生命不息 鬥志永續的“科學狂人”

——記南京航太航空大學教授、中國科學院院士 趙淳生

在趙淳生院士辦公室的墻上挂著一幅書法作品,上寫“貴在堅持”四個大字,那是趙淳生院士自己寫的,既作為對未來日子的激勵,也是對自己過去歲月的總結。憑藉著堅持,他從一個放牛娃成長為中科院院士;憑藉著堅持,他自學英語、法語,在家裏出現特大災禍——小女兒遇車禍身亡的情況下,隻身出國留學學習國外先進知識與技術;憑藉著堅持,他與癌症病魔做頑強鬥爭;憑藉著堅持,他研發出中國自己的超聲電機技術並成功應用到嫦娥三號搭載的“玉兔號”月球車上,使我國成為繼美國之後第二個將超聲電機應用到外星球的國家。繼而,應用到嫦娥四號、五號月球紅外光譜儀定標板的驅動與控制,“墨子號”量子試驗衛星切換機構運動、行雲二號、齊魯系列衛星的鐳射通信、海絲一號和巢湖一號衛星太陽能天線的展開驅動機構上。

老驥伏櫪,志在千里。出生於1938年的趙淳生院士,如今已85歲高齡。在同齡人都已選擇含飴弄孫、頤養天年的年紀,他卻仍然忙碌在實驗室裏,保持著每天7個小時的高強度的工作作息。

為什麼要這麼拼?這位愛國科學家説:“上帝留給我的時間不多了,要儘量為黨和人民多工作一點。”

毅然回國  

實現超聲電機技術“零”突破

電機,是用來帶動機械部件發生轉動的重要器件,類似於人體骨頭之間的關節,用來帶動手腳。傳統電機利用銅線圈和磁場進行作動的。20世紀60年代,蘇聯和美國學者提出“超聲電機”概念,這是一種基於振動原理髮展起來的新型微特電機,小到只有“米粒”大,既可以用於火星探測車,又可以進入人的血管中,它具有響應快、控制精度高、無噪音、無電磁干擾等特點。作為機械工程領域用於控制的作動器具有革命性的改變,超聲電機在轎車電器、精密儀器儀錶、航空航太等傳統電機無法涉及的高端裝備有著廣泛的應用前景。

而對於這一極具顛覆性的技術,直到上世紀90年代,中國的科研人員對其研發甚至認知都處於一片空白的狀態。1992年,趙淳生應邀赴美國麻省理工學院做訪問學者,其間參加了一場有關超聲電機的專題報告會。從這次報告會上,趙淳生了解到美國當時正在研製超聲電機,以用於火星探測器之上。趙淳生敏銳地察覺到,超聲電機在我國未來的航太事業中也一定能發揮巨大作用。於是,已經在激振器和機械故障領域取得豐碩成果的他當即改變方向,決心開始研究超聲電機技術。

兩年後,學有所成的趙淳生決定回國效力,而這遭到了家裏人的一致反對。當時趙淳生的家人都已定居美國,而趙淳生已經56歲了,原本已在激振器領域取得了很大成就——其研發的電動式激振器、高能激振器等填補了國內空白,為我國長征系列火箭模態試驗和殲八系列飛機、運十二飛機和直升機的全機共振試驗作出了貢獻,在佔據國內市場的同時還成功打入了國外市場。靠著這項技術,再加上美國給予的豐厚待遇,趙淳生完全可以衣食無憂地安度晚年生活。而回國,則意味著從零開始,在中國這片超聲電機技術研發“荒漠”上重啟一項科研計劃。

“我學習知識是要為祖國服務,科學沒有國界,但科學家有祖國,當時我只有一個念頭就是:我要回去。”趙淳生説。

就這樣,趙淳生毅然決定回到祖國,並在南京航空航太大學任教。沒有啟動經費,他就向系裏借了1.5萬元,買了一台電腦和一台簡易印表機就開始工作。在一個20平方米的小屋子裏,趙淳生帶著一名博士後、一名博士生和一名碩士生,開始了超聲電機的研究。

經歷了一次又一次的失敗考驗,1995年12月17日,一台被稱為“行波型超聲電機”的原型機成功運轉起來。這是我國第一台能實際穩定運作的超聲電機。而從申報課題到研製成功,這4個人的攻關小組前後僅用了不到10個月的時間,完成了相當於國外幾名工程師3年的工作!

