陈卫标同志创建了我国空间激光器工程技术体系，提出了空间激光雷达大气环境多要素精准遥感方法及相干激光空间链路测距－通信－时频传输一体化体制，主持了国际首套星载大气多要素探测激光雷达、我国首台空间激光器等标志性工程，为我国载人航天、探月、深空探测、高分专项、国家空间基础设施等重大工程作出重要贡献。

空间激光技术是构建空间信息网络基础设施和推动航天科技发展的核心支撑。在中国航天领域，陈卫标牵头组建中国科学院空间激光创新团队，建成空间高可靠、长寿命激光器产品研发基地和可靠性评估中心；率先发展星载大气海洋激光雷达融合遥感方法和技术新体制，以及自由空间激光通信系统体系；先后首研星载二氧化碳和气溶胶联合探测激光雷达，星间激光通信和天空地海激光通信系统等代表性系统；累计发射各类空间激光器近百套，为我国月球探测与载人航天、火星探测、“高分”专项和国家民用空间基础设施等国家重大航天任务做出重要贡献。

独立自主，首创“中国制造”空间激光器

2001年，陈卫标怀揣空间激光的梦想回国加盟中国科学院上海光机所，自此与空间激光结下深厚感情，他默默下定了决心——要在中国航天领域开启“中国自主可控的空间激光器”。而之前，我国自研空间激光器尚属空白。

2007年，“嫦娥”一号激光高度计的成功发射和在轨应用，标志着我国首个国产空间全固态激光器诞生，这也使我国成为少数拥有太空激光技术的国家。

在“嫦娥”一号任务中，激光器发射精准的主动测距脉冲激光，助力激光高度计测量月球表面的三维数字高程信息，绘制月球三维立体图像。这是我国首次在航天器上搭载激光器，没有现成的经验可以借鉴，这台激光器诞生的背后是陈卫标带领的团队无数个不眠之夜、“从零开始”的一场硬仗。记得一个惊险的“真空罐事故”：初样产品交付前的真空测试，罐内一切正常，但一出罐就“罢工”；通过紧急排查，才得知这是残余高压的低气压放电所致。一次次故障，一次次教训，团队形成了反复“想缺陷、想漏洞”的双想习惯。陈卫标常说：“航天工程的成功，就是差一点失败。”

有了第一次的成功，陈卫标团队持续承担“嫦娥”二期、三期任务中的所有激光器研制任务。在“嫦娥”三号任务中，研制着陆器软着陆的激光测距敏感器、激光三维成像敏感器的激光器。团队大胆创新，在国际上首次将脉冲光纤激光器送入太空，以满足快速成像和小型轻量化的任务需求，为着陆避障提供了有力保障。“嫦娥”五号增加激光测速敏感器，首次将单频窄线宽光纤激光器在月球应用，实现着陆器的三维速度测量，增强软着陆能力。

图1 陈卫标带领团队进行项目攻坚

创新突破，引领空间激光技术制高点

空间激光器的研制，堪称“在太空中绣花”。陈卫标团队曾总结出四大难题：高效导热、抗冲击、真空环境适应性、高性能长寿命。每个问题都是亟待解决的关键技术难题。

首当其冲的便是辐射传导冷却问题。固体激光器的热集中在非常小的区域，必须传导到太空冷背景中，因此如何高效、低梯度导热是确保激光器性能的关键。陈卫标团队发明了一体化传导冷却泵浦技术，成功解决了高热传导、高泵浦效率和紧凑一体化的工程难点，实现了泵浦效率大于90%，200W泵浦功率下温度梯度低于4℃的导热能力。

激光器随航天器发射和在轨运行中，必须承受巨大的力学冲击和高低温度冲击，还能存活并保持高的性能，这对有诸多光学元件组成的高精密激光器来说，是个极大挑战。此外，对深空探测激光应用来说，激光器必须满足小型轻量化，如研制火星岩石成分探测激光器中，任务只分配给激光器600g，而且要求在-60℃ ~30℃的极端温度范围内稳定工作。陈卫标带领团队反复试验，创新发明被动调Q、力学不敏感的腔结构和VCSEL宽温泵浦构型，确保了激光器在火星环境下稳定可靠运行。

为了确保各类高性能激光器的长寿命稳定工作，陈卫标团队还发明和攻克了避免真空污染诱导损伤的无胶封装技术、光纤固体混合放大技术等，创建了空间激光光电器件可靠性评估中心，确保每个元件安全可靠应用到空间激光器系统中。目前，多种空间激光器的性能指标在国际同类中综合指标最优。激光器陆续应用到陆地三维测绘、生态资源探测、大气成分探测等对地观测卫星中。

