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    潛心“真空”三十載 一片丹心向航天——記航天科技集團五院510所科技委主任、中國工程院院士李得天研究員

    潛心“真空”三十載 一片丹心向航天——記航天科技集團五院510所科技委主任、中國工程院院士李得天研究員

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    • 分類:學會動態
    • 作者:武文宣 李慶勤 甘肅科技報
    • 來源:甘肅科技報
    • 發布時間:2022-07-14
    • 訪問量:

    甘肅科技報社融媒體中心記者   武文宣   通訊員   李慶勤

            核心提示:2020年年底,國防科技進步獎頒獎儀式在北京隆重舉行。由中國航天科技集團有限公司五院510所科技委主任、國家杰出青年科學基金獲得者、國際宇航科學院院士李得天主持的項目——《衛星充放電效應模擬測試與防護關鍵技術研究》獲得國防科技進步一等獎。

     

            帶著對真空基礎學科的滿腔熱愛,帶著對中國航天事業的使命感和責任感,李得天從一名普通的大學生成長為我國航天測試計量技術及儀器專家。他扎根西北30余年,另辟蹊徑走出了一條創新之路,取得了一系列具有自主知識產權的原創性成果,為我國航天、航空、核工業事業的發展和國防科技的建設作出了杰出貢獻。

     

    ◎院士簡介


            李得天   1966年6月生,蘭州空間技術物理研究所科技委主任,研究員,博士生導師,中國工程院院士、國際宇航科學院院士,甘肅省拔尖領軍人才,國家創新人才推進計劃重點領域創新團隊負責人。入選國家杰出青年、百千萬人才工程和萬人計劃。任中國真空學會副理事長、中國計量測試學會副理事長兼真空計量專委會主任、中國宇航學會電推進專委會副主任、真空技術與物理國防科技重點實驗室常務副主任、《真空與低溫》期刊主編等職。李得天是真空測試計量領域學術帶頭人,長期從事真空計量及真空環境下多參數綜合測試工程研究。他帶領團隊解決了真空中性氣體、真空等離子體和復雜真空效應的測試計量難題,在計量技術、計量標準、測試裝置和工程應用等方面做出了系統性貢獻,建立了我國較完整的真空測試計量體系,研究成果在地面、近地軌道和宇宙深空獲得了全面持續應用。發表學術論文200余篇,出版著作8部。以第一完成人獲國家技術發明二等獎1項、國家科技進步二等獎1項、省部級一等獎8項,還獲何梁何利科技創新獎、全國創新爭先獎、中國真空科技成就獎、航天創新獎、航天貢獻獎等。

     


    李得天研究員(左一)指導團隊成員進行科技攻關

     

    一位科學范兒十足的科學家

            中國航天科技集團有限公司五院510所位于我國西北重鎮——蘭州,它是我國第一批直接從事空間飛行器研制的單位、我國空間技術領域的骨干單位。該所相關產品配套在我國數百顆星、船型號中,始終保持著一次飛行成功率100%的紀錄,為我國航天事業和國防事業作出了卓越貢獻。

            510所的展廳里有一面榮譽墻,陳列著國家技術發明獎、國家科技進步獎、國防科技進步獎等各大科技類獎狀、獎杯。上面出現次數最多的名字,就是“李得天”。

            李得天出生于甘肅省景泰縣的一個普通家庭。讀初中時,他的學霸氣質便開始凸顯,成為縣里有名的高材生。雖然學習條件艱苦、沒有試驗器具和場地,李得天對物理學的濃厚興趣仍然開始萌芽。“千分尺是我們的第一個試驗器具,可以說開啟了我的興趣之門。”李得天回憶說。

            在當時,師范類學生每月能有22.5元助學金??紤]到家庭經濟條件,師范大學是很多人的第一志愿。1981年,15歲的李得天以全縣第一的成績考入了西北師范大學物理系。

            在李得天的記憶中,東方紅衛星發射是他對航天的最初印象。1980年,我國向太平洋預定海域發射一枚運載火箭,獲得圓滿成功。這也引起了李得天開始對航天的關注。

            上大二時,有一位學長考取了航天科技集團五院510所的研究生。李得天得知這個消息,感到非常振奮。有這樣一條路可以進入航天,接觸到自己感興趣的航天事業,這讓他怦然心動。

            此刻,立志進入航天領域的種子在李得天心中深深扎根。當得知510所的研究生專業考試要考真空技術時,李得天便到圖書館借了一本《真空技術》開始自學。1985年,李得天大學畢業,順利被510所錄取為第五屆碩士研究生之一。

