蛟龙二号

日前，中科院沈阳自动化所作为技术总体单位研制的“潜龙二号”自主水下机器人(AUV)圆满完成了中国大洋第40航次试验性应用任务。　　在本次海上作业中，“潜龙二号”团队实现了多个重要突破。如实现了深海近海底高精细地形地貌快速成图，发现多处热液异常点，获得洋中脊进海底高分辨率照片300多张，取得我国大洋热液探测的重大突破。可以说，“潜龙二号”西南印度洋试验性应用的成功，填补了我国深海硫化物热液区自主探测技术装备的空白。　　那么，“潜龙二号”圆满返航的背后，有哪些不为人知的秘密呢?在为期三个多月的海上科研中，发生了哪些故事?日前，《中国科学报》记者到中科院沈阳自动化所，对“潜龙二号”团队成员进行了采访。　　从淡水到深海　　“潜龙二号”，是我国自主研发的“4500米级深海资源自主勘查系统”的代称。它是“十二五”国家“863”计划——深海潜水器装备与技术重大项目的课题之一。　　中科院沈阳自动化所研究员、水下机器人研究室总工刘健告诉《中国科学报》记者，该课题总体目标为自主研制一套4500米级AUV系统，并以此为平台，集成热液异常探测、微地形地貌探测、海底照相和磁力探测等技术，形成一套实用化的深海探测系统，并培养一支装备操作维护队伍，进行多金属硫化物等深海矿产资源勘探作业。　　“这项工作由中国大洋矿产资源研究开发协会作为用户单位组织实施，我们所与国家海洋局第二海洋研究所等单位共同研制。”刘健介绍，2012年初科研人员开始进行研制。2014年10月，“潜龙二号”完成了总装联调和检测工作。“之前‘潜龙一号’也是由我们来完成。多年技术的积淀，使我们的研发任务能够迅速推进。”　　2014年11月，“潜龙二号”在浙江千岛湖先后开展了两次湖上试验，累计下水147潜次。　　2015年夏季，“潜龙二号”从淡水试验走向南海海试，国家“863”组织6名专家全程跟随，对其性能、指标进行全面考核，最终以高分过关。　　2015年12月中旬，“潜龙二号”团队从三亚起航前往西南印度洋，参加中国大洋第40航次试验性应用任务。在这项为期近3个月的航程中，“潜龙二号”团队完成了两个阶段的作业。　　“一个是验收试验，另外一个是试验性应用。在第一航段的验收试验中，潜水器共8次下潜，完成了验收试验规定的所有考核项目，高分过关。”刘健说，“一般而言，科研人员的任务就到此为止了，但我们马上又让水下机器人直接进入应用阶段，这在众多‘863’任务中还是首次。”　　多项突破性进展　　验收试验阶段和试验性应用阶段有什么区别呢?中科院沈阳自动化所副研究员赵宏宇告诉《中国科学报》记者，在第一阶段的西南印度洋中脊热液区大洋探测中，“潜龙二号”获得的断桥、龙旂热液区的近海底精细三维地形地貌数据等，和以往数据相对比都很吻合，这证明了“潜龙二号”的可靠性。　　而在第二阶段的8次下潜中，“探索的完全是未知海域，人类在此之前完全没有涉足过，地形复杂，难度极大”。尽管如此，“潜龙二号”团队依然取得了多项重大突破。　　在第一阶段，“潜龙二号”首次使用我国自主知识产权的AUV进行洋中脊热液区大洋探测任务，发现断桥、龙旂热液区多处热液异常点，获得300多张洋中脊近海底高分辨率照片，取得我国大洋热液探测的重大突破。　　在第二阶段，“潜龙二号”完成了7个长航程探测任务，累计航程近700公里，探测面积达218平方公里，同时发现多处热液异常点。其中，单次下潜最大探测时间达到32小时13分钟，最大航行深度超过3200米。