生命不息 斗志永续的“科学狂人”

——记南京航天航空大学教授、中国科学院院士 赵淳生

在赵淳生院士办公室的墙上挂着一幅书法作品,上写“贵在坚持”四个大字,那是赵淳生院士自己写的,既作为对未来日子的激励,也是对自己过去岁月的总结。凭借着坚持,他从一个放牛娃成长为中科院院士;凭借着坚持,他自学英语、法语,在家里出现特大灾祸——小女儿遇车祸身亡的情况下,只身出国留学学习国外先进知识与技术;凭借着坚持,他与癌症病魔做顽强斗争;凭借着坚持,他研发出中国自己的超声电机技术并成功应用到嫦娥三号搭载的“玉兔号”月球车上,使我国成为继美国之后第二个将超声电机应用到外星球的国家。继而,应用到嫦娥四号、五号月球红外光谱仪定标板的驱动与控制,“墨子号”量子试验卫星切换机构运动、行云二号、齐鲁系列卫星的激光通信、海丝一号和巢湖一号卫星太阳能天线的展开驱动机构上。

老骥伏枥,志在千里。出生于1938年的赵淳生院士,如今已85岁高龄。在同龄人都已选择含饴弄孙、颐养天年的年纪,他却仍然忙碌在实验室里,保持着每天7个小时的高强度的工作作息。

为什么要这么拼?这位爱国科学家说:“上帝留给我的时间不多了,要尽量为党和人民多工作一点。”

毅然回国  

实现超声电机技术“零”突破

电机,是用来带动机械部件发生转动的重要器件,类似于人体骨头之间的关节,用来带动手脚。传统电机利用铜线圈和磁场进行作动的。20世纪60年代,苏联和美国学者提出“超声电机”概念,这是一种基于振动原理发展起来的新型微特电机,小到只有“米粒”大,既可以用于火星探测车,又可以进入人的血管中,它具有响应快、控制精度高、无噪音、无电磁干扰等特点。作为机械工程领域用于控制的作动器具有革命性的改变,超声电机在轿车电器、精密仪器仪表、航空航天等传统电机无法涉及的高端装备有着广泛的应用前景。

而对于这一极具颠覆性的技术,直到上世纪90年代,中国的科研人员对其研发甚至认知都处于一片空白的状态。1992年,赵淳生应邀赴美国麻省理工学院做访问学者,其间参加了一场有关超声电机的专题报告会。从这次报告会上,赵淳生了解到美国当时正在研制超声电机,以用于火星探测器之上。赵淳生敏锐地察觉到,超声电机在我国未来的航天事业中也一定能发挥巨大作用。于是,已经在激振器和机械故障领域取得丰硕成果的他当即改变方向,决心开始研究超声电机技术。

两年后,学有所成的赵淳生决定回国效力,而这遭到了家里人的一致反对。当时赵淳生的家人都已定居美国,而赵淳生已经56岁了,原本已在激振器领域取得了很大成就——其研发的电动式激振器、高能激振器等填补了国内空白,为我国长征系列火箭模态试验和歼八系列飞机、运十二飞机和直升机的全机共振试验作出了贡献,在占据国内市场的同时还成功打入了国外市场。靠着这项技术,再加上美国给予的丰厚待遇,赵淳生完全可以衣食无忧地安度晚年生活。而回国,则意味着从零开始,在中国这片超声电机技术研发“荒漠”上重启一项科研计划。

“我学习知识是要为祖国服务,科学没有国界,但科学家有祖国,当时我只有一个念头就是:我要回去。”赵淳生说。

就这样,赵淳生毅然决定回到祖国,并在南京航空航天大学任教。没有启动经费,他就向系里借了1.5万元,买了一台计算机和一台简易打印机就开始工作。在一个20平方米的小屋子里,赵淳生带着一名博士后、一名博士生和一名硕士生,开始了超声电机的研究。

经历了一次又一次的失败考验,1995年12月17日,一台被称为“行波型超声电机”的原型机成功运转起来。这是我国第一台能实际稳定运行的超声电机。而从申报课题到研制成功,这4个人的攻关小组前后仅用了不到10个月的时间,完成了相当于国外几名工程师3年的工作!

