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陀螺不停转 空天梦永恒——记2017年度国家技术发明二等奖获得者刘刚教授及其团队

点击数:    |    加入时间:2018-01-24

陀螺不停转 空天梦永恒

——记2017年度国家技术发明二等奖获得者刘刚教授及其团队

记者 李济辰

几年前的一部电影《盗梦空间》,让人们把陀螺和梦这两个不相关的事物紧紧联系在了一起。其实早在六十多年前,研制先进的陀螺仪就是北航“陀螺人”最大的梦想。

陀螺已经有几千年的历史了,最早的用处是玩具。像杂技里的转碟、耍盘子、扔帽子,飞速旋转的芭蕾舞,就是利用了陀螺原理。人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺仪,在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。

几十年来,经过一代代北航陀螺人的不懈努力,各类性能更加优异的陀螺仪相继研制成功。此次获得国家技术发明二等奖的项目正是仪器光电学院分党委书记刘刚教授及其团队围绕我国新一代高分辨率对地观测系统的急需,突破了新型磁悬浮轴承技术及应用等多项新技术,研制成功了我国首台五自由度全主动控制磁悬浮惯性动量轮在轨型号产品等高精度惯性执行机构,为提升我国新一代高分辨率对地观测系统水平提供了重要的技术保障。

2018年1月8日,2017年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行。刘刚及其团队的“新型磁悬浮轴承技术及应用”获得国家技术发明二等奖。刘刚作为第一完成人谈及此次获奖,总是说这是团队共同努力的结果,强调团队在科研过程中发挥的重要作用。

优秀团队是成功的基石

北航的陀螺团队具有悠久的历史。1958年,由钱学森先生提议创建了新中国第一个“航空陀螺及惯性导航”研究室,并由此发展成为我国陀螺惯导技术最重要的研究基地之一,为我国陀螺惯导技术的发展做出了巨大的贡献。

团队自老一辈上世纪五十年代创建之日起,一直秉承开拓进取的创新思想,继承学科优良传统,注重惯性器件、部件及系统自主研制,在国内已有的十类陀螺仪中,七类由该团队率先开始研究或研制成功,分别率先开展并于上世纪五十年代、六十年代、七十年代和八十年代研制成功国内第一个液浮陀螺、气浮陀螺、挠性陀螺、光纤陀螺,九十年代在国内先后率先开展超导陀螺仪和半球谐振陀螺的研究,为我国惯性技术的发展做出了重大贡献。

刘刚特别讲到了三代陀螺人的奋斗历程。团队发展到现在已经经历了三代陀螺人的共同努力。以林士谔先生为代表的第一代陀螺人,在匮乏的物质条件和简陋的科研条件下,怀着对祖国航空航天事业的梦想,在空白中开创,先后成功研制出我国第一个液浮陀螺、第一个动压气浮陀螺、我国第一个动调式挠性陀螺等一批在国内有影响力的科研成果,实现了我国陀螺仪从无到有的里程碑式发展。以张惟叙教授为代表的第二代陀螺人,不断攻克光纤陀螺领域中的层层难关,推动了我国惯性制导技术由机械陀螺向光学陀螺的跨越,为国防事业和科学研究的发展做出了重大贡献。以张广军院士、房建成院士为代表的第三代陀螺人,瞄准国防和国民经济建设的重大需求,开拓创新,志诚拼搏,在国内率先开展了小型CMOS天体敏感器、磁悬浮飞轮、磁悬浮控制力矩陀螺等方向的研究。

刘刚和团队成员在讨论

面对荣誉,刘刚不愿居功,他说,取得今天的成果,主要是团队的贡献,特别是一些老专家、老教授长期在一线参与科研工作,此外在老师的指导下许多博士生也取得了较好的科研成果。刘刚特别提到了校长徐惠彬院士的一句话,“团队就是有共同价值取向的联合体”。刘刚说,徐校长对团队的论述并没有区分老师还是学生,而是以共同价值取向作为核心,这点让他深有感触。正是因为共同的价值取向,科研团队紧密地凝聚在了一起,而这一共同的价值取向,就是服务国家需要。