本航段“潜龙二号”连续4个长航程成功探测成绩也创下了我国深海AUV之最。　　“这次海上应用中，我们实现了很多技术上的首次。”刘健介绍。如“潜龙二号”首次采用全新非回转体立扁形设计和推进器布局，增强了潜水器的机动性能 首次采用基于前视声呐的避碰控制方法，大大提高了障碍物的有效识别能力，实现了复杂海底地形条件下的有效避碰控制 国内首次在AUV上安装了磁力探测传感器，实现了近海底高精度磁力探测等等。　　“‘潜龙二号’为我国开展深海资源大范围精细探测提供了重要技术装备，标志着我国深海资源勘查装备已达到实用化水平，使我国自主水下机器人技术及产品跨入了国际先进行列。”刘健说。　　难忘的深海之旅　　“潜龙二号”西南印度洋试验队共有17人，核心研发人员约10人，其他以应用人员为主。从2015年12月到2016年3月10日，“潜龙二号”团队在茫茫大海上度过了近三个月难忘的时光。　　这是一支年轻的队伍，平均年龄在35岁以下。除了刘健在多年以前有过类似的深海航行，其他队员在此次航行之前并没有在大洋上待过这么久。　　科研人员的海上之旅，绝大部分时间都处于忙碌状态。在“潜龙二号”没有下水作业的时候，大家要负责进行设备维护和数据分析工作 “潜龙二号”在水中作业期间，大家轮流值班，通过显示屏监测水下机器人的举动 “潜龙二号”上船后，大家下载其获得的数据并及时分析，同时进行机器人的电池更换等工作。　　三个月的时光，对于年轻人来说，其实最难的是通讯不畅。“这些‘80后’的小伙子，基本都是独生子女，上有老下有小。一走这么长时间，家里很多事情都没法管，其实挺不容易的。”赵宏宇说，为了完成“潜龙二号”的海试，大家都牺牲了很多。　　“长期以来，我们对于海洋权益的关注度不够，开发也落后于他国。”刘健说，随着经济的发展，海洋权益、海底矿藏对中国的发展将会越来越重要，这也需要我国有与之配套的科研研发实力与深海装备。在向深海进军的道路上，中科院的科研人员将会继续努力。

6月24日拍摄的北京航天飞控中心大屏幕显示,神舟九号与天宫一号再次形成组合体,首次手控交会对接成功。图为航天员庆贺对接成功。 　　6月24日,“蛟龙”号载人潜水器结束7000米级海试第四次下潜试验,安全返回试验母船。此次下潜最大深度达7020米。图为三位试航员走出“蛟龙”号载人潜水器后手举国旗挥手致意。 　　素以谦和、内敛为美德的中国人，似乎在不经意之间把“上天”、“潜海”两件事安排在了同一时间。假如不是这样，上半年做一件，下半年做一件，那么今年中国就会多出两个节日的狂欢。可是，偏偏就在端午节前后不紧不慢地一起做了。 　　两件事看似毫无关联，一边厢忙天，一边厢忙海 交通工具各异，长征二号F运载火箭发射神舟九号飞船直奔天宫一号，向阳红九号搭载蛟龙号有海洋六号相伴远航大洋 两拨英雄分归两处，中国人民解放军航天大队的三位航天员，国家海洋科考系统的三位深潜试航员，从未谋面素昧平生……可是，一个两千多年的古老节日，却把他们连成了一气。 　　于是，在中国传统的端午节前后，全世界都在仰以观天、俯以察海，仰俯之间看到的是中国生命的张扬。 　　以一己之生命，就为整个民族创造了一个节日的屈原，“游于江潭，行吟泽畔”昂首“问天”，长啸“九歌”。既然“举世皆浊，众人皆醉”，那么，干脆就以自己的生命铺展开一次生命的张扬。“安能以身之察察，受物之汶汶者乎?宁赴湘流，葬于江鱼之腹中。安能以皓皓之白，而蒙世俗之尘埃乎!”