摘要：在河北兴隆观测站的寒夜中，天文学家曾需盯着望远镜屏幕连续工作十几个小时，才能捕捉到几颗恒星的光谱数据。

在河北兴隆观测站的寒夜中，天文学家曾需盯着望远镜屏幕连续工作十几个小时，才能捕捉到几颗恒星的光谱数据。

而如今，一块仅有手机SIM卡大小的芯片，正彻底改变这一切，清华大学方璐教授团队研发的"玉衡"（RAFAEL）光谱仪。

能以亚埃级精度每秒捕获近万颗恒星的完整光谱，把绘制银河系所有恒星图谱的时间从数千年压缩到不到十年。

这项登上《自然》期刊的成果，让人类观测宇宙的眼睛变得前所未有的锐利。

带领这项突破的方璐教授，本身就是科研领域的传奇。

14岁考入中科大，26岁就成为博士生导师，这位曾获达摩院青橙奖的科学家，多年来一直深耕光场智能成像领域。

她所攻克的，是困扰天文学界百年的"老大难"问题，光谱观测的"鱼与熊掌困境"。

"传统光谱仪要么看得清却看不远，要么看得广却模糊，就像戴着老花镜看电影，细节和全景只能选一个。"业内人士这样形容。

过去即使用西班牙加那利群岛的10.4米口径GTC望远镜，全球最大的单口径光学望远镜之一，要给银河系1000亿颗恒星逐个"拍身份证"，也得耗上几千年。

方璐团队的突破口藏在一块晶体里，铌酸锂。

这种被称为"光子学钻石"的材料，电光系数是传统硅基材料的20倍，能通过电场精准控制光的传播路径。

但它的加工曾是世界级难题，就像在坚硬的水晶上雕刻微雕。

团队借鉴集成光子学思路，给铌酸锂"穿"上可雕刻的氮化硅外衣，既解决了加工难题，又保留了优异的光学性能。

最终成型的"玉衡"芯片，长宽仅2厘米、厚0.5厘米，却藏着千万像素级的空间分辨率和0.5亚埃的光谱分辨率，这意味着能识别千万分之一毫米的波长差异，相当于在100公里外看清一根头发丝。

更惊人的是，它的光学透射率达到73.2%，比现有设备提升近一倍，在暗夜中也能清晰"捕捉"星光。

在天文学界，光谱数据就是恒星的"体检报告"。

通过分析光谱中的暗线和亮线，科学家能算出恒星的年龄、重量、化学成分，甚至能发现隐藏在恒星周围的系外行星。

而"玉衡"的出现，让这份"体检报告"的获取效率提升了上千倍。

云南丽江观测站的工程师算了一笔账：过去用传统设备观测一个星区需要一周，现在换上"玉衡"芯片，几小时就能完成，数据精度还更高。

目前该设备已被列入河北兴隆观测站、丽江观测站以及西班牙GTC望远镜的部署计划，这个坐落于拉帕尔玛岛海拔2300米处的顶级天文台，将借助中国芯片看得更远。

但"玉衡"的本事远不止观星。

在山东的农田里，科研人员正用它监测小麦的健康状况：通过分析叶片反射的光谱，能在肉眼发现黄叶前一周就判断出是否缺氮，甚至区分是蚜虫还是锈病作祟。

这比传统农检效率提升20倍，成本却降低了一半。

自动驾驶领域更是对这项技术翘首以盼。

在暴雨天气中，普通摄像头常常分不清路面和水洼，但"玉衡"能通过光谱差异精准识别，甚至能判断路面是冰还是湿沥青。

方璐团队的实验显示，配备该芯片的感知系统，复杂路况识别准确率提升了37%。

在材料实验室里，它还能当"质检员"。

只需0.1秒就能分析出合金里微量元素的含量，比传统设备快100倍，而且精度达到皮米级，这对航空发动机叶片等高端制造的质量控制至关重要。

光谱仪曾是出了名的"贵重仪器"。

市面上一台普通的手持式光谱仪售价普遍在10万到20万之间，高端实验室设备更是动辄上百万。

但"玉衡"的芯片化路线，正在颠覆这个市场。"

传统设备里又大又重的分光棱镜，在我们芯片上就是几微米的微纳结构。"团队成员介绍，批量生产后，芯片级光谱仪的成本有望降到千元级别，甚至可能集成到手机里。

这意味着未来农民可以用手机给庄稼"看病"，工程师带着便携设备就能现场做材料检测。

这种低成本优势已经初见端倪。

目前教育市场上的DIY 光谱仪已能做到200元以内，而"玉衡"的技术下放，有望让中学化学课上的焰色反应实验从"看颜色"升级为"读光谱"，把实验准确率从88%提升到100%。

产业化的脚步正在加快。

团队已经和中电万维等企业合作，推进薄膜铌酸锂芯片的规模化生产。

方璐教授强调："这不是一个终点，而是一个开始。"

这种智能光子学技术，未来还能用于量子通信、医疗成像等领域，比如在医院里，用它能快速检测血液中的微量元素，实现疾病早筛。

从兴隆观测站的星空到田间地头的庄稼，从实验室的显微镜到自动驾驶的传感器，这块中国造的"玉衡"芯片，正在悄悄改写人类观察世界的方式。

当曾经笨重的科学仪器变成指尖大小的设备，那些藏在星光里、叶片上、材料中的秘密，正变得触手可及。

这或许就是科技最动人的地方：让遥远的宇宙更近，让复杂的世界更简单。

来源：探秘发现一点号