兩度患癌

病榻之上做研究

2013年12月14日晚,趙淳生守在電視機前,盯著直播——月球上,嫦娥三號搭載的“玉兔”月球車正在移動。“玉兔”是中國第一輛月球車,上一個登月的人類探測器是蘇聯于1976年發射的“月球24號”。

對於普通人而言,畫面上是一輛月球車,然而,內行人知道,這臺車裏有許多起著關鍵作用的零部件:月球車上的紅旗下方有個“光譜儀系統”,系統中就有趙淳生團隊研製的超聲電機——體積迷你,比雞蛋還小,重46克,卻能自如驅動與操控光譜儀。有幾次,當直播畫面中的鏡頭掃過“玉兔”下方的迷你零部件時,70多歲的趙淳生鼻子一酸,眼淚從皺紋滑過。沒有人知道,這位年過古稀的老人,為了這個體積迷你的小零件曾付出了多少。

2000  年11月,在一次例行體檢中,已經60歲的趙淳生被診斷患上了肺癌。得知此事的趙淳生並沒有將此事告訴遠在美國的家人,而是平靜地準備接受手術。但趙淳生的同事還是將這個消息傳到了美國。趙淳生的妻子和女兒聽到這個消息後,連夜買機票趕回了國內。趙淳生雖然也對即將到來的手術心裏沒底,但他為了寬慰妻女,還是表面上裝出一副沒事的樣子,説:“你們放心,我動了手術就好了。”

隨後,趙淳生做了手術,切除右肺一葉。然而禍不單行,就在他手術後的第4個月,醫生檢查出他的胃裏也有一個惡性腫瘤,這使得他三分之二的胃被切除,隨後是無休止的化療,身體的痛苦讓趙淳生幾乎沒有食欲,體重暴減26斤。

儘管如此,趙淳生心裏還是時刻想著他的超聲電機研究。第一次手術後不久,他就開始在病床上修改國家自然科學重點基金研究建議書,並完成了國家自然科學基金項目的申請報告。在第二次手術後的化療期間,他撰寫了4份超聲電機技術專利申請書,並去杭州參加了國家自然科學重點基金的答辯會。那時的他,在病床上往往是一邊化療,一邊看東西,左手輸著液,右手寫報告。醫生明令禁止他這麼做,這位倔強的老人就和醫生玩起了“捉迷藏”,背地裏偷偷地寫報告,一看醫生來了,就趕緊放到枕頭底下,等醫生走了,再把紙張拿出來接著寫。妻子看不下去,問他:“你到底要命,還是要超聲電機?”趙淳生説:“我兩個都要。”

就是在如此身體條件之下,趙淳生主持完成了“新型超聲電機技術”項目,並相繼獲國防科技進步一等獎、國家技術發明二等獎。而令趙淳生最得意的,是他在病床上設計出了我國第一台巡航導彈用的超聲電機。

2005年歲末,鋻於他在超聲電機技術及其他科研方面作出的重大貢獻,趙淳生當選為中國科學院院士。

生命不息  奮鬥不止

“知識就是力量!”趙淳生院士對這句話一直深信不疑。父親外出參加革命,母親早逝,家裏貧窮,上不起學的趙淳生在當時一位地下共産黨員的幫助下,從一個放牛娃背起了書包上起了學,一路靠著超乎常人的勤奮刻苦考上了大學,最終又將自己所學的知識演化為科學技術回饋于自己的國家。

2015年,趙淳生院士再次做出一個決定,他要將自己的超聲電機技術以及相關的研發經歷以知識科普的形式向大眾進行宣傳。此後的4年間,他的足跡遍佈國內,從小學、中學再到大學,從研究所到學會,趙淳生前後一共做了200余場科普演講。

在此期間,趙淳生和相關團隊還牽頭制定了我國超聲電機技術的國家和軍用標準,並身體力行創辦公司,決心致力於將超聲電機技術推向産業化的道路。2016年,在經歷了此前3次創業失敗的教訓後,趙淳生發動他所在的精密驅動與控制研究所全體人員共同創辦公司,前後籌集了400萬元資金,註冊了“南京淳控超聲電機研究院有限公司”,以此作為趙淳生團隊股份平臺。2017年,又和南京航空航太大學資産經營公司共同註冊了“南京航達超控科技有限公司”,合作雙方秉持研究所負責深層技術研發、南京航達超控科技有限公司負責工藝研發及産品生産的模式化運作,最終達到了雙贏的目的。

