深度揭秘珞珈實驗室：原來太空離我們這麼近

楚天都市報極目新聞

楚天都市報官方帳號

03:41

極目新聞記者柯稱 攝影記者黃士峰 通訊員吳江龍 胡浩 趙潔 視頻攝制：金英 殷悅 實習生 ：張文萱

實驗室名：珞珈實驗室

牽頭單位：武漢大學

共建單位：中科院精密測量研究院、中國地質大學（武漢）、中國信息通信科技集團、小米科技（武漢）、湖北移動、航天科工、科大訊飛、京東、東風、高德紅外等科研院校和企業。

研究任務：圍繞國家自主可控的空天信息科技發展戰略，以世界前沿科學理論創新、重大科技任務攻關和國家大型科技基礎設施為主線，以空天戰略性前沿技術體系構建與自主核心軟硬件研制為目標，開展戰略性、前瞻性、基礎性、系統性科技創新和集成性、融合性產業化實踐。

珞珈實驗室授牌

武大自主研制的衛星明年底發射、無人駕駛小車將開進校園測試、空天裝備中國芯正在攻堅……近日，極目新聞記者在武漢大學探訪湖北珞珈實驗室基礎設施時，多位院士、教授透露了不少硬核“內幕”。

珞珈實驗室聚焦空天科技領域，聽起來非常“高大上”，其實離老百姓的生活很近。實驗室四個方向為：高精度時空基准與智能導航定位、空天科技關鍵芯片與核心裝備、空天信息人工智能方法與安全技術、空天信息探測與實時智能服務，聚集了十幾名院士。實驗室一方面研究前沿理論，一方面也會打通產業鏈，和企業一起讓科研成果最快速服務社會經濟發展，改變百姓生活。

珞珈實驗室將掛牌的大樓

開車會和開飛機一樣智能

導航大家都常用，那麼智能導航定位是什麼概念？

在武漢大學國家衛星定位系統工程技術研究中心辦公樓外，極目新聞記者看到多台車輛的頂部都安裝了一些設備，有的是衛星導航接收器，有的是光學相機，有的是慣導測試設備。

路測中的智能導航汽車

中心主任、珞珈實驗室智能導航研究方向首席科學家姜衛平教授介紹，中心有五個研究所和一個國際衛星導航組織數據分析中心，除了做基礎理論研究和應用設計等工作外，還有不少研究人員日常工作中，要長期開著這些車進行戶外實驗。

“現在大家用的導航一是還不夠精准，比如區分高架橋上下的高度定位、室外到室內定位無縫銜接等方面；二是不夠智能，無法適應複雜路況和滿足智能駕駛（無人駕駛）的需要。”姜衛平說，該中心的研究就是要發展以北鬥為代表的GNSS高精度定位、導航和授時方法和面向複雜環境的適應性智能導航等共性技術，支撐移動智能設備、機器人無人系統、智能網聯汽車、軌道交通等位置服務應用和產業發展。

姜衛平介紹，目前智能駕駛在理論方面可以達到，但工程化技術和相關政策方面還有待進一步研究，中心會聯合企業攻關，解決硬件、軟件、方案設計等方面的難題。

“不久的將來，我們駕駛智能汽車就像開飛機一樣，上高速或快速公路前就像‘起飛’階段，需要自己操作，上了高速就交給電腦來控制，非常輕松。”姜衛平說，智能導航是萬物互聯的重要標志，智能駕駛除了能讓駕駛員更輕松、交通更有序、物流更高效外，還是構建工業互聯網，推進智能制造的“先遣兵”。

要讓空天裝備用上中國芯

大家都知道，擁有“院士天團”的武漢大學測繪學科，是國際一流學科。但是，我國空天科技關鍵芯片仍需要依賴進口，處於被“卡脖子”的狀態。珞珈實驗室將補齊短板，實現“空天地海”移動通訊用芯片、高光譜成像機芯、導航定位芯片設計、集成與制造的自主可控。

微納加工實驗室內景

在武大物理學院，記者穿上類似防護服的防塵服，跟隨管志強教授進入納米科學與技術研究中心微納加工實驗室。“我們主要開展芯片的關鍵基礎技術研究，需要超淨實驗室環境，比如千級室的標准是每立方米空氣中，直徑超過1微米的顆粒要在10000個以內。”管志強說。

芯片研究人員在工作中

在聚焦離子束FIB工作區，研究人員操作設備，可以進行芯片電路的原位檢測與修複；在光刻區，可以進行小至30納米以內的精細電路圖案曝光；在鍍膜區，有幾個大烤箱一樣的裝備，可以通過物理或化學的方法進行鍍膜。“我們的設備可以滿足最大6英寸的矽基半導體工藝的實施。”管志強介紹。

珞珈實驗室在該領域的首席科學家徐紅星院士介紹，珞珈實驗室將圍繞空天裝備中國芯集中力量攻堅克難，繼續推進芯片先進智能制造技術和以光子作為信息載體的片上集成光信息技術。