            之后的幾年,李得天都一直沉浸在自己的專業領域甘之如飴。誰承想,身邊的環境卻悄悄發生著變化。上世紀90年代,“孔雀東南飛”的潮流襲來,各領域出現了出國熱。地處祖國西部的510所成為人才流失的“大戶”,很多科研人員帶著家屬去了南方城市,或者干脆出了國。

            看著身邊的同事、同行一個個離開西北,李得天也想要嘗試。“倒不是說非要跟著他們走,但出去看看的心情越來越迫切。”

            2001年,李得天得到一個去德國做客座科學家的機會。一年里,對方對李得天的工作能力很滿意,李得天和德國的同事相處也非常愉快,接觸到很多前沿科技,專業能力得到很大提升。然而,李得天對德國的喜愛遠不及對祖國的依戀。他的愛人赴德國探親,兩人在德國生活了3個月,最終商量決定,還是要回到中國。2002年6月,李得天重新踏上了祖國的土地,繼續為中國航天事業努力奮斗。

            在真空領域深耕細作多年,李得天積累了深厚扎實的專業知識。同時,他也對其他學科保持著關注。用李得天學生的話說,他是一位科學范兒十足的科學家。李得天常說:“敢于向自己不熟悉的領域橫跨一步,往往就能獲得一些意想不到的驚喜,解決長期以來的難題。”很多次,在與交叉學科專家的交流中,李得天都希望能將新領域的知識、技術與真空計量聯系起來,擦出科學的火花。在這樣的好奇心驅動下,很多幻想變成了現實,碳納米管陰極超高真空計、超高/極高真空校準等許多突破傳統的新技術就此誕生,成為全國首創。

     

     

    在“卡脖子”激勵下,從跟跑到領跑

            上世紀90年代,隨著探索太空的步伐不斷加快,我國對月球表面、行星際空間、恒星際空間真空環境探測的需求愈發迫切,亟須擁有自己的超高/極高真空計量標準。

            建立自己的超高/極高真空計量標準,前提是獲得極高真空。2002年,這項任務落在了510所身上。而510所時任領導鄭重地將這一重任交給了剛剛回國的李得天。

            為了這項必須拿下的任務,李得天和團隊成員遍訪各個國家的真空企業,尋找合適的技術和設備。當得知日本大阪一家真空企業有可獲得極高真空的裝置——極高真空泵時,李得天第一時間動身前往日本拜訪。“當時國外普遍的做法是采用液氦冷凍、液氮保護等低溫手段獲得極高真空,但是這樣的標準裝置結構復雜、測量不確定度大、運行成本也很高??杉幢闳绱?,人家仍然不愿意把設備賣給我們。”李得天在日本吃了閉門羹,這讓他很無奈。“那個時候就真正能體會到被人‘卡脖子’的難受。”

            李得天沒有就此放棄?;貒?,他腦子里時時刻刻都想著極高真空的事。“既然別人不給,就只能靠自己。”這樣的體會,很多中國航天人都感同身受。在中國航天事業發展史上,類似的事情遇到過太多太多。

            一天,意大利一位專家到中科院蘭州近代物理研究所作報告。近物所邀請李得天一起去聽聽。深受極高真空困擾的李得天決定去“換換腦子”。

            在報告中,意大利專家介紹了一種用于抽除真空活性氣體的吸氣劑,這種吸氣劑在真空計量標準中從未應用過,它卻觸動了李得天的科學神經。

            “這種方法能否用于極高真空獲得上?”帶著這樣的好奇,李得天回去后趕緊開始論證與設計。

            我國極高真空計量研究起步晚,國內配套條件差、關鍵設備缺乏、可借鑒的經驗很少。李得天只能抓住一切可以利用的時間與條件,跑遍周圍大大小小的研究所,翻閱無數資料。經過多次試驗,他終于創新性地提出磁懸浮渦輪分子泵級聯與非蒸散型吸氣劑選擇性抽氣相結合的室溫抽氣方法。

            利用該方法,李得天及其團隊在常溫條件下獲得了極高真空,這是世界首創。該方法被命名為分流法超高/極高真空校準技術。

            這個技術方案讓李得天及其團隊最終突破了超高/極高真空校準領域的技術瓶頸,實現了技術途徑的整體創新,自主設計研制成功我國首臺超高/極高真空標準裝置,將我國真空校準能力首次延伸至10-10Pa的極高真空范圍,為我國月球探測、航天器空間環境模擬、重離子加速器、同步輻射光源、受控核聚變裝置等國家重大科技工程提供了重要的技術支撐和計量保障服務。該成果獲國防科技進步一等獎,核心專利獲中國專利優秀獎。

