为大型光学系统“瘦身”

来源 :科学中国人 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gauxten01
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  随着嫦娥三号顺利登陆月球,全世界的目光再一次聚焦到了宇宙空间探索这一前沿领域。自人类第一次充满好奇地仰望星空之时起,浩瀚无际的宇宙便蕴藏着无数的未知等着人类去探索和发现,也因此而有着无限的诱惑力。探索宇宙的起源和演化、探索生命的起源,是人类长期进行并将持续下去的不懈求索。而方敬忠及其所在团队的研究工作,便是为了让人类探索的触角在无边无际的宇宙中伸得更远。
  方敬忠告诉我们,人类进行宇宙探索有很多种途径,而建造大型的光学望远镜进行观测便是最为重要的途径之一。有时,为了克服大气扰动对星体观察的影响,人类还要把天文光学望远镜送往太空。美国的哈勃空间望远镜便是具有代表性的成功范例,这一世界著名的天文望远镜自发射升空后已经观察到了130亿光年之遥的星体,极大地拓展了人类对宇宙的认知。而方老师的目标,便是实现大型光学系统(地基大型天文光学望远镜、空间光学望远镜)的有效减重,通俗点说,便是给这些大型望远镜在保证使用效能的前提下进行“瘦身”。
  普通人可能不明白给这些大家伙瘦身意义何在,但事实上,对这些大型望远镜进行减重直接影响大型望远镜建造的成败。据了解,目前世界范围内已建成或正在建造的口径为10米量级的大型光学望远镜达十数台之多,其中美国的Giant Magellan望远镜(GMT)由7块口径为8.4米的镜面组成,有效口径达25米,欧洲已在开展50米口径光学望远镜建造的相关工作,而美国宇航局正在建造的James Webb空间望远镜口径为6.5米,预计2018年发射。对于这些望远镜来说,过于笨重的身躯非常不利于实现望远镜的星体轨迹跟踪控制,同时由于重力影响,会导致镜面面形变化,进而使得望远镜“视力下降”。而对于太空望远镜来说,减重的意义更为重大,因为过重的设备会给航天运载工具带来极大的技术压力和高昂的发射费用,严重时可能导致“上天无路”。这些现实因素都让他们的研究工作变得十分迫切而且意义重大。
  未走弯路的科研经历
  俗语说,机遇总是垂青有准备的人,但方敬忠总是谦虚地说,一路走来,自己的科研之路可以说是康庄大道,运气极佳。
  1982年,方敬忠毕业于武汉建材学院(现武汉理工大学)无机材料工程专业,作为文革后的首批大学生,在校园的他十分珍惜来之不易的学习机会,也从心底里充满了“为中华之崛起而读书”的激情和抱负,大有“书生意气,挥斥方遒”的气势。
  5年后的1987年,他顺利进入中国科学院光电技术研究所从事科研工作,至今已经整整27个年头。
  “都说做学问的路上少不了名师的教导和高人的指点,我真的非常幸运,因为我遇到的是著名的姜文汉院士,正是在他的引导下,我迈入了现在的研究领域。”方敬忠说。
  姜文汉先生是中国自适应光学技术研究的奠基人,在国内开拓了自适应光学研究方向,建立了整套基础技术并主持研制多代具有国际先进水平的系统,从而使中国自适应光学研究跨入国际先进行列。有了名师指点,加上光电技术研究所优越的科研条件和开放民主的学术氛围,方敬忠很早便得以参与国家“863”计划科研项目,进而一步步取得了业界认可的研究成果,他的科研之路确实顺利的让人羡慕。
  随着科研能力的不断提升和科研成果的不断获得,方敬忠多年来主持了多项国家“863”计划科研项目、中国科学院支撑技术项目和委托研究项目,他还曾任光电技术研究所光学轻量化与新材料技术中心第一任主任。
  当然,顺利只是一种豁达而谦虚的说法,在探索未知的科研道路上,其实从来都没有一帆风顺,方敬忠同样也会遇到挫折和难题。曾经有个项目,他和团队整整扑上去3年,却依旧离预期的结果差得很远,真正到了山穷水尽、寸步难行的地步,团队有的人已经提议放弃,但他不甘心,一咬牙又坚持了几个月,终于柳暗花明,他笑到了最后。