相信，第一批把粽子投入汨罗江的人们，一定是为诗人而哭泣的。今天端午，手中的粽子、江里的龙舟都是透着一派喜庆。两千多年，一个伟大生命的张扬，愣是把一己之沉冤熬炼成民族之补药，愣是把千百之悲哀吟诵成亿万之狂欢。 　　两千多年了，“曰遂古之初，谁传道之?上下未形，何由考之?冥昭瞢闇，谁能极之?冯翼惟像，何以识之?”且慢且慢，屈子有魂请来天宫一号，让我们细细作答。 　　两千多年了，投身汨罗江屈子，早该随波逐流进入了大海，“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。”今天，我们的求索之路已达7000米大洋底部。欢迎欢迎，屈子有魂，请来蛟龙号，与我们促膝而谈。 　　画一个圆圈，圈内是科学，圈外是未知。圆圈越大，科学越多，未知也就更多!生性浪漫的中华民族，有多少人沉迷于对未知的求索啊。庄子云：“吾生也有涯，而知也无涯，以有涯随无涯，殆已。”是啊，想以个体有限的生命，去追求无涯的未知，肯定是个失败的悲剧。但是，以一个民族前赴后继生生不息的生命，去追求宇宙大地云水之间未知的世界，就是一种宏伟壮美的生命之张扬。 　　于是，在今年的龙舟赛后，我们就看到这样一个神奇的场景，公元2012年6月24日中午，中国航天员在操纵飞船实施手控交会对接，他们专注于眼前的电视图像，在神九飞船和天宫一号飞行速度每小时超过上万公里时，根据实时传输的数据，根据距离、高度、轴线差别、相对速度等进行准确计算，调整着速度角度及姿态的变化，让两个航天器的十字瞄准器一点点逼近重合。此刻，对接要求接近的相对速度是0.2米/秒，角度偏差1°之内，横向偏差在0.2米到0.3米。靠近靠近再靠近，好!天衣无缝准确无误对接成功! 　　就在同一天的早上，蛟龙号深潜马里亚纳海沟，第四次下潜试验中成功突破7000米深度，再创我国载人深潜新纪录。当蛟龙号到达6900米时，母船向阳红九号指挥部里，全体人员都屏住了呼吸，当深度表超越了7000米，到达坐底深度7020米，仪器显示所有人员和设备状态正常时，指挥部的掌声欢呼声直达海底!蛟龙号潜航员叶聪、杨波、刘开周在海底向九天之上的神舟九号祝福：祝愿景海鹏、刘旺、刘洋三位航天员与天宫一号对接顺利!祝愿我国载人航天、载人深潜事业取得辉煌成就!中午，完成受控对接的景海鹏、刘旺、刘洋三位航天员在天宫一号也向五洋之下的蛟龙号三位潜航员表达了祝福和敬意! 　　从1957年人类第一颗人造卫星飞向太空，人类射向太空的各式航天器已达6000多个 自1959年法国研制的SP-350潜水器下水，人类对于海底世界的探索，已有4个国家达到万米的深度……今天，中国的载人飞船和载人深潜，双双进入了世界前五。就其工作功能而言，中国的蛟龙号深潜器，甚至堪称世界第一。 　　从1999年11月20日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号试验飞船在酒泉起飞，21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆。到今天“神九”载人与“天宫”对接，中国已经飞升了9艘飞船，其中3次载人航天，只用了不到13年的时间。而载人深潜挑战7000米深海，从可行性研讨，编写完成7000米载人潜水器总体方案，到最后启动实施，仅仅不到2年的时间。 　　就这样，中国生命的纹理上，一天一海的两条事业线，在2012年的端午节前后，圆融交会了。