此外，珞珈實驗室還要研發空天科技核心裝備。

在珞珈山南麓，柳付超老師正在武漢大氣遙感國家野外科學觀測研究站值守，這裏有多台先進激光設備，可以探測大氣中的原子、水汽、PM2.5等看不見的數據。

柳付超介紹偏振激光器

“人們常看到珞珈山上有一束垂直的激光、一束傾斜的激光，其實不是景觀燈，而是我們的探測激光。”柳付超介紹，發出斜射激光的偏振激光器已經持續工作了一年多，非常穩定地收集著大氣數據。

和企業一起讓生活更智能

在人工智能領域，珞珈實驗室主任、武漢大學副校長李建成院士擔任首席科學家。

李建成院士剛剛獲得湖北科技突出貢獻獎

李建成院士介紹，此前武漢大學已經成立跨學科平台人工智能研究院，和小米科技共建了人工智能實驗室，接著還會和京東、科大訊飛等頭部企業合作共建實驗室。不久後，在武大校園內還能見到和東風合作的智能無人駕駛小車。“企業創新規模很大，要把企業的力量引入實驗室，這對科研成果最終產業化非常重要。”李建成院士說。

人工智能會給生活帶來哪些改變？極目新聞記者來到武漢大學國家多媒體軟件工程技術研究中心，探知一二。

交通監控系統仿真模型

該中心有一個縮小版城市交通監控系統仿真模型，模型車在道路上按照交通指示燈行駛，每個路口都安裝了監控，一旁的電腦上實時分析著數據流。“城市監控系統會產生巨大的數據量，難以存儲，我們做的就是有效壓縮和編碼這些數據，需要調用時可以高質量複原、分析。”中心主任、武大人工智能研究院常務副院長杜博教授介紹，這套系統已在武漢等城市應用。

另外，該中心還利用人工智能算法幫助查找和處理所需的視頻畫面，此前曾在破獲武漢一起重大案件時，迅速鎖定了嫌疑人。在尋找交通肇事逃逸車輛時，人工智能算法也能根據多個路口的畫面“拼”出肇事車的准確信息，節約了公安人員的大量時間。

全消聲學實驗室內部

音頻也是該中心的重要研究領域。在一間科幻感十足的“三維音頻空間感知全消聲學實驗室”，記者在內部說話完全聽不見回音，這是為了更好的研究聲音傳播原理。

“我們的研究，是用影音的手段結合人工智能的技術來服務社會。”杜博教授舉例，去年疫情期間，他的團隊和武大人民醫院合作，研發了新冠肺炎CT影像智能診斷系統，為抗疫做出了應有貢獻。

武大造衛星計劃明年發射

“珞珈三號02星，爭取明年底發射！它是我們自主設計、制造、集成、測試的首顆高精度智能遙感衛星。”珞珈實驗室空天信息探測與實時智能服務研究方向首席科學家龔健雅院士透露。

龔健雅院士接受極目新聞專訪

2018年6月，我國首顆夜光遙感衛星“珞珈一號01星”發射升空，這顆衛星以及計劃今年發射的珞珈二號01、珞珈三號01星，是由武大參與設計的，但具體的制造、集成、測試工作是以合作的航天部門為主。

2018年底，武漢大學宇航科學與技術研究院揭牌成立，龔健雅院士任院長。目前，研究院已擁有制造小衛星和遙感儀器的條件和科研團隊。龔健雅院士介紹，珞珈三號02星是一顆0.5米的光學遙感衛星，主要用於高精度的測繪和遙感數據的獲取，主要技術指標處於國內最高水平，希望在2022年底按期發射。

衛星環境實驗室裏的熱真空罐

極目新聞記者來到宇航研究院地下一層衛星環境實驗室。這裏有一個內徑2米、長2.5米的大密封罐非常顯眼，實驗室負責人介紹，這是熱真空罐，可以模擬太空的真空和溫度環境，測試衛星對空間環境的適應能力。實驗室裏還有一台給衛星精密測量“體重”的設備，一台可以模擬空間溫度變化的“衛星及載荷溫箱”，以及一個能模擬發射階段火箭震動的設備。

“我們宇航研究院除了研制衛星外，最主要工作還是研發衛星傳感器，如大型光學相機、激光雷達等遙感儀器設備。”龔健雅院士介紹，珞珈實驗室要突破對天對地觀測與探測、衛星組網、智能衛星系統以及空間信息智能服務等關鍵技術問題。這些都需要更精密的儀器和更先進的算法。

同時，珞珈實驗室還有一個目標：實現5分鐘內可響應的亞米級高清分辨率的智能組網觀測系統，滿足全球任意目標的實時跟蹤、精確定位、智能識別和空天信息實時按需服務要求。

龔健雅院士介紹，我們現在獲取衛星影像要經過調動衛星拍攝、地面接收站接收數據、處理數據等步驟，需要幾個小時才能獲得當地的衛星圖像，“未來要做到實時獲取所需的衛星數據，要做到衛星能夠在軌處理數據，通過遙感衛星集成通信功能或者和通訊衛星鏈接等辦法，實現實時傳輸5分米甚至更高分辨率的圖像。省略了地面站接收、處理這套複雜程序，也就節約了大量時間。”

龔健雅院士暢想，在不久的將來，我國的衛星基礎設施更充沛以後，市民想去景區前，可以先調看衛星拍攝的景區畫面，看遊客是否爆滿；媒體報道新聞時，可以直接發布當地實時衛星圖片。