战略高地，抢占中国双碳战略话语权

2022年，随着“大气”一号卫星发射成功，全球首台二氧化碳和气溶胶同探激光雷达在轨运行。陈卫标带领的团队完成了一项“不可能的任务”——在同一颗卫星上实现“污碳同测”，二氧化碳探测精度优于1ppm，填补了全球两极二氧化碳昼夜变化监测的空白。从单机到系统，从跟跑到领跑：“大气”一号交出的“优秀答卷”令人振奋。

然而，这一成就的起点却充满质疑。2015年，NASA专家曾评价陈卫标团队的方案“风险太高”，潜台词是“做不出来”。传统激光技术存在大能量输出和长期频率稳定保持的矛盾，而二氧化碳探测采用的“差分吸收法”，恰恰对激光器提出了频率长期稳定和高脉冲能量输出需求。陈卫标团队勇于创新，成功攻克了多波长激光稳频与混合体制能量放大的关键技术。经反复验证，在国际上首次实现了单台激光雷达的多波段频率稳定与高能量输出，突破了长期存在的技术瓶颈，为高精度探测提供了有力保障。

同时，为了验证激光雷达二氧化碳测量精度，团队创新研制出在实验室条件下模拟整层大气环境的标定设备，建立了一个长约40m、直径300mm的温度、压力可控的二氧化碳吸收池。以1ppm浓度分辨率来检验激光雷达的测量精度和准度，确保激光雷达发射前，系统各项参数得到定标，让用户放心。激光雷达系统复杂，研制过程充满挑战，每个细节都需要高度的耐心和严谨的科学态度，任何一个细微的误差都可能影响最终的结果。陈卫标和团队成员凭借着扎实的专业知识和顽强的毅力，对激光雷达发射、接收、定标各个细节精密测量和严格测试，从而保证激光雷达的测量精度。陈卫标经常与团队唠叨航天“细节决定成败”的宝贵精神。

2022年4月，搭载全球首颗大气二氧化碳和高光谱气溶胶探测激光雷达的卫星“大气”一号发射成功，我国率先实现全球温室气体和气溶胶高精度激光遥感探测。人类首次获得全球两极地区及全球夜晚的二氧化碳柱浓度，比对精度优于1ppm。这一成果不仅开启了星载激光雷达温室气体遥感先河，还为“双碳”战略贡献中国数据，是我国践行支持全球气候变化研究的重要举措。

图2 陈卫标在进行产品测试

薪火相传，培养空间激光应用接班人

在陈卫标看来，航天工程是一项系统工程，每个团队及个人都是其中不可或缺的一环。他常对团队成员说：“做航天任务，最重要的就是认真、负责。”陈卫标曾连续3个月睡在研究所的行军床上，为保证完成国家空间站应用系统的研制和交付，身先士卒，践行“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神。

从“嫦娥”探月到“大气”一号，陈卫标团队用20年时间，将中国空间激光器从“零的突破”推向“国际领先”。他们始终心怀国之大者，坚持科技创新，坚守探月精神和载人航天精神。团队从2001年成立时仅有寥寥数人，到如今已壮大到200余人。从单一空间激光器，发展到依托空间高性能激光器，延伸发展空间激光雷达遥感、空间激光通信以及空间科学等多个应用系统。这支队伍的成长是中国航天发展的最佳缩影。“国家航天任务越来越重，我们要让更多年轻人挑大梁”，他把很多精力放在青年人培养上，为的是把航天精神传承下去。

图3 陈卫标在工作中

前瞻布局，驱动空间激光未来发展新方向

正如陈卫标所言：“激光照亮的不只是深空，还有中国科技自立自强的未来。”从“嫦娥”一号到“嫦娥”七号，从月球探测、火星探测，再到对地观测，在这条星辰征途上，陈卫标始终瞄准航天技术前沿，勇攀科学高峰，用科技创新书写着航天人的精彩篇章。

陈卫标常说：航天任务必须严谨，但不代表保守不创新。未来，他们聚焦国家需求，持续在深空探测、空间科学、对地观测和空间安全等领域开拓创新。未来的空间激光技术将朝着更高精准化、更小型化、更智能化的方向发展，未来空间激光应用将更加丰富，团队将不断探索创新，为我国航天事业的发展做出更大贡献。