陸嫵:為航天器打造抗輻射“鎧甲”
11月26日,在中國科學院新疆理化技術研究所實驗室裡,63歲的研究員陸嫵正俯身觀察一台精密設備的屏幕。屏幕上,細微的數據曲線如心跳般起伏——這是又一款即將奔赴太空的國產芯片在接受嚴酷的“體檢”。
“太空中充滿了高能射線粒子,就像無形的‘子彈雨’。”陸嫵解釋道,目光始終沒有離開屏幕,“我們的工作,就是為航天器的‘大腦’和‘心臟’打造堅固的抗輻射‘鎧甲’,確保它們在極端環境下依然能穩定工作。”
這位與芯片輻射效應“較勁”了40余年的科學家,剛剛獲得2024年度自治區科學技術突出貢獻獎。對她來說,這只是40余年攻堅路上的又一個腳印。
時間回溯到1984年,剛從新疆大學畢業的陸嫵來到中國科學院新疆理化技術研究所,面對的是我國航天領域電子器件抗輻射加固技術的一片空白。
“當時我國的科技發展面臨著西方國家的嚴密封鎖和禁運。從電子器件、集成電路到航天科技等所有相關領域均需白手起家、自力更生。而航天電子器件的抗輻射性能評估與抗輻射加固關鍵技術更是匱乏。”陸嫵說。
她依然記得第一個重大挑戰——為“東方紅三號”通信衛星研制抗輻射芯片。“那是國內首顆長壽命通信衛星,對芯片可靠性要求極高。”陸嫵說。她和團隊從最基礎的鋁柵CMOS電路入手,在簡陋的實驗條件下,一遍遍測試、分析、改進。
“就像醫生治病,必須先找到病因。”陸嫵打了個比方。最終,她的團隊與器件廠家合作,成功研制出我國首批抗輻射加固CMOS集成電路,讓28個品種的星用電路首次實現國產化。
實驗室裡,陸嫵向我們展示了一個不起眼的小芯片:“這是當前研究的重點——解決太空低劑量率輻射對芯片的‘慢性損傷’問題。”這個被稱為ELDRS效應的難題,曾長期困擾國際航天界。太空輻射劑量率極低但作用時間漫長,某些芯片在這種環境下反而更脆弱。如何在地面實驗室快速評估這種“慢性病”,是全球航天領域科學家面臨的共同挑戰。
經過20多年攻關,陸嫵帶領團隊創建了一套獨特的變溫加速評估方法,把需要數月或者數年才能完成的評估,縮短到了十幾個小時。
這項“新疆方案”獲得了國際同行的高度認可,被稱為解決該難題的“最有效方法”,已廣泛應用於“嫦娥”“天問”等重大航天工程。
在另一間實驗室內,團隊成員正在操作國內唯一的低劑量率輻照裝置。“這是我們的‘寶貝’,可以模擬真實的太空輻射環境。”陸嫵笑著說。
40余年間,她的研究從微米級芯片延伸到納米級,從數字電路拓展到模擬電路、光電器件、鍺硅器件等。每一個突破背后,都是國家戰略需求的召喚。
“最近我們正在攻關新一代光電器件的抗輻射技術。”陸嫵指著正在測試的CMOS圖像傳感器說,這是衛星的“眼睛”,其成像質量直接關系到航天任務的成敗。
雖已年過花甲,陸嫵依然每天早早來到實驗室。“陸老師總是第一個到,最后一個走。”她的學生告訴記者。
截至目前,陸嫵已培養38名研究生,多數已成為國內航天領域的骨干。在她的帶領下,一支百余人的科研團隊在新疆扎根成長,成為國家戰略高技術領域的重要力量。
窗外,夕陽映照著天山積雪。實驗室內,陸嫵又開始了新的實驗。“太空環境在不斷變化,我們的研究永無止境,就是要讓中國航天器飛得更穩更遠。”她說。
在浩瀚星海與西北大地間,陸嫵用40余年的堅守,為中國航天器打造著可靠的抗輻射“鎧甲”。(謝慧變)
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