303所空天光学计量测试中心副主任杨旺林对黑体原理进行了解释：它是一种理想化的辐射体，能够吸收所有波长的辐射能量，但不会反射和透过能量。也就是说，利用绝对黑体的辐射特性，对红外探测设备进行标定。
“作为对地观测系统中重要探测手段之一的红外遥感，只要接触其温度超过绝对零度的物质，就会向外界不断发射红外辐射能量。”杨旺林表示，黑体可以作为红外探测系统的绝对基准，它的测温精度越高，红外遥感的探测能力就越高。
近年来，303所空天光学计量测试中心先后成功研制了国内最大面源黑体等系列产品，在我国空间探测中发挥了重要作用。
让不简单变“简单”
2020年4月，303所空天光学计量测试中心接到了一个新任务：研制一个真空超大面积面源黑体。
“同样的性能指标，面积要将近扩大四倍。我们做过大的，但是没有做过这么大的。”杨旺林接到任务时，心里起嘀咕。
几十平方米、总重量几十吨的真空面源黑体，由几十万个V型槽组成。“如果采用整机研制的方法，这样的技术并不难，可加工设备和组装厂房无法满足。”项目负责人宋春晖表示。
由于受到黑体加工工艺、运输、吊运、装配的制约以及设计的模块化限制，研制人员反复研究，最终决定大面积面源黑体的研制采用多段拼接而成的方式。
为了更直观、方便现场操作人员理解该方案和规范，研制人员采用三维动画仿真技术，对整个装配、拆卸过程进行全过程仿真模拟。
“组装拼接并没有想象中的简单。”宋春晖说，面源黑体的发射率是设计中的一项重要指标，为提高辐射面的表面发射率，需要将辐射面表面设计为四棱锥结构。沿着平行于辐射面方向看去，黑体辐射面是由一系列V型槽组成的阵列结构，这样的结构在有效提高面源黑体发射率的同时，也给大口径面源黑体的生产和装配提出更高的要求。
黑体结构设计师刘红岩提到：生产要保持一次成型，组装则更要小心翼翼。拼接时一旦发生错位，就会留有缝隙，这样会直接影响黑体的定标精度。
拼接组装时，他们首先需要将一块单块黑体垂直放置货架上，用地脚螺钉顶实，然后吊起另一块黑体，使两块黑体拼接面接触，并在拼接面正向键槽内放置调整键，使两块黑体水平且拼接面缝隙均匀。
这一过程持续两个月左右的时间，为的就是将几块单体黑体严丝合缝的拼接在一起。
每一次努力 只为精度准确
严丝合缝只是第一步，为满足真空环境下黑体辐射面表面温度的均匀性要求，黑体团队要对面源黑体的温度稳定性和温场均匀性进行试验验证。
“研究到了关键时刻，高精度的温控系统像拦路虎一样横在面前。”宋春晖说，他们绞尽脑汁验证，但还是没有达到预期。
深夜，突如其来的铃声惊动了还在试验室思考的曹清政。电话那头传来宋春晖沙哑的声音：“重点检测一下温度传感器，让每个点都实时反馈，还有就是一定做好保温、减少散热。”
曹清政重新布点，修改保温结构，这意味着之前很多设计都需要更改。初步设计完成后，又经过了20次讨论会、30次小组论证、前后修改了40多个版本，反复摸索、改进。
最终，黑体团队确定了配套温控系统的精密测温和温度调控方案：黑体辐射面被均匀分成上百个控温区域，每个区域呈矩形条状分布，每一路均可实现独立控温，从而实现温度的区域调节。
“上百个控温区域的温度要基本保持一致，温场均匀性要控制在0.5℃以内，只有这样才能确保它的测试精度达到要求。”刘红岩自信的笑了。
多元化发展 让黑体“发光”
过去，真空面源黑体的产品主要依赖进口。如今，303所黑体团队不断突破国外技术封锁，在国内相关技术处于空白、无任何经验借鉴的情况下，先后为国内相关红外载荷单位研制不同口径的真空黑体，形成了一系列真空面源黑体产品，不断提高红外遥感的探测能力。
大大小小的黑体都做过，随着名气越来越大，订单也纷至沓来。他们逐渐认识到，黑体要“服务于国计民生”，就要走系列化发展道路，更好地满足大众的需求。
“无论结构还是电控，大家在一起集思广益，共同解决。每一个产品都经过严格测试才能出厂，保证每一位用户都能拿到高质量的产品。随着生产不断完善和优化，后续我们会在医疗、建筑、安全监控、环境监测等多行业领域发挥重要作用，为国计民生贡献力量”杨旺林表示。
目前，303所空天光学计量测试中心已具备系列化黑体的批生产能力，尺寸从4英寸至12英寸，温度范围从低温至高温，共10余个系列化黑体可满足不同行业、不同领域的红外测试需求。
黑体团队带领黑体人正在“黑”中逐光……最近，他们除了一如既往的专研项目，也再不断开拓市场，将要签下大额订单，研制更大尺寸的真空面源黑体，为航天事业添砖加瓦。（张怡娟 邓雨楠）