两度患癌

病榻之上做研究

2013年12月14日晚,赵淳生守在电视机前,盯着直播——月球上,嫦娥三号搭载的“玉兔”月球车正在移动。“玉兔”是中国第一辆月球车,上一个登月的人类探测器是苏联于1976年发射的“月球24号”。

对于普通人而言,画面上是一辆月球车,然而,内行人知道,这台车里有许多起着关键作用的零部件:月球车上的红旗下方有个“光谱仪系统”,系统中就有赵淳生团队研制的超声电机——体积迷你,比鸡蛋还小,重46克,却能自如驱动与操控光谱仪。有几次,当直播画面中的镜头扫过“玉兔”下方的迷你零部件时,70多岁的赵淳生鼻子一酸,眼泪从皱纹滑过。没有人知道,这位年过古稀的老人,为了这个体积迷你的小零件曾付出了多少。

2000  年11月,在一次例行体检中,已经60岁的赵淳生被诊断患上了肺癌。得知此事的赵淳生并没有将此事告诉远在美国的家人,而是平静地准备接受手术。但赵淳生的同事还是将这个消息传到了美国。赵淳生的妻子和女儿听到这个消息后,连夜买机票赶回了国内。赵淳生虽然也对即将到来的手术心里没底,但他为了宽慰妻女,还是表面上装出一副没事的样子,说:“你们放心,我动了手术就好了。”

随后,赵淳生做了手术,切除右肺一叶。然而祸不单行,就在他手术后的第4个月,医生检查出他的胃里也有一个恶性肿瘤,这使得他三分之二的胃被切除,随后是无休止的化疗,身体的痛苦让赵淳生几乎没有食欲,体重暴减26斤。

尽管如此,赵淳生心里还是时刻想着他的超声电机研究。第一次手术后不久,他就开始在病床上修改国家自然科学重点基金研究建议书,并完成了国家自然科学基金项目的申请报告。在第二次手术后的化疗期间,他撰写了4份超声电机技术专利申请书,并去杭州参加了国家自然科学重点基金的答辩会。那时的他,在病床上往往是一边化疗,一边看东西,左手输着液,右手写报告。医生明令禁止他这么做,这位倔强的老人就和医生玩起了“捉迷藏”,背地里偷偷地写报告,一看医生来了,就赶紧放到枕头底下,等医生走了,再把纸张拿出来接着写。妻子看不下去,问他:“你到底要命,还是要超声电机?”赵淳生说:“我两个都要。”

就是在如此身体条件之下,赵淳生主持完成了“新型超声电机技术”项目,并相继获国防科技进步一等奖、国家技术发明二等奖。而令赵淳生最得意的,是他在病床上设计出了我国第一台巡航导弹用的超声电机。

2005年岁末,鉴于他在超声电机技术及其它科研方面作出的重大贡献,赵淳生当选为中国科学院院士。

生命不息  奋斗不止

“知识就是力量!”赵淳生院士对这句话一直深信不疑。父亲外出参加革命,母亲早逝,家里贫穷,上不起学的赵淳生在当时一位地下共产党员的帮助下,从一个放牛娃背起了书包上起了学,一路靠着超乎常人的勤奋刻苦考上了大学,最终又将自己所学的知识演化为科学技术回馈于自己的国家。

2015年,赵淳生院士再次做出一个决定,他要将自己的超声电机技术以及相关的研发经历以知识科普的形式向大众进行宣传。此后的4年间,他的足迹遍布国内,从小学、中学再到大学,从研究所到学会,赵淳生前后一共做了200余场科普演讲。

在此期间,赵淳生和相关团队还牵头制定了我国超声电机技术的国家和军用标准,并身体力行创办公司,决心致力于将超声电机技术推向产业化的道路。2016年,在经历了此前3次创业失败的教训后,赵淳生发动他所在的精密驱动与控制研究所全体人员共同创办公司,前后筹集了400万元资金,注册了“南京淳控超声电机研究院有限公司”,以此作为赵淳生团队股份平台。2017年,又和南京航空航天大学资产经营公司共同注册了“南京航达超控科技有限公司”,合作双方秉持研究所负责深层技术研发、南京航达超控科技有限公司负责工艺研发及产品生产的模式化运作,最终达到了双赢的目的。

