今年中秋节，神舟十四号乘组航天员陈冬在空间站种下拟南芥种子，通过视频的方式给青少年带来一场生动的科普分享，“问天”实验舱内场景一览无遗。在这堂课上，航天员后方一个黑色金属盒子格外“抢眼”。
记者了解到，这是国内首个用于空间站宇航舱内的主动式能谱型辐射环境监测设备，由中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室金革、陈炼团队研发。设备通过在轨不间断监测空间站舱内辐射水平等参数，为空间辐射生物学研究，尤其是航天员的健康辐射风险评估、健康保护研究等，提供辐射背景数据支撑。
设备顺利升空预计工作10年
九月初，当安装在“问天”实验舱内的设备开始不断传回符合统计学规律的数据，中国科大金革、陈炼团队终于松了一口气。这意味着他们历时四年研发的空间站舱内辐射环境测量模块，开始产出有科研价值的数据。
今年7 月24 日，“问天”实验舱由“长征五号B”运载火箭在海南文昌发射升空，并于7 月25 日与天和核心舱成功对接。7 月28 日，通过天地连线，空间站舱内辐射环境测量模块由航天员顺利安装连接，并开展在轨测试工作。
机身6.5 公斤重，看上去约摸一张A4 纸大小，记者了解到，中国科大研制的这一“小而精”的空间站舱内辐射环境测量模块，却蕴藏着“大能量”。它不仅具备了主动式能谱型辐射环境监测能力，还通过了高低温循环试验、震动试验、电磁辐射试验等多重符合航天标准的考验，预计能够在空间站全天候不间断工作10年。
国内首获舱内详细辐射数据
提到辐射，人们常将其与影响身体健康联系到一起。比如去医院照个CT，就跟辐射有关。事实上，除了医疗服务、核电站运行等特殊场景，有了大气层的“隔离”作用，生活在地球上的人类受到的辐射影响微乎其微。但对于在空间站作业的宇航员们来说，却要暴露在高能粒子的辐射环境里。
测量宇航舱内辐射环境迫在眉睫。科研人员介绍，此前宇航员携带核辐射剂量片，在他们返回地面后，可以解析出宇航员在任务中受到的累计辐射剂量。但宇航员们在舱内会受到哪些种类的粒子和能量的辐射，在当下的研究中仍是一块“空白”。
“我们的设备会把舱内所有辐射数据每天传回地面，经过分析，可以了解宇航舱内整个辐射的变化规律。”金革教授表示，这是一个从0到1的过程，他们希望通过10年在轨长期监测，对辐射数据分析，为未来空间站科学决策提供依据。举例来说，当科研人员预测到太阳风暴即将爆发，可能会对舱内的辐射环境产生影响，未来就可以在发射时间上进行规避。
陈炼副研究员告诉记者，设备运行一个多月来，他们已经在国内首次获得宇航舱内详细粒子种类与能量信息等数据，从目前来看，收集到的结果符合此前预期。
突破国际芯片禁运技术封锁
如今设备顺利升空运行，回望研制过程，团队成员颇为感慨。陈炼副研究员告诉记者，在接到苏州大学和上海技术物理所的联合合作计划后，2018年，四年的研制周期也开始倒排。
2019 年，一个“卡脖子”的问题就摆在科研人员的面前。“我们前期在原型设计的时候，很多芯片还是采用进口的。”陈炼说，在2019 年中美贸易战爆发之后，设备中有一款很关键的芯片，他们准备购买美国一家公司的产品，却遭到了对方的拒绝。
科研团队很快冷静下来。他们在符合技术要求的情况下，对所涉关键指标进行调整，同时对国产的芯片进行调研。“我们在实验室做了很多测试，花了将近半年的时间，把这个技术难题给克服了。”
那段时间，团队成员天天加班加点，最终通过优化参数设计和软件算法，较为完美地实现了原先进口芯片才能达到的性能指标，也突破了国际上芯片禁运和技术封锁的难题。
克服困难完成标定实验
突破了重要的芯片环节，科研团队又迎来了一个新的挑战——标定实验，对测量数据的科学性进行定义，去刻录那把最标准的尺子。
陈炼说，科研团队原本计划在国内外开展这项实验，尽量满足所有指标性的覆盖需求。但因国外新冠疫情影响，出国的脚步受限。他们又把目光瞄准了国内，积极协调统筹国内的实验场所，力求科研工作的精准。
去年下半年，团队一项关键的标定实验，需要借助中科院近代物理研究所里的重离子加速器开展，但是因为国内疫情影响，在产品交付的前一个月，实验才最终得以开展。
“总体部要求当年11 月份交产品，当时所有设备都在北京总体部做整柜的联调测试了，只能临时把它抽出来，测试完了赶紧再给它送回去。”好在有惊无险，各环节顺利衔接。
有了这次的实验结果，那把最标准的尺子也得以刻录成型。如今设备在空间站内正常运行，每当测量的数据传回，科研人员借助标定实验结果，就能够分析出数据的科学意义。
为设备更新换代注入力量
今年7 月29 日，中国科学院空间科学与应用总体部给中国科大及合作单位发来贺信，以表彰金革、陈炼团队在多重困难下依然按计划顺利完成仪器研发工作。
日前，记者在中国科大见到团队主要成员时注意到，这支只有五人的团队堪称“精兵强将”。“金老师是我们团队的掌舵人，我们负责具体的实践。”陈炼副研究员介绍，金革教授是“60 后”，拥有深厚的经验积累和行业判断力，其他三位团队成员都是“95 后”的博士生，他自己是“80 后”，而且他们五位都是科大培养的博士。
陈炼说，从学生培养的角度，团队里的每个年轻人都具备了独当一面的能力，尤其是金稳博士，一直驻守在总体部，对测量数据第一时间进行分析。从前期的需求分析、方案设计，到具体的实施以及测试总结，这支年轻的队伍在不同的方向都能担当起挑大梁的角色。
作为国内首台用于舱内特殊环境测量的设备，中国科大的研究团队对此寄予厚望。未来随着更多的航天器上天，一代代科研人还将为设备的更新换代注入更多力量。