  他总认为,一个合格的科研工作者,必须要有能闭关修炼的定力,对问题抓住不放的死拼精神,以及勇于承担责任的团队协作精神。他这样要求自己,也以同样的标准要求学生。
  方敬忠的学生,必须要有独立自主的科研精神和解决问题的能力,他要求学生们要系统掌握一个完整科研的整个过程,而不是依赖老师布置任务。他不希望学生完全循着他的思路开展课题研究,鼓励他们有自己的见解和方法。因此,他在跟学生交流、讨论时,为防止自己的观点左右了学生的思路,从不轻易评述学生观点的是与非,而是推荐相关资料、文献,让大家自己去理解和认知。
  “我觉得在科研方面要目光长远,从原理上着眼,只要原理是对的,那就坚持下去,你会离真理越来越近。”方敬忠深有感触地说。
  让中国有自己的空间望远镜
  方敬忠老师介绍,大型光学系统要解决轻的问题,可以从结构和材料两个途径着手,而拥有材料科学复合背景的经历,让他在这方面有着更为独特的优势,也更能抓准研究的方向和重点。
  主反射镜是大型光学望远镜的核心部件之一,光学系统轻量化对于大型地基光学望远镜或大型空间光学望远镜均具有重要的制约作用,首先需要实现主镜轻量化。以哈勃为例,其主镜采用蜂窝夹芯结构,减重率超过75%,主镜面密度降至180kg/m2,而随着光学系统口径的进一步增大,人类目前对降低主镜面密度提出了更高地要求,James Webb空间望远镜主镜面密度要求为小于15kg/m2,而进一步发展要求是2kg/m2。
  根据我国天文光学发展的需要,光电技术研究所上世纪80年代便在“863”计划支持下,开始进行光学系统轻量化技术的相关研究工作,主要从材料和结构方面入手,研究主镜材料的性能要求、材料制备技术、主镜轻量化结构、轻量化主镜制备工艺以及主镜支承材料。随着研究工作的深入发展,所涉及的材料种类和制备手段更加多样化。
  正是在方敬忠这样一代又一代科研工作者的努力下,光电技术研究所取得了独特的技术特色,在国内已经形成了一定的技术优势,为我国大型光学望远镜的发展提供重要技术支撑。完成或参与完成的科研项目分别获得了中科院科技进步一等奖、中国科学院杰出科技成就奖等重量级的奖项。
  目前,方敬忠所在的科研团队经过多年科研攻关的锤炼已经发展成为拥有30余位成员,其中获得博士或硕士学位的人员占近70%。所学专业分属材料学、力学、化学、机械及自动控制等多门学科的研究集体。他们正在参与中国科学院空间科学战略性先导科技专项项目:系外类地行星探测计划,承担项目中光学系统的研制和太阳望远镜项目中主镜的研制。系外类地行星探测计划提出的光学系统具有大口径、高轻量化率、高稳定性等技术特色,也是项目研究的重点、难点,方敬忠和他的同事们正在开展艰苦细心的技术攻关,一步一步地攀登前行。他们正在致力于努力探求新机理、新方法,为大型光学系统的建造、为人类认知宇宙提供更加得心应手的仪器设备作出自己的贡献。
  放眼未来,方敬忠老师说他的目标,便是努力从材料学的角度解决大型光学系统的减重问题,为国家建造更大的天文光学观测系统提供技术支持。
  “希望有一天我们中国能有自己的大型太空望远镜,而这其中有我们的作品。”方敬忠的这个目标,其实并不会太遥远。
其他文献
水生蔬菜是浙江省的传统特色蔬菜产业,新世纪以来,随着各级对水生蔬菜产业的重视,不断加大投入,使其得到了跨越式发展。特别是金华市农业科学研究院牵头组织科研、推广、生产单位和企业组建的水生蔬菜科研团队,在品种选育、栽培技术研究与推广方面做了大量工作,并取得了一系列成果,为浙江省水生蔬菜产业的发展作出了重要贡献。  浙江省水生蔬菜产业的大发展,与一个人深深地联系在一起,他就是金华市农科院院长郑寨生研究员
姜会林,长春理工大学原任校长,现任校学术委员会主任,博士,教授,博士生导师。兼任中国兵工学会副理事长,中国光学学会常务理事。在光学系统设计、光电动态测试、空间激光通信技术等领域卓有建树。现已完成国家和省部级科研课题50余项,正在主持总装备部和国家“863”等课题6项。曾获国家技术发明二等奖1项,国家科技进步二等奖1项、三等奖1项,省部级一等奖8项。获授权发明专利22项,发表学术论文21 5篇,出版