            這一創造性成果得到國際同行的廣泛贊譽。相關論文在真空科學領域國際頂尖學術期刊上發表,在當月下載量最多的20篇論文中位列第三。2012年,歐洲發布的計量研究規劃將極高真空計量列為今后發展的重點。而李得天的這項成果被歐洲計量規劃委員會作為重要參考依據。

            這一刻,我國真空計量技術終于進入國際前列。

            2019年,鑒于李得天在國際真空計量領域的成就和影響力,那家曾讓他吃了“閉門羹”的日本公司專程邀請他講學。此時,李得天已帶領團隊建成了集真空計量標準裝置、國際標準、國家標準、國防軍工計量規范等為一體的完整的國防真空計量技術體系。

     

    李得天研究員為孩子們進行科普講座現場

     

    “能夠為國家做點事,是最主要的”

            李得天說:“我們一直堅持把基礎學科研究做扎實,并將基礎研究成果放在工程應用上,這是基礎學科研究的最終目標,也是為國家解決‘卡脖子’難題的有效途徑。”

            在真空測試計量儀器方面,李得天及其團隊提出的基于雙道密封圈的小容積正壓檢漏方法,解決了載人航天器艙門氣密性快速檢測技術難題。以此為原理研制的航天器艙門快速檢漏儀重量輕、體積小、功耗低,完成全部檢漏任務僅需8分鐘。目前,該型檢漏儀已在多艘飛船、目標飛行器以及飛船與目標飛行器的交會對接中得到成功應用,確保了航天員的生命安全,為我國載人航天工程順利實施提供了重要保障。

            在不久前的嫦娥五號任務中,李得天參與了我國首臺月球樣品密封封裝子系統與極小漏率專測設備的研制工作。他和團隊成員的共同努力,確保了該產品能夠對采集到的月球樣品進行自動封裝,保證月球樣品在返回地面的過程中不受污染,“原汁原味”被帶回,充分保留其科研價值,確保了探月工程“繞、落、回”總目標實現。

            李得天及其團隊創造性地提出基于質譜分析原理的推進劑泄漏檢測方法,并研制出發射場衛星推進劑泄漏檢測儀和火箭危險氣體共底泄漏監測系統,成功解決了推進劑泄漏檢測難題。目前,相關檢測儀器已長期應用于我國衛星、火箭發射現場的推進劑泄漏監測中,為我國航天任務的高質量、高密度發射提供了主要的技術保障。

            除此之外,李得天還帶領團隊研制出我國首臺空間用雙通道磁偏轉質譜計。目前,該質譜計已成功在衛星上搭載,并對499公里太陽同步軌道氣體成分隨區域及時間的變化進行了全面探測,為我國近地空間環境研究及航天器工程應用積累了寶貴的空間環境數據。

            李得天提出的雙分子流小孔進樣方法,消除了氣體的質量歧視效應,保證了進樣后氣體成分比例不變,解決了標樣氣體進樣技術難題。該標樣氣體進樣系統已用于我國衛星導航用銣原子鐘的銣泡精確充氣之中,使得導航銣原子鐘打破了外國禁運,為北斗衛星導航系統組網作出了重要貢獻。

            此次獲獎的衛星充放電效應模擬測試與防護關鍵技術,直接應用于我國空間站整星仿真和首個電位主動控制系統研制,將確保我國空間站建設和航天員出艙活動安全。此外,該技術還應用于上百顆衛星充放電防護設計,無一例發生在軌充放電故障,為新一代衛星平臺提供“安全屏障”。32年來,李得天帶領團隊先后突破真空壓力、氣體微流量(漏率)等真空參數計量難題,建成系列真空標準裝置,建立了完整的國防真空測試計量技術體系,實現國防科技工業真空量值準確統一;突破真空等離子體測試難題,建立空間電推進真空等離子體束流在線動態測試評價能力,打通長期限制我國全新一代空間推進技術工程應用的最后一道難關;拓展空間真空模擬測試新方向,實現真空粒子測試到衛星材料真空效應模擬測試的跨越,建成我國衛星充放電真空模擬測試和整星仿真能力,為我國衛星在軌安全運行作出重要貢獻。

            他曾榮獲“國家有突出貢獻中青年專家”稱號,獲國家杰出青年科學基金、國家技術發明二等獎、何梁何利科學與技術創新獎、航天創新獎、航天貢獻獎和我國真空科技界最高獎中國真空科技成就獎等各類獎勵20余項,出版學術專著6部、發表論文200余篇,授權發明專利40余項,并于2021年當選中國工程院院士。

            面對這些足以讓人仰視的成績和榮譽,面對許多高校、一線城市拋來的“橄欖枝”,李得天只是淡淡地說:“地方好一點賴一點,待遇高一點低一點都沒什么。能夠為國家做點事,是最主要的。”

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