高天深海，让全世界看到了中国生命的张力，看到了中国生命的形态：就是在这些年，中国生命中需要财富，于是中国就有了全世界最大的经济发展规模 中国生命中需要速度，于是中国就有了全世界一流的高速铁路 中国生命中需要察微，于是就捕捉了中微子的“第三种振荡模式” 中国生命需要创新，于是中国就有了一个崭新的时代纪元…… 　　兼容并包，博采众家之长 千锤百炼，不移鸿鹄之志。笔者在神舟七号飞天时，曾撰文写道，“支撑他们的有些东西是五千年亘古不变的，有些东西是几百年贯穿始终的，有些东西是几十年坚如磐石的!依靠着这些东西，他们曾经面对整个西方世界的封锁和打压，威武不能屈 他们曾面对三年自然灾害的饥饿和灾难，贫贱不能移 他们又面对开放引进带来的繁荣和诱惑，富贵不能淫!”这些东西就是中国生命的特质。三人行必有我师焉，学遍世界依然中国心 他山之石可以攻玉，上天入海还是中国魂。 　　固然，从人类越来越奇缺的资源角度考虑，太空有微重力资源、超高真空资源、无限的能源和物质资源，还有那广袤无垠的空间资源 海洋蕴藏着大于陆地两倍的各类资源，探明储量在1亿吨以上的油气田70%都在海上，其中一半又都在深海…… 　　然而，中国科学家的追求并非区区功利，笔者在随海洋六号赴大洋科考时，发现科学家们兴趣更多的是对深海资源的保护与探索。神舟九号与天宫一号的手动对接，让我们感到的是一种驾驭的力量与乐趣，而不是一种攫取的功利与自得。如教育家陶行知所言，“捧着一颗心去，不带半根草回。”就此而言， 1969年美国阿波罗11号登月后, 据说宇航员阿姆斯特朗宣布:“月球属于全人类。”是不是有点小家子气了，月球以及宇宙中的一切都不应该属于人类，也不会属于人类。人类不能再把地球上的物欲带到太空和深海! 　　中国的宇航员和深潜员体现着中国生命的好奇和浪漫，他们只是求知、求真、求解、求爱……所以，他们就把中国生命的伟力和魅力，张扬到了高天深海!

在浩瀚的太空中，天宫二号正翩然翱翔。作为我国首个真正意义上的空间实验室，天宫二号上要进行各类空间科学实验与探测项目，多家单位负责研发的14项应用载荷，将在这个太空实验室中大显身手。它们有的要探索宇宙最深处的奥秘，有的要观测地球上的海洋和大气，有的要解决未来长途太空旅行时的食物供给问题̷̷　　天宫二号里有哪些科学神器?且随《经济日报》记者一探究竟!　　综合材料实验装置：　　天宫二号中有一只神炉，它叫“综合材料实验装置”，由中国科学院上海硅酸盐研究所牵头，联合国家空间科学中心、兰州技术物理研究所共同研制。　　这套多功能的通用型材料科学实验装置，由“材料实验炉”“材料电控箱”和“材料样品工具袋”三个单机构成，总重约27.6公斤，最大功耗不到200瓦，却能实现真空环境下最高950摄氏度的炉膛温度，足以将玻璃或银条熔化。　　它要“炼制”18个实验样品，每个样品都很“个性”，对炉子要求都不同。为此，“神炉”引入了多项自主知识产权的创新技术，解决了多温区加热、低功耗下的升温保温、温度的精确控制等难题，让它能炼制复合材料、金属材料、有机高分子材料和晶体材料等很多神奇材料。　　它炼制的宝贝有啥神奇之处?太空中生长的晶体，探测能力让地面生长的晶体望尘莫及。比如，普通CT检查一般只能确定直径2毫米以上的肿瘤病灶，对于一些微小早期病灶视而不见，而安装了太空产闪烁晶体的CT探测精度则会大大提升，真正做到上医治未病。　　天宫二号伴随卫星：　　一个好汉三个帮，天宫二号也有如影随形的小伙伴。　　