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“触探”深空

单位(作者):李祺瑶 | 来源:北京日报 | 更新时间:2021-06-09 | 点击数:

50多年前,一套首版《十万个为什么》,带领着少年韩静涛遨游广袤无垠的宇宙,神秘的月球,红色的火星,一一进入脑海……探秘星空的梦想,在心中悄悄生根发芽。

  2021年5月15日,中国首颗火星探测器“天问一号”在火星成功着陆,遥远的红色星球上,首次留下了中国印迹,我国星际探测迈出了重要一步。当初的少年,如今已是鬓发斑白的滚球体育app老教授,由他带领团队研制的“弹性伸杆型航天器展开系统”装载于“天问一号”,助力探测器完成各项探测任务,参与书写中国航天的辉煌篇章。

  这并非韩静涛第一次攻坚航天领域课题。从近地太阳同步轨道的“张衡一号”电磁监测卫星,到探秘月球背面的“嫦娥四号”,再到正在火星执行任务的“天问一号”,由他主持研发的弹性伸杆型航天器展开系统,目前已有300余套装载于100余颗中外各型航天器上,在太空或深空服役,展开成功率达到100%。

  在教学与科研领域,韩静涛一直在材料加工学科前沿默默耕耘,提出并引导国际材料工程新理论和新技术研究,开发了国民经济建设和行业发展急需的新材料、新工艺和新产品,涉及领域覆盖工业、建筑、医用、航空等,“我们的研究成果,书写在祖国的大地蓝天。”韩静涛说,探索未知世界,不断开拓新研究方向、新技术领域,是他孜孜不倦的追求。

  “天问一号”团队在航天器离京出征前合影

  向往星空却与钢铁结缘

  1957年,韩静涛出生在东北一个书香世家,外祖父是土木工程专家,父亲是铁路工程师。从小耳濡目染,韩静涛在上小学时就开始自主学习课外知识,“从看第一套《十万个为什么》开始,我就对天文学产生了兴趣。”韩静涛笑着回忆起小时候懵懂的天文梦,“因为感兴趣,所以又找了更多的书来读,还用家里的老花镜自制天文望远镜,观察天上的星星,画星座图。”

  从小学到高中,韩静涛的学习成绩一直名列前茅,1975年高中毕业,受时代背景影响,他没能继续考大学,而是进入一家电机厂的翻砂车间,成为一名铸造工人。

  飞扬的黑砂,火红的铁水,高温炙烤下的汗水……尽管翻砂车间环境艰苦,韩静涛却干劲十足,跟着师傅认真学习铸造技术,“那时候,在工厂里即使是新上岗的工人,也是个顶个的,从做砂型到浇铸都要自己完成。”他回忆说,当时大家的任务是一天做35个电动机外壳的砂型,其他人做满35个就交差了,他则做到50个,超额完成任务,“我的想法很简单,不管做什么都要尽力做到最好。”砂型做好只是第一步,第二天,韩静涛还要推着沉重的铁水包,把上千摄氏度高温的铁水注进砂型……

  业余时间,韩静涛没有放弃读书,结束了一天辛苦的工作,晚上他继续去“721工人大学”旁听,学习知识。

  机遇总是垂青有准备的人。1977年,韩静涛迎来了恢复高考。在工厂翻砂车间一线工作,几乎没有时间备考,但由于基础扎实,他考出了让自己都意外的好成绩——以所在城市总分第一的成绩,拿到了西安冶金建筑学院轧钢专业的录取通知书。

  “当年高考录取和专业选择受家庭影响很大,对于绝大部分学生来说,能够有机会上大学已经是天大的幸运了,学校和专业都无法选择。我对即将入读的学校和专业也是闻所未闻,但在之后的学习中逐渐找到了乐趣,并且最终喜欢上了这个行业,算是‘先结婚后恋爱’吧。”韩静涛打趣道。进入大学,对于来之不易的学习机会,韩静涛倍加珍惜,学习劲头更足了,成绩自然出类拔萃。

  从本科到博士,韩静涛先在钢铁领域闯出了一片天——

  1982年,韩静涛在研究生阶段就进入国家“六五”科技攻关重点项目“300/600MW火电机组汽轮机叶片钢生产工艺研究”课题组,在本钢特钢公司的650轧机升降台上,手持夹钳和工人们一同操作,仅用三个月时间就顺利完成了美国西屋公司汽轮机叶片的国产化试制,出色地完成了任务。

  1990年代初,韩静涛参与了国家科技攻关项目“大型管板锻件制造质量和工艺优化研究”,进行大型锻件新工艺的试验。当时,国内仅有黑龙江齐齐哈尔的中国第一重型机械厂、四川德阳的中国第二重型机械厂和上海重型机器厂三台万吨水压机,韩静涛戴上安全帽,拿着指挥旗,辗转各地工厂,给工人们当起了“工头儿”。为保证大锻件锻造工艺的科学可控,每个锻件入车间进行锻造需要半个月的时间,韩静涛不离左右,吃饭休息都在车间,累了就裹上一件军大衣在车间的长凳上和衣而卧,换班的工人们路过他休息的地方都放轻脚步,互相提醒,“咱们的韩教授在休息。”