2017年,上海光机所所长带队前来公司调研赵淳生院士的超声电机技术并达成合作协议。协议中所提指标及实际实现情况如表1所示。

南京航达超控科技有限公司当时刚成立才几个月,他们研制的超声电机指标远低于这个指标,国外目前也找不到如此高性能的超声电机,虽然要达到这个高性能的超声电机有很大困难,但赵院士跟大家说:既然是国家重大工程的需求,有再大的困难,我们也要想办法克服,满足国家的需求。赵院士鼓励大家勇敢地把这个任务接受下来,由杨淋总经理在合作协议上签了字。此后,在杨淋总经理的带领和精心指导下,发挥公司每个人的长处,在自己担负的工作中大胆创造,如研发部负责人杨模尖突破特大中空结构设计;生产部负责人赵荣城为保证制造加工精度作了一次又一次的试验;潘松副教授和梁大志高工在控制上提出许多不同方法,进行多次试验,确保超高精度、超低转速及超高稳定性;工人师傅与技术员密切合作,整个公司人员都以工匠精神,为这最高性能超声电机献计献策,加班加点。经过近三年的技术攻关,根据上海光机所提出的需求,终于交出了一款满足他们要求的超高性能的超声电机,于2020年5月在行云二号卫星1、2号星低轨激光通信上成功得到了应用,解决了我国激光通信一大关键技术难题。赵院士说:只要国家有需求,没有克服不了的困难,坚持不懈,就能创造出中国人的奇迹。赵院士把这次研制的高性能超声电机称之“四超”(超高分辨率、超低转速、超低转速稳定性、超快响应)、“一特”(特大中空)型超声电机,并将“四超一特”超声电机作为南京航达超控科技有限公司的首个品牌产品,公司针对这个“四超一特”超声电机还在进行深入研究和推广应用。赵院士认为“四超一特”超声电机的突破与进一步发展,有可能用到量子通信、激光武器以及精确打击武器上去,预示着一个坚持30年的科研项目推广应用的春天即将到来!

为了满足我国卫星互联网等重大工程对高端超声电机的迫切需求,保障超声电机的量产能力,赵院士鼓励研究团队的朱华副研究员创办了“南京思来机器人有限公司”。思来团队一方面把积累20余年的精密驱动技术在新能源电池、汽车等领域智能制造装备上进行拓展应用,另一方面自主研发了节拍1ppm(每分钟生产一台,年产量10万台以上)的国内首台套超声电机智能装配与检测流水线。该流水线创新地利用超声电机制造超声电机,同时还应用了自主研发的机器视觉技术和基于5G的数字孪生系统。2022年,胡海岩院士、闻邦椿院士和王立鼎院士等视察了该产线,并给予了指导和高度评价。赵淳生院士团队正在为迎接超声电机春天的到来创造一切的条件,实现超声电机的中国梦。

但在研究所和两家公司进入高速发展之时,由于经常每天高强度地工作,赵淳生院士的身体开始又一次亮起了红灯。2021年9月中旬,他的右肺进行了一次微创手术,切除右肺下叶的2/5;2022年春节,由于写科研材料,初一至初三加班到深夜,因急性脑中风被紧急送往医院。在学校和省、市、区等领导的关怀下,在医护工作者的精心医治下,在家人及朋友的大力支持和关爱下,经过3个月的住院治疗,最终将他从死亡线上拉了回来。尽管已经出院了,但是赵淳生的身体仍需要进行康复治疗。为了能够彻底战胜病魔,赵淳生院士每周主动前往江宁医院康复科进行三次康复训练,他主动要求康复医师对他从严训练,他期待着早一天能够真正恢复往日的精神状态,早日再次投入到正常工作中。在赵淳生院士患病期间,来自国内外5000多封信件以及电子问候给予了他精神上的极大鼓舞和努力康复的动力。尽管赵淳生院士近两年一直处于生病状态,但是病魔并没有打消他心系超声电机发展与应用的信念,反倒更加坚实了他打造南京成为超声电机基地的中国梦。

“我决心要努力活下去  ,争取为国家再干点事情!只要生命不停止,我的工作就不会停歇!”赵淳生院士在康复期间仍然像往常一样,信心满满地说道。他在康复期间只要精神好一点,就修撰已发表10年的中、英文版的“超声电机技术与应用”书的第二版,还在我国超声电机技术国家标准的基础上筹划着制订世界超声电机技术标准,还在思考公司下一个品牌的超声电机,还在……。

2023年09月16日