天宫二号伴随卫星是一颗微纳卫星，由中科院微小卫星创新研究院研制，是天宫二号试验任务的一部分。它搭载了多个试验载荷，具备较强的变轨能力，能灵活机动地开展空间任务。　　这个天宫二号的小伙伴，将承担哪些任务?　　它是特技师。伴随卫星在轨期间将开展伴飞试验，从天宫二号在轨释放，在空间轻松上演自由贴近、远离的华丽动作大戏。同时配合空间站开展多平台间的协同试验，拓展空间应用。　　它是护航员。伴随卫星具备高分辨可见光相机和宽视场仿生鱼眼红外相机，能全天时多角度监测空间碎片或温度异常等空间站的潜在危险。它可作为主航天器的安全辅助工具，对主航天器进行工作状态监测、安全防卫。　　它是摄影家。伴随卫星搭载了高分辨率全画幅可见光相机，未来将在空间绕飞试验过程中对天宫二号与神舟十一号飞船组合体进行高分辨率成像，成为天宫和神舟这对国民CP的自拍神器。　　宽波段成像光谱仪：　　天宫二号有个高定款数码相机，能同时拍出可见光、红外、光谱、偏振4种照片，它叫“宽波段成像光谱仪”，由中科院上海技术物理研究所的科学家团队耗8年心血研制而成。　　这款太空相机，将原定的2款不同功能太空相机合二为一，省空间、降重量，功能却不弱反强。国际上，在一台仪器上开启可见近红外高光谱成像与短波红外、热红外多光谱成像，同时兼具偏振探测功能的“智慧锐眼”，这是第一次!　　它有两大任务。一是看海洋。它可以准确观测海洋的水色和水温。它提取到的海水叶绿素、色素浓度等信息，不仅可以准确监测到发生在任何海域的赤潮现象，还可以判断出这片海域的浮游生物量和初级生产力，指导渔民出海作业。它可以探测水温、海冰和洋流信息，且具备很高的水温变化探测灵敏度，大约是1摄氏度的1/40，比我国现有的海洋遥感器的探测灵敏度高了好几倍。　　二是看大气。由于光的偏振特性对大气粒子具有独特敏感性，偏振成像可获得大气气溶胶和云粒子的很多关键性能参数，对气象预报、气候预测有重要价值。简单说，它能看雾霾，并辅助专家们分析雾霾。　　液桥热毛细对流实验装置：　　“玩水”是人们喜欢的太空游戏。天宫二号里，我国将首次开展液桥热毛细对流的空间实验!　　液桥是2个固体表面间连接的一段液体。太空微重力环境下，可以建立起很大尺寸的液桥。本次实验将由科学家们远程操控，用天宫二号上搭载的液桥热毛细对流实验装置完成。　　实验中，液桥像一个“变形金刚”。装置中的拉桥电机和注液电机，将密切配合，改变液桥的“高矮胖瘦”，既能变得“高大上”，又可以变得“土肥圆”，科学家称之为“体积比效应”。液桥中的液体在温差诱导的表面张力驱动下，不同的体积比有不同的热毛细振荡现象——液桥会像有了“生命”一样自由舞蹈，时而旋转，时而左右横步。而实验箱内置了172组预定模式实验曲线，只要科学家在地面指间一动，就可以轻易地完成液桥“172变”。　　它有什么用?该项目主任设计师、中科院力学研究所研究员康琦说：“为生产出高质量的半导体材料，就要科学控制在晶体生长过程中浮力对流、热毛细对流的影响，而太空特有的微重力环境将使科学家深入剖析热毛细对流的真实过程。”　　热毛细对流箱工程，整体和光机结构设计及研制由中科院力学所完成，电控部分由中科院空间应用工程与技术中心完成。　　“天极”望远镜：　　人眼不能分辨光的偏振状态，蜜蜂对偏振却很敏感。天宫二号中有一只“小蜜蜂”，用它的“复眼”捕捉遥远宇宙中突然发生的伽马射线暴的偏振性质，它就是“天极”伽马暴偏振探测仪，简称“天极”望远镜。　　