上天的衛(wèi)星及其所攜帶的電子學(xué)設(shè)備，無可避免會(huì)暴露在高能電子、質(zhì)子和重離子等空間輻射環(huán)境中。高能宇宙射線可能造成“星”上大規(guī)模集成芯片的器件出現(xiàn)單粒子效應(yīng)（即單個(gè)高能粒子穿過微電子器件的靈敏區(qū)時(shí)造成器件狀態(tài)非正常改變的一種輻射效應(yīng)），嚴(yán)重威脅到航天器在軌安全。依托蘭州重離子加速器大科學(xué)裝置而建的單粒子效應(yīng)地面模擬裝置，具有國(guó)際一流技術(shù)指標(biāo)。而它的主要?jiǎng)?chuàng)建者，就是受到中華全國(guó)總工會(huì)表彰的全國(guó)五一巾幗獎(jiǎng)?wù)?、全?guó)五一巾幗標(biāo)兵獲得者——中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究員劉杰。全國(guó)僅10位女性榮膺全國(guó)五一巾幗獎(jiǎng)?wù)率鈽s，劉杰位列其中可以說是蘭州人的驕傲。

在劉杰的帶領(lǐng)下，近30年來，該團(tuán)隊(duì)已主持及完成科技部、自然科學(xué)基金委、科學(xué)院等20余項(xiàng)科研項(xiàng)目，為我國(guó)嫦娥等衛(wèi)星選用國(guó)產(chǎn)大規(guī)模集成芯片提供了重要技術(shù)支撐，確保了衛(wèi)星長(zhǎng)壽命和高可靠，為國(guó)家相關(guān)重大任務(wù)順利完成發(fā)揮了重要作用。同時(shí)，由她及團(tuán)隊(duì)承研的我國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”號(hào)“塑閃陣列探測(cè)器分系統(tǒng)”，已隨“悟空”號(hào)在軌正常工作5年之久?！拔蚩铡碧?hào)至今已發(fā)回幾百億個(gè)有效高能粒子數(shù)據(jù)，并成功繪制出一張全天伽馬射線圖，這也是國(guó)際上僅有的3幅10億電子伏特輻射天圖之一，相關(guān)科學(xué)成果已在《自然》等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表。今天，記者帶大家走近這位卓越的蘭州女杰。

1 16歲考取北師大物理系

初見劉杰，輕靈婉約，恍惚以為是位文秀的江南女子，幾乎和果決干練的女科學(xué)家形象畫不上等號(hào)。

劉杰生于蘭州，不像大多數(shù)女生不喜理科，她獨(dú)獨(dú)對(duì)物理產(chǎn)生了濃厚的興趣。高考時(shí)她的物理成績(jī)就十分優(yōu)異，16歲考取北京師范大學(xué)時(shí)報(bào)的正是物理系。師范類院校物理系當(dāng)時(shí)女生相對(duì)還算多，但也僅占學(xué)生總數(shù)的1/3左右?！皩W(xué)物理真的挺苦的，大學(xué)4年眼睛的近視度數(shù)從100多度漲到了500多度?！彪m然比上高中時(shí)學(xué)得更刻苦，周末和晚上差不多都在自習(xí)室中度過，但讓劉杰感到慶幸的是，她系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了物理專業(yè)本科階段的所有課程，對(duì)得起自己的辛苦付出。

20歲畢業(yè)時(shí)，父母說：“你回來吧，中科院近代物理所是挺好的科研單位，這樣一家人可以在一起，工作也是你喜歡的?！眲⒔苓M(jìn)入近代物理所后分到了當(dāng)時(shí)的四室，自1985年起至今的36年間，劉杰就一直從事著與重離子束在材料中的應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域的研究。其間，在職攻讀了碩士和博士。

2 找到“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星“病因”

“進(jìn)所時(shí)懵懵懂懂，不知道該選擇什么方向。”不知道選擇什么方向的劉杰，卻有人所不能及的韌勁。做一件事只要認(rèn)準(zhǔn)了，她就不會(huì)停下來，會(huì)堅(jiān)持一直做，看似柔弱的她不會(huì)因?yàn)樽约菏桥揪徒档蛯?duì)自己的要求，有著不服輸?shù)膫€(gè)性。

元器件單粒子效應(yīng)是劉杰研究的一個(gè)重點(diǎn)?！按笠?guī)模集成芯片過去集成度小，可靠性很好。但當(dāng)其集成度增加后，這些集成芯片在外太空會(huì)受到高能宇宙射線的影響，造成器件工作紊亂甚至失效”。我國(guó)1990年9月發(fā)射成功的“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星，A星工作了39天、B星工作了165天之后，不明原因的失控了。衛(wèi)星總體單位把“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星故障復(fù)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)交給了劉杰團(tuán)隊(duì)。為了盡快獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，劉杰和其他3人臨時(shí)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，奮戰(zhàn)兩天兩夜，近40個(gè)小時(shí)沒有合眼。最終，經(jīng)過千辛萬苦的工作，他們找到了衛(wèi)星故障的“病因”：空間高能重離子作用關(guān)鍵器件發(fā)生單粒子效應(yīng)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)主板工作異常，造成衛(wèi)星姿控系統(tǒng)故障。

