业部研发的一百多套低温接收设备，正运行在深空探测、天文台等领域。陆勤龙透露，他们的技术未来还将继续服务国家的航天项目，包括探月工程四期、小行星探测等领域，为航天事业发展不断贡献科技力量。

大皖新闻记者 陈牧 摄影报道