伽马射线是有很强穿透性的电磁波。恒星临终时发生剧烈爆炸，产生极强烈的伽马射线辐射，持续时间长不过几千秒，短不足百分之一秒，其亮度却超过全宇宙其他天体的总和，辐射能量与太阳一生相当，犹如恒星最后的“生命之花”。这种集一生辉煌于一瞬的壮丽告别，就是伽马射线暴。　　伽马暴的起源及相应的物理过程，一直是天文学家们研究的前沿课题之一。近十几年来，对伽马暴的研究取得长足进步，但一些基本问题还未解决。科学家推测，对伽马暴伽马射线偏振的研究可为解决这些问题提供新线索，却缺乏有效测量仪器。　　“天极”望远镜填补了这个空白，它是全球最灵敏的伽马射线暴偏振探测仪器，将高精度且系统性地测量伽马射线暴的偏振性质，预期运行2年，探测约100个伽马射线暴。　　“天极”望远镜由中国科学院高能物理研究所牵头，瑞士日内瓦大学、瑞士保罗谢尔研究所等单位参加研制，是天宫二号搭载的所有实验项目中唯一的国际合作项目。　　高等植物培养箱：　　兵马未动，粮草先行。到了太空，也要关心粮食和蔬菜。　　尽管目前空间植物生长试验已多次进行，但要在太空条件下成功实现粮食与蔬菜的生产，为宇航员长期空间生活提供食物来源，还需解决很多问题。比如，在空间微重力条件下植物生长无一定方向性，不能有效利用光能进行光合作用，产量大大减少。　　天宫二号中，就有两种“植物宇航员”——拟南芥和水稻，它们生活在高等植物培养箱里，将开展我国首次为期6个月的太空植物“从种子到种子”全生命周期培养。　　高等植物培养箱是身负重任的微缩版太空温室，它通过光照周期、温度、湿度、营养液供给调节等功能为种子的生长发育提供环境保障。本次实验中，科学家们将通过实时成像技术，记录微重力条件下拟南芥和水稻从种子萌发、幼苗生长到开花发育的全过程，并下传图像进行“全程直播”。同时，特别构建了绿色荧光蛋白标记开花基因的拟南芥植株，将通过荧光图像技术，在分子水平检测开花基因在微重力情况下的表达动态。　　此项目中，中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所负责科学实验样品和内容的设计、实验方案和实验结果的分析，中科院上海技术物理研究所负责研制高等植物培养箱。　　空间环境分系统：　　情报机构一直给人以神秘和神通广大之感。天宫二号上也有一个情报机构——空间环境监测及物理探测分系统，简称空间环境分系统。　　顾名思义，空间环境分系统就是用来收集空间环境相关情报的。在太空中，高能带电粒子(质子、电子、重离子)组成的辐射环境、航天器轨道高度的大气环境等都属于空间环境的要素。能量很高的带电粒子辐射可能导致航天器材料性能下降或损坏，也可能破坏宇航员的器官组织，严重时甚至有生命危险。　　中国科学院国家空间科学中心空间环境探测研究室就研制了空间环境分系统。这个系统由带电粒子辐射探测器、轨道大气环境探测器和空间环境控制单元3台仪器组成。带电粒子辐射探测器身上的16个小探头可以从16个方向全天候捕获天宫轨道上的高能带电粒子，实现舱外16个方向的电子、质子等带电粒子的强度和能谱监测。轨道大气环境探测器可以监测轨道大气密度、成分及其时空变化等，告诉你是谁拖延了天宫的脚步。　　空间冷原子钟：钟表需要有多准?　　当计时器的误差超过千分之一秒/天，电子通信网络、高速交通管理、金融系统安全、电网并网发电等日常活动就将陷入混乱 当误差超过十亿分之一秒/天，卫星导航定位、导弹精密打击等高精准度行为就会不同程度地偏离目标 而深空探测、引力波探测等科研活动，对时间精度要求就更高了。　　