在奇妙的无机化学海洋里,他求知探索,耕耘收获;在传道授业解惑中,他因材施教,传递正能量。他说他要做教学与科研的守望者。  ——2012年科学中国人年度人物授予刘伟生院长颁奖词  作为教师,他诲人不倦,以爱播种,以心耕耘,先后指导毕业硕士生15届、博士生12届,为化学化工行业培养了数以百计的高水平专业人才;作为学者,他矢志科研,以学为基,以勤为力,在稀土功能配合物和稀土发光材料研究领域取得了一批富有
预警机是空基预警探测体系的信息枢纽和指挥中心,是空中多面手和力量倍增器,是现代空军的重要标志,已成为各国国防竞争的重点领域。2009年10月1日,建国60周年大阅兵上,空警2000预警机承载着国人的期待与自豪带领庞大机群从天安门广场呼啸而过,第一次展示在世人面前,标志着我国几代人的预警机梦想在此刻实现!  如果说预警机是国防装备领域的一顶皇冠,那么预警雷达便是这顶皇冠上的明珠。中国电子科技集团公司
2012年,对被誉为“光学摇篮”的中国科学院长春光学精密机械与物理研究所来说是值得庆贺的一年,这一年,它迎来了60岁生日。60年一甲子,甲子,在中国传统里是一个轮回的意思。60年前,在王大珩等老一辈科学家的努力下,作为新中国第一个应用光学和工程光学领域具有综合研究制造能力的科研机构,长春光机所先后参加了“两弹一星”、“载人航天工程”等多项国家重大工程项目,涌现出一批以蒋筑英、20多位两院院士为代表
温州医科大学基因组医学研究院联合国内两所科研机构首次发现了先天性腰椎峡部裂及腰椎滑脱患者的致病基因:SLC26A2基因编码的Stas功能域存在错义突变,导致常染色体显性遗传型腰椎峡部裂和腰椎滑脱。SLC26A2基因编码是一种在胚胎发育期腰骶椎软骨表达的硫转运蛋白,功能试验证明,突变损害了其转硫能力,而软骨细胞的硫转运障碍所致的腰椎软骨发育不良,与腰椎峡部裂及滑脱密切相关。
随着我国人民生活水平的不断提高,血管疾病的发病率在我国正在以惊人的速度增长,目前,已成为影响人们健康的发病率最高的疾病,而腔内血管技术的发展使血管疾病的诊治水平发生了巨大的改变。  在这一领域,我国血管外科的发展可谓名列前茅。  2012年10月17日,由长海医院血管外科主办的2012年国际腔内血管学大会即将在上海召开,来自世界各国的腔内血管学专家将会在此济济一堂。而作为会议的主办方之一、长海医院
戊戌秋日,碧空如洗。午后,斜阳映照下,客厅显得敞亮些了。眼前一尊瓷盘,温润白底,梅花旁逸,饰以古诗名句:  不要人夸好颜色/只留清气满乾坤  落款:项南一九九四年三月北京。  项南最喜欢、最常引用的这一诗句,见之于王冕《墨梅》。  我家洗砚池边树,  朵朵花开淡墨痕。  不要人夸好颜色,  只留清气满乾坤。  ——元·王冕《墨梅》  这首题画诗,诗人将梅花人格化,形象化地体现了自己的人生追求。  
摘 要:胡适、鲁迅关于娜拉这一文学形象的思考的区别在于,前者提倡的青年出走家庭、个性解放不考虑现实后果,流于抽象口号;后者的思考更加深入,从家庭问题扩及种种社会问题,且就家国关系暗示了一条社会革命之路。与上述思路不同,杜亚泉虽未参与娜拉的讨论,但他在一系列文章中讨论了新旧家庭以及相关的社会问题。他的立场可以用“娜拉定要出走吗”概括。借由社会学式的思考,杜亚泉暗示了一条因革礼教、齐家治国的社会改良之
大梦初醒  夏蝉雀跃的心情突然衰落  它所依附的树干被寄生之藤占据  那尊坐像是誰的杰作  再大的风也翻不动她手中的薄书  浮出表面的气息饱含深情  苔藓中石板上阳光慢慢老去  谁在清风翻阅的书中醒来  他是否发现蓝天白云之下换了人间凉 热  我与你肌肤相亲。脸贴着脸  腿贴着腿,甚至胸、臀,以及风清月朗  空气中隐含醉人的成分  这样的季节,只有你的允诺  我才会靠得如此之近。像爱上佛手瓜  白