上天的衛(wèi)星及其所攜帶的電子學設備,，無可避免會暴露在高能電子,、質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單粒子效應（即單個高能粒子穿過微電子器件的靈敏區(qū)時造成器件狀態(tài)非正常改變的一種輻射效應）,，嚴重威脅到航天器在軌安全,。依托蘭州重離子加速器大科學裝置而建的單粒子效應地面模擬裝置,，具有國際一流技術指標,。而它的主要創(chuàng)建者，就是受到中華全國總工會表彰的全國五一巾幗獎章,、全國五一巾幗標兵獲得者——中國科學院近代物理研究所研究員劉杰,。全國僅10位女性榮膺全國五一巾幗獎章殊榮，劉杰位列其中可以說是蘭州人的驕傲,。

在劉杰的帶領下,，近30年來，該團隊已主持及完成科技部,、自然科學基金委,、科學院等20余項科研項目，為我國嫦娥等衛(wèi)星選用國產大規(guī)模集成芯片提供了重要技術支撐,，確保了衛(wèi)星長壽命和高可靠,，為國家相關重大任務順利完成發(fā)揮了重要作用。同時,，由她及團隊承研的我國暗物質粒子探測衛(wèi)星“悟空”號“塑閃陣列探測器分系統”,，已隨“悟空”號在軌正常工作5年之久,。“悟空”號至今已發(fā)回幾百億個有效高能粒子數據,，并成功繪制出一張全天伽馬射線圖,，這也是國際上僅有的3幅10億電子伏特輻射天圖之一，相關科學成果已在《自然》等國際頂級期刊發(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家形象畫不上等號,。

劉杰生于蘭州,，不像大多數女生不喜理科，她獨獨對物理產生了濃厚的興趣,。高考時她的物理成績就十分優(yōu)異,，16歲考取北京師范大學時報的正是物理系。師范類院校物理系當時女生相對還算多,，但也僅占學生總數的1/3左右,。“學物理真的挺苦的,，大學4年眼睛的近視度數從100多度漲到了500多度,。”雖然比上高中時學得更刻苦,，周末和晚上差不多都在自習室中度過,，但讓劉杰感到慶幸的是，她系統地學習了物理專業(yè)本科階段的所有課程,，對得起自己的辛苦付出,。

20歲畢業(yè)時，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入近代物理所后分到了當時的四室，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用相關領域的研究,。其間，在職攻讀了碩士和博士。

2 找到“風云一號”衛(wèi)星“病因”

“進所時懵懵懂懂,，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,。做一件事只要認準了，她就不會停下來,，會堅持一直做,，看似柔弱的她不會因為自己是女同志就降低對自己的要求，有著不服輸的個性,。

元器件單粒子效應是劉杰研究的一個重點,。“大規(guī)模集成芯片過去集成度小,，可靠性很好,。但當其集成度增加后，這些集成芯片在外太空會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1990年9月發(fā)射成功的“風云一號”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“風云一號”衛(wèi)星故障復現的實驗任務交給了劉杰團隊,。為了盡快獲得實驗數據,，劉杰和其他3人臨時搭建實驗平臺，奮戰(zhàn)兩天兩夜,，近40個小時沒有合眼,。最終，經過千辛萬苦的工作,，他們找到了衛(wèi)星故障的“病因”：空間高能重離子作用關鍵器件發(fā)生單粒子效應,，導致計算機主板工作異常，造成衛(wèi)星姿控系統故障,。

在此之后，劉杰認為單粒子效應研究是極為必要的,，所以在讀博時將其作為自己的研究課題,，不過在1993年之后相關任務并不多，劉杰又開展了材料輻照效應,、納米材料,、核孔膜等方面的研究。直至2007年,、2008年,，我國檢測大規(guī)模集成芯片性能的任務也隨之愈來愈多,。有了前期實驗和博士論文的積累，檢測任務就自然而然落在了劉杰團隊肩上,。在中科院及國家經費支持下,，劉杰帶領團隊分別創(chuàng)建了電子元器件中能和高能重離子單粒子效應模擬專用平臺。同時,，還系統開展單粒子效應實驗相關研究,，確保了衛(wèi)星長壽命和高可靠性。

3 為“悟空”探測暗物質安上“火眼金睛”

在中科院近代物理所展廳,，有一臺我國發(fā)射的暗物質粒子探測衛(wèi)星“悟空”號的等比例縮小模型,。劉杰說，“悟空”的科學目標是探測暗物質粒子湮滅的證據,。而在探測衛(wèi)星4個有效載荷中,，由劉杰擔任主任設計師的塑閃陣列探測器位居最上層，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”號安上了“火眼金睛”,。

“從2011年接到‘悟空’型號任務到2015年正樣完成歷經了1500個日日夜夜,，而我們在2011年之前還經過了3年預研?！?011年,，中科院空間先導專項“暗物質粒子探測衛(wèi)星”由中科院紫金山天文臺牽頭立項，劉杰才開始了“塑閃陣列探測器分系統”的研制任務,。作為課題負責人和主任設計師,，帶領團隊克服了時間緊、任務重,、團隊缺乏空間載荷研制經驗等困難,，先后完成了電性件、結構件,、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,，引起國內外廣泛關注,，被英國《自然》雜志評價為“開啟了中國空間科學時代”。目前,，探測器在軌5年多工作正常,，獲取了有價值科學數據，科學成果已在國內外頂級期刊發(fā)表。

4 科研路上,，她始終開心

除國家和中科院重大任務之外,，劉杰和團隊還在基礎研究方面取得了亮眼的成績。劉杰說,，持續(xù)的興趣點和工作需要,，讓她在長達36年的科研路上始終開心。

劉杰目前帶領的研究團隊超過60人,，平均年齡33歲,，由她帶出的學生中已有3位晉升研究員、博導,。正如團隊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,，劉老師是強有力的支撐,，取得成績，劉老師也會積極鼓勵,！”

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

蘭州日報社全媒體記者 何燕 文/圖