  就这样,韩静涛带领团队成功锻造出我国第一批核电管板大型锻件,提出了金属材料内裂纹自修复理论,在国际上引起强烈反响,至今在国际材料学术领域仍是研究热点。依据该理论,韩静涛创新了关于大型饼类、模块类、轴类、法兰类、筒体类锻件的控制裂纹锻造工艺,解决了长期困扰国际大型锻件领域的锻造裂纹问题。我国大型锻件合格率由44%迅速提高到98%以上,为我国大型装备制造业的快速稳定发展奠定了重要基础。

  1990年代中期以前,我国铁路运输客货混线运行,火车最高通行时速不能超过120公里。因为超过此时速限制,传统的带孔火车车轮腹板上的孔周边就会产生裂纹,要想提高车速,就必须开发出全新的实心腹板车轮。1995年,韩静涛到可以买足球滚球的app材料科学与工程学院任教,他又带领团队承担了国家“九五”重点工程“太原重型机械集团公司火车车轮生产线建设”项目的工艺技术开发任务,负责锻造、轧制、热处理等热线工艺开发,以及车轮轧机设计、制造、安装、调试、控制模型开发研制任务。作为技术负责人,韩静涛整天一身油泥,在各工艺点巡查,拎着1米长的大扳手,参与车轮轧机的安装调试,工程竣工前40天,他一步没有离开车间。“直到当时的山西省委书记现场视察,亲眼看到生产线成功轧出国内第一件实心腹板车轮离开后,心里紧绷着的那根弦才松开。”

  “这是我来到可以买足球滚球的app后,打的第一场硬仗。”韩静涛带领团队创新提出的轮盘件逐次成形、环盘件错位移心轧制等工艺理论,形成了我国自己的火车车轮轧制理论与工艺,并成功应用于生产实践,与太原重型机械集团公司攻关团队共同建成了我国第一条实心腹板火车车轮生产线。高速列车用车轮的开发和应用,为我国铁路七次大提速奠定了坚实的理论和工艺应用基础。

  此后十余年,韩静涛团队在精密冷弯型钢技术装备、层状金属复合材料等技术领域不断有新突破,研究成果获国家科技进步二等奖、国家及省部级科研成果奖等十余个奖项。

  “我是从工厂里走出来的,我也要求我的学生们尽可能到生产一线去,亲自动手干活,在实干中解决问题。”凭着一股能打硬仗的劲头,韩静涛带出了一支实践经验丰富、动手操作能力强的团队,收获各领域合作单位的好评。

  韩静涛(左一)在工作现场

  “天问一号”升空

  为“天问一号”配上“小触手”

  弹性伸杆型航天器展开系统

  今年5月15日7时18分,在距离地球3.2亿公里的遥远星球上,历经近10个月的长途跋涉和惊心动魄的9分钟着陆过程后,中国火星探测器“天问一号”成功“拥抱”火星,着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功!5月22日10时40分,“祝融号”火星车安全驶离着陆平台,到达火星表面,开始巡视探测……

  “‘天问’落火,‘祝融’启航。从小向往的神秘红色星球,我的‘小触手’替我抵达了。”最近一段时间,关于“天问一号”探测器运行的每一个消息都牵动着韩静涛的心,通过电视画面,看到探测器上最显眼的四根“触须”成功打开,韩静涛脸上露出掩饰不住的微笑,心头既感到欣喜和自豪,又有一份成功后的释然,“之后的探测任务,该我的‘小触手’出手了!”

  韩静涛口中的“小触手”,就是他带领团队研制开发的“弹性伸杆型航天器展开系统”,它负责将航天器所携带的各种高精度传感器送入远离航天器本体的位置,以探测、接收和发射各类太空信号,是航天器开始太空或深空探测作业的重要前奏,也是航天器完成各项探测任务最重要的基础条件之一。

  “空间展开系统相当于一个机械臂,它的前端固定有多种探测器。”韩静涛解释,之所以需要这个机械臂,是因为探测器离星体远一些,可以避免星体内的电磁干扰以及探测器间的互相干扰。2013年以前,国内外的空间展开系统大多是折尺型的,在工作时需要一节一节地展开,空间指向性差、运动关节多、操作难度大,“在展开过程中,如果有任何一节突然停止展开,后续的工作都将无法进行。”

  研究开发更灵活、准确度更高的新型空间展开机构迫在眉睫。2013年底,擅长新材料、新工艺开发的韩静涛团队进入卫星研发团队的视野,中国空间技术研究院(航天五院)的工程师拿着一篇外国的论文,向韩静涛请教可行性,“论文中提出了一种卷筒式伸杆机构的概念,美国正研究将其应用于航天器上的可行性。”韩静涛说,当时这项技术在国内尚属空白,并没有制备工艺等相关文献公开,研发难度可想而知,然而对宇宙的向往,挑战未知的信念,让他决定一试。