在此之后，劉杰認(rèn)為單粒子效應(yīng)研究是極為必要的，所以在讀博時(shí)將其作為自己的研究課題，不過在1993年之后相關(guān)任務(wù)并不多，劉杰又開展了材料輻照效應(yīng)、納米材料、核孔膜等方面的研究。直至2007年、2008年，我國(guó)檢測(cè)大規(guī)模集成芯片性能的任務(wù)也隨之愈來愈多。有了前期實(shí)驗(yàn)和博士論文的積累，檢測(cè)任務(wù)就自然而然落在了劉杰團(tuán)隊(duì)肩上。在中科院及國(guó)家經(jīng)費(fèi)支持下，劉杰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)分別創(chuàng)建了電子元器件中能和高能重離子單粒子效應(yīng)模擬專用平臺(tái)。同時(shí)，還系統(tǒng)開展單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)相關(guān)研究，確保了衛(wèi)星長(zhǎng)壽命和高可靠性。

3 為“悟空”探測(cè)暗物質(zhì)安上“火眼金睛”

在中科院近代物理所展廳，有一臺(tái)我國(guó)發(fā)射的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”號(hào)的等比例縮小模型。劉杰說，“悟空”的科學(xué)目標(biāo)是探測(cè)暗物質(zhì)粒子湮滅的證據(jù)。而在探測(cè)衛(wèi)星4個(gè)有效載荷中，由劉杰擔(dān)任主任設(shè)計(jì)師的塑閃陣列探測(cè)器位居最上層，其主要功能是區(qū)分帶電離子，輔助鑒別入射重離子種類，可以說，為“悟空”號(hào)安上了“火眼金睛”。

“從2011年接到‘悟空’型號(hào)任務(wù)到2015年正樣完成歷經(jīng)了1500個(gè)日日夜夜，而我們?cè)?011年之前還經(jīng)過了3年預(yù)研?！?011年，中科院空間先導(dǎo)專項(xiàng)“暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星”由中科院紫金山天文臺(tái)牽頭立項(xiàng)，劉杰才開始了“塑閃陣列探測(cè)器分系統(tǒng)”的研制任務(wù)。作為課題負(fù)責(zé)人和主任設(shè)計(jì)師，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)克服了時(shí)間緊、任務(wù)重、團(tuán)隊(duì)缺乏空間載荷研制經(jīng)驗(yàn)等困難，先后完成了電性件、結(jié)構(gòu)件、初樣件和正樣件研制。

2015年12月17日， “悟空”在酒泉發(fā)射成功，引起國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，被英國(guó)《自然》雜志評(píng)價(jià)為“開啟了中國(guó)空間科學(xué)時(shí)代”。目前，探測(cè)器在軌5年多工作正常，獲取了有價(jià)值科學(xué)數(shù)據(jù)，科學(xué)成果已在國(guó)內(nèi)外頂級(jí)期刊發(fā)表。

4 科研路上，她始終開心

除國(guó)家和中科院重大任務(wù)之外，劉杰和團(tuán)隊(duì)還在基礎(chǔ)研究方面取得了亮眼的成績(jī)。劉杰說，持續(xù)的興趣點(diǎn)和工作需要，讓她在長(zhǎng)達(dá)36年的科研路上始終開心。

劉杰目前帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)超過60人，平均年齡33歲，由她帶出的學(xué)生中已有3位晉升研究員、博導(dǎo)。正如團(tuán)隊(duì)中剛剛晉升青年研究員的曾健所說：“跟著劉老師做科研11年了，劉老師總讓人感覺到溫柔而有力量！科研受挫，劉老師是強(qiáng)有力的支撐，取得成績(jī)，劉老師也會(huì)積極鼓勵(lì)！”

多年來，作為科研團(tuán)隊(duì)帶頭人，劉杰已先后培養(yǎng)了23名博士生、6名碩士生。近10年間，劉杰及其團(tuán)隊(duì)獲得過多項(xiàng)榮譽(yù)：2012年，團(tuán)隊(duì)獲得甘肅省“勞動(dòng)先鋒號(hào)”榮譽(yù)稱號(hào)；2017年，劉杰榮獲中科院第五屆“十大杰出婦女”稱號(hào)；2018年榮獲中科院杰出科技成就獎(jiǎng)；2019年榮獲甘肅省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

蘭州日?qǐng)?bào)社全媒體記者 何燕 文/圖