科学家们找到了原子钟。原子超精细结构跃迁能级具有非常稳定的跃迁频率，利用这一特点，人们制作出高精度计时装置原子钟。当前地面上投入使用的最准确的原子钟，误差已降到万亿分之一秒/天。　　但在地面上，由于重力作用，自由运动的原子团始终处于变速状态，原子钟精度受到限制。而在空间微重力环境下，原子团可以做超慢速匀速直线运动，获得更高精度信号。　　中科院上海光机所的科学家们将激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合，发展出空间超高精度冷原子钟。他们研制的“空间冷原子钟”已搭载天宫二号发射升空，这将成为国际上首台在轨运行并开展科学实验的“空间冷原子钟”，有望在空间轨道上获得较地面上的线宽窄一个数量级的原子钟谱线，提高目前原子钟精度，是原子钟发展史上又一重大突破。　　三维成像微波高度计：　　天宫二号上，有个“三维成像微波高度计”，是国际上首个实现宽刈幅海面高度测量并能进行三维成像的微波高度计。　　传统海洋微波高度计在海洋观测中只能获得星下点3公里左右观测的范围，即获得沿轨迹方向星下点的一维海平面高度测量，天宫二号微波高度计则可实现35公里至40公里幅宽内的高精度三维海洋表面观测，极大提高了观测效率。　　这种能力有何作用?占地球表面积71%的海洋蕴藏着可促进人类社会发展的巨大宝藏，但也是很多重大自然灾害发生的源头。海洋灾害的发生，往往伴随着海洋环境的异常变化，如局部海洋区域的海面高度和海面温度的异常升高。而海面高度的异常升高，例如“厄尔尼诺现象”，幅度仅为厘米级，只有微波高度计能够敏锐捕捉到这种细微变化。　　人类只有深刻地、清晰地了解海洋环境的安全性，才能真正地开发和使用海洋资源。微波高度计项目的实施可为研究全球的海洋动力环境(包括海平面高度，海面风浪和洋流)提供直接的科学观测数据，同时也为全球能量交换、气候变化的研究提供不可或缺的科学依据。　　天宫二号微波高度计的设计和研制，由中科院国家空间科学中心微波遥感技术院重点实验室领衔完成。　　量子密钥分配专项：　　自从人类开始说话以来，就有了说“悄悄话”的需要。密钥就是通过对传输的信息进行加密，防止他人获取信息内容，确保你的悄悄话悄悄说。　　不过，随着技术发展，传统密钥不断被破解，现在已经很难有一把安全的密钥了。除了量子密钥。　　量子密钥的安全性基于量子物理的基本原理。作为光的最小粒子，每个光量子在传输信息的时候具有不可分割和不可被精确复制两大特性，使得存在窃听就一定会被发送者察觉并规避，从而保证了信息的安全。　　现在，以“量子密钥分配”为核心的量子保密通信技术，在我国已经逐渐完成了实用化，并形成了一定的产业规模。国际上首个全通型量子通信网络、首个规模化量子通信网络、首颗量子通信卫星，都是中国造。　　天宫二号上有一个“量子密钥分配专项”载荷，以实现空地间实用化的量子密钥分配为目标，通过天上发射一个个单光子并在地面接收，生成“天机不可泄露”的量子密钥。此项目由中国科学技术大学和中科院上海技物所联合研制。　　天宫二号的轨道飞行高度近400公里，飞行速度约为每秒钟8公里。地面站的接收口径约1米。用来生成量子密钥的光子需要精准地打在地面站的望远镜上，就如同在一列全速行驶的高铁上，把一枚枚硬币准确地投到10公里以外的一个固定的矿泉水瓶里，难度可想而知。