2017年,上海光機所所長帶隊前來公司調研趙淳生院士的超聲電機技術並達成合作協議。協議中所提指標及實際實現情況如表1所示。

南京航達超控科技有限公司當時剛成立才幾個月,他們研製的超聲電機指標遠低於這個指標,國外目前也找不到如此高性能的超聲電機,雖然要達到這個高性能的超聲電機有很大困難,但趙院士跟大家説:既然是國家重大工程的需求,有再大的困難,我們也要想辦法克服,滿足國家的需求。趙院士鼓勵大家勇敢地把這個任務接受下來,由楊淋總經理在合作協議上簽了字。此後,在楊淋總經理的帶領和精心指導下,發揮公司每個人的長處,在自己擔負的工作中大膽創造,如研發部負責人楊模尖突破特大中空結構設計;生産部負責人趙榮城為保證製造加工精度作了一次又一次的試驗;潘松副教授和梁大志高工在控制上提出許多不同方法,進行多次試驗,確保超高精度、超低轉速及超高穩定性;工人師傅與技術員密切合作,整個公司人員都以工匠精神,為這最高性能超聲電機獻計獻策,加班加點。經過近三年的技術攻關,根據上海光機所提出的需求,終於交出了一款滿足他們要求的超高性能的超聲電機,于2020年5月在行雲二號衛星1、2號星低軌鐳射通信上成功得到了應用,解決了我國鐳射通信一大關鍵技術難題。趙院士説:只要國家有需求,沒有克服不了的困難,堅持不懈,就能創造出中國人的奇跡。趙院士把這次研製的高性能超聲電機稱之“四超”(超高解析度、超低轉速、超低轉速穩定性、超快響應)、“一特”(特大中空)型超聲電機,並將“四超一特”超聲電機作為南京航達超控科技有限公司的首個品牌産品,公司針對這個“四超一特”超聲電機還在進行深入研究和推廣應用。趙院士認為“四超一特”超聲電機的突破與進一步發展,有可能用到量子通信、鐳射武器以及精確打擊武器上去,預示著一個堅持30年的科研項目推廣應用的春天即將到來!

為了滿足我國衛星網際網路等重大工程對高端超聲電機的迫切需求,保障超聲電機的量産能力,趙院士鼓勵研究團隊的朱華副研究員創辦了“南京思來機器人有限公司”。思來團隊一方面把積累20餘年的精密驅動技術在新能源電池、汽車等領域智慧製造裝備上進行拓展應用,另一方面自主研發了節拍1ppm(每分鐘生産一台,年産量10萬台以上)的國內首臺套超聲電機智慧裝配與檢測流水線。該流水線創新地利用超聲電機製造超聲電機,同時還應用了自主研發的機器視覺技術和基於5G的數字孿生系統。2022年,胡海岩院士、聞邦椿院士和王立鼎院士等視察了該産線,並給予了指導和高度評價。趙淳生院士團隊正在為迎接超聲電機春天的到來創造一切的條件,實現超聲電機的中國夢。

但在研究所和兩家公司進入高速發展之時,由於經常每天高強度地工作,趙淳生院士的身體開始又一次亮起了紅燈。2021年9月中旬,他的右肺進行了一次微創手術,切除右肺下葉的2/5;2022年春節,由於寫科研材料,初一至初三加班到深夜,因急性腦中風被緊急送往醫院。在學校和省、市、區等領導的關懷下,在醫護工作者的精心醫治下,在家人及朋友的大力支援和關愛下,經過3個月的住院治療,最終將他從死亡線上拉了回來。儘管已經出院了,但是趙淳生的身體仍需要進行康復治療。為了能夠徹底戰勝病魔,趙淳生院士每週主動前往江寧醫院康復科進行三次康復訓練,他主動要求康復醫師對他從嚴訓練,他期待著早一天能夠真正恢復往日的精神狀態,早日再次投入到正常工作中。在趙淳生院士患病期間,來自國內外5000多封信件以及電子問候給予了他精神上的極大鼓舞和努力康復的動力。儘管趙淳生院士近兩年一直處於生病狀態,但是病魔並沒有打消他心繫超聲電機發展與應用的信念,反倒更加堅實了他打造南京成為超聲電機基地的中國夢。

“我決心要努力活下去  ,爭取為國家再幹點事情!只要生命不停止,我的工作就不會停歇!”趙淳生院士在康復期間仍然像往常一樣,信心滿滿地説道。他在康復期間只要精神好一點,就修撰已發表10年的中、英文版的“超聲電機技術與應用”書的第二版,還在我國超聲電機技術國家標準的基礎上籌劃著制訂世界超聲電機技術標準,還在思考公司下一個品牌的超聲電機,還在……。

2023年09月16日