让卫星长出更锐利的“眼睛”

红外探测的魅力在哪里？

“通过红外我们不仅能看到物体的几何特征，还能通过光谱看到其中各种各样的物质，实现从‘看见’到‘识别’的跨越。”中国科学院上海技术物理研究所研究员陆卫这样比喻，“能精准地区分出双胞胎里的哥哥和弟弟。”

在我国航天事业迈向星辰大海的征途上，高水平空间红外探测技术长期受到外部技术封锁。30多年间，陆卫在空间红外探测器基础研究领域，开创了一条“国家重大需求牵引基础研究，基础突破驱动颠覆性应用”的螺旋式上升创新路径，实现了我国在该领域的自主发展。

从小说迷到科研人

20世纪70年代，陆卫读到《珊瑚岛上的死光》《第二次握手》，被其中描绘的科幻景象深深吸引。

1979年，陆卫以优异成绩考入复旦大学物理系激光专业。1983年，他进入中国科学院上海技术物理研究所，师从著名物理学家沈学础院士攻读研究生。导师的悉心指导和自身的刻苦钻研，让陆卫很快展现出过人的科研潜力，多次在国际权威期刊发表论文。

博士毕业后，他奔赴德国布伦瑞克技术大学深造。临行前，他立下承诺：学成必归国。

在德期间，他争分夺秒投入研究。这份专注终获回报，他的研究成果发表在物理学顶级期刊《物理评论快报》上。

留学结束，陆卫坚定地选择回国，尽管当时国内的实验室条件与国外仍有差距，陆卫更看重这片热土蕴含的勃勃生机：“国内实验室为年轻人创造了条件，让我们去冲去拼，希望我的科研成果能为国家所用。”

回国后，陆卫迅速展现出领军人才的担当，入选上海市首批“启明星计划”。他将目光锁定在我国空间红外探测领域亟待解决的核心瓶颈上，开启了以基础研究服务国家需求的攻坚之路。

两次重大跨越

空间红外探测器是卫星的“眼睛”。面对技术封锁，陆卫认识到，必须从底层物理原理进行突破。他带领团队攻关，实现了两次重大跨越。

第一次是破解“暗电流”难题。我国航天应用迫切需要高灵敏度的长波红外探测器，但其性能长期受制于一个世界难题——“暗电流”。

陆卫解释说，在完全黑暗的环境中拍照，相机传感器本应接收不到任何信号。但实际上，由于材料内部电子的热运动，传感器自身会产生虚假信号，就像老电视上的雪花点，这就是“暗电流”。在探测遥远、微弱的红外信号时，这种内部噪声很容易淹没真实信号，如同在流淌的河流中难以观测几滴水的变化。

为了“关掉”这些噪声，陆卫从半导体异质界面的物理学基础出发，创新提出“电子局域化操控”理论。他首次在实验中观测到了半导体中经电场加速后的热电子温度，揭示了局域化电子的输运机理，突破了传统的能量耗散焦耳定律限制。这项对底层物理认识的颠覆性创新成果发表于顶级期刊《科学》上。

基于该理论，陆卫带领团队研制出量子阱长波红外焦平面器件。2020年，该器件成功应用于我国新技术试验卫星G星，实现了我国高性能量子结构红外探测器在航天应用领域的起步。

陆卫实现的第二次跨越是破解“背景限制”难题。在长波红外波段，宇宙环境中存在大量背景辐射，这使得探测器很容易“过曝”，导致灵敏度达到极限。这就是“背景限制”，是由红外辐射的普朗克定律决定的红外领域根本性难题。

为破解这一难题，陆卫进一步提出了光子与电子联合操控的学术思想，建立了抑制背景光电流的“临界耦合模式”。通过量子阱电子结构和光学微腔结构的协同设计，实现了对红外光与半导体电子跃迁耦合的精准操控，解决了探测率提升与背景电流抑制之间的基本矛盾。该器件应用于遥感三十七号卫星，用户评价其应用效果为“开创性的突破”。

“科研成果要为国家所用”

“科研成果要为国家所用。”这是陆卫常挂在嘴边的话。

从黄浦江畔到浩瀚太空，他30余年的科研实践，诠释了“国家重大需求牵引基础研究，基础突破驱动颠覆性应用”这一创新路径的力量，他的科研成果先后获得国家自然科学奖二等奖和国家技术发明奖二等奖。

陆卫深知，要持续实现螺旋式上升的创新，必须依靠有组织的科研力量。

通过负责和实施国家基金委创新群体项目等方式，他建立了一支覆盖从红外物理到空间应用全创新链的跨学科团队。目前，他已培养出56名博士生，他们中不少人已成长为独当一面的科技人才。