  “接到任务后,我们和中国空间技术研究院的科学家们一起探讨,从伸杆机构原理设计、材料研制与定型、成形工艺理论研究,到装备技术研究、装备设计制造与改造优化,再到模样和正样的逐渐试制改进、形成工业化生产车间,一点点尝试各种工艺方法,一步一步向前推进。”韩静涛举例说,比如5米长的伸杆,由弹性非常强的恒弹性合金带,经缠绕成形、稳定化处理、连续拉弯成形等工序制成,其中连续拉弯成形设备是研发中的关键,仅这套设备就修改过4次设计方案,伸杆机构的设计图纸更是经过数十次修改……

  那段时间,每到周末和法定假日,恰恰成为团队最忙的时候。为了配合航天五院的工作,韩静涛和团队成员经常是从学校的实验基地到航天五院来回跑,“有两次,做出来的伸杆机构通过了我们自己的实验,拿到五院去做深空环境实验,检测的指向精度根本达不到,设计方案本身出了问题,就干脆把整个设备全部毁掉重来。”他坦言,一次又一次出错,自己也曾感到无力,整个人像虚脱了一样,“转念一想,技术上的事情总会有办法解决,我就咬咬牙接着往前走。”

  最终,经过无数次的深空环境实验与搭载实验,2017年2月28日,由韩静涛团队自主研发的“弹性伸杆型航天器展开系统”产品完全定型,通过了中国航天科技集团的验收评审,并确定以我国首颗电磁监测试验卫星“张衡一号”为起点,在中国航天器上全面装备。“到目前为止,世界上也仅有可以买足球滚球的app和美国、加拿大的两家公司具备此类机构的研发和制造能力,而且我们的成果已经投入应用了,在技术和产品应用上处于领先位置。”韩静涛脸上写满自豪,他说,一般的军工项目从规划、设计、材料、工艺、制造、检测、上型号等,通常要熬上十多年,但团队仅用了不到四年就圆满完成了任务,“大学里主要做预研项目,像我们做到集成度这么高还是第一次。”

  “通过评审的那一刻,我们由衷地欢笑、鼓掌、互相拥抱,但也没有什么特别的庆祝仪式,评审会后就立马投入工作,抓紧时间制造‘张衡一号’的正式应用设备了。”韩静涛笑着回忆道。

  进军“太空在轨构建”

  2018年2月2日,我国首颗电磁监测试验卫星“张衡一号”在酒泉卫星发射中心发射升空,进入预定轨道。看着电视里的报道,韩静涛和同事激动不已,“之前在地上都是实验,这次是正式上了太空,不能出半点儿差错。”8天后,“张衡一号”装备的空间展开系统上的4个弹性伸杆机构全部展开成功,展开机构搭载的探测器全部工作正常,韩静涛一直悬着的心终于着了地。他说,这一装置在“张衡一号”上的成功应用,使我国大型空间展开机构在荷载数量、展开效率、准确性、高效性等指标上处于国际领先地位。可以买足球滚球的app也因此成为国内除航天系统外唯一可为航天领域供货的高校。

  2018年12月8日,装配着韩静涛研发的4只“小触手”的“嫦娥四号”探测器发射升空,开启月球探测的新旅程,“我的心也随着‘嫦娥’上了月亮。”他直言,此次探月任务举世瞩目,在月球背面执行任务的温度低至零下120摄氏度,探测器上最显眼的4根“触须”必须扛住低温,顺利打开。2019年1月3日,“嫦娥四号”着陆月球背面,随即着陆器与巡视器分离,进行就位探测和巡视探测工作,“都打开了,一根没少!”接到航天系统同事打来的报喜电话,韩静涛的心也落了地。

  “近地轨道是解决机构展开的问题,月背探测主要破解低温条件下工作的难题,登陆火星则是突破了第二宇宙速度,克服了最低零下230摄氏度的工作温度,将我们的研究送入了深空宇航的新征程。”韩静涛说,每一次出征,团队都会针对探测任务的不同,不断调整改进展开系统。相比前两次的紧张,此次“天问一号”踏上火星,他和团队都坦然了许多,“我们的展开系统一定能经受住更加严酷的考验,助力我国深空探测技术发展。”

  从近地轨道,到月球背面,再到踏上火星,韩静涛带领着他的团队一步一个脚印,砥砺前行。昔日那个遥望星空的懵懂少年,而今已年逾花甲,他很高兴看到,探索宇宙的梦想,正在由自己的学生接力实现。

  目前,他正带领团队执行“张衡二号”“嫦娥七号”等项目的相关任务,今年开始,团队已在“太空在轨构建”这一全新的太空制造领域取得突破性进展,“在不久的将来,我们将在浩瀚的太空和深空里,在遥远的星球上,建起新的人类家园。”韩静涛望向窗外的蓝天,目光坚定。

原文链接:《北京日报》(2021年6月3日 16版)

(责编:孟婍)