国家需要是奋斗的方向

北航陀螺仪团队自诞生之日起就是为了服务国家需要,六十多年来这一奋斗方向始终不变。“更高的奋斗目标就要有更高的要求”,刘刚说。与大学常见的研究不同,团队除了要做到提出想法,进而做出研究成果外,还要经受住实际应用的考验。

一直以来,陀螺相关技术因为涉及军用,受到外国严格的技术封锁,而我国航空航天要想发展,就离不开高精尖的陀螺技术。刘刚介绍说,北航第三代陀螺人,20年磨一剑,打破国外技术封锁,自主创新,攻克高精度低功耗磁悬浮轴承技术难题,发明了4类19种新型磁悬浮轴承,授权专利100余项,解决了我国卫星技术“卡脖子”的问题。本次获奖的项目就是新型磁悬浮轴承技术相关成果在实际应用方面取得的新成果,是服务我国航空航天及国防事业的关键项目。

近十年来,围绕高分辨率对地观测系统、载人航天与探月工程及武器系统精确制导等国家重大需求,瞄准惯性技术领域发展的前沿,自主创新,研制成功了以新型磁悬浮轴承为核心支承部件的高精度惯性执行机构,取得了一系列具有国际先进水平的创新性研究成果。此外,磁悬浮轴承作为一项通用技术,正推广应用于磁悬浮分子泵、高速高能量密度电机、光学载荷摆扫机构等国防和高科技领域,为提高我国国防装备水平和能力提供了重要的技术基础。

刘刚说,将满足国家需要与科研创新相结合,是团队所有人的不懈追求。在重大型号项目研制期间,有些博士生本已经可以毕业,但依然选择坚守岗位,做完项目。这些硕博士生将二十多岁最美好的年华奉献给科学研究、型号研制,所收获的不仅仅是知识,更是服务于国家需求的成就感。

科研的过程中留下的除了优秀的成果,更有难忘的回忆。一年春节,正巧赶上型号研究的攻关期,时间紧任务重,然而北京的实验室的实验安排已经排到了几个月后。时间不等人,刘刚几经周折联系上了山东烟台的某研究所进行实验。大年初二,所有实验人员在北航集合,在刘刚的带领下奔赴研究所。一连实验近一个月,所有人都没有回家,在研究所度过了整个正月。刘刚谈到这个故事时说,国家需要就是我们奋斗的方向,面对艰苦的条件大家都坚持下来了,靠的是理想信念。

理想信念是不竭的动力

“搞科研和型号攻关,靠热情是无法长久持续的,必须要靠理想信念”,刘刚谈到团队加班加点进行研究时如是说。崇高的理想信念,犹如大海上的航标、夜空中的北斗,为人们指明前进方向,提供不竭动力。面对不断提高的新要求,面对科研压力,面对经常性地高负荷工作和长时间的外场试验,热情仅仅能维持几周、几个月,但是刘刚带领的团队却一直坚持了下来,而且一次次完成了科研任务,攻下了一个又一个难关。

共产党员的先锋模范作用在团队中焕发光彩,他们用坚定的理想信念,为自己,更为团队提供源源不断的动力。刘刚回忆道,在科研过程中,冲在最前面的都是党员,最刻苦最勤奋的也都是党员,那种劲头感染了团队中的其他人。

团队成员在进行实验

带领团队进行科研攻关的经历,让刘刚更深刻地认识到理想信念的重要作用。心中有信仰,脚下有力量。坚定的共产主义理想信念,对于个人来讲,就是高思想觉悟;落实到具体科研工作上,就是努力做国家急需的部件,服务航空航天事业。

作为仪器科学与光电工程学院分党委书记,刘刚十分重视科研、育人和党的建设相结合,努力把师生塑造成具有坚定理想信念的科研工作者。他说,要把理论学习、理想信念的培养贯穿在科研之中,把服务国家需要作为不变的价值追求,这样才能始终以饱满的精神状态从事科研工作。

六十多年的积淀,打造了一支具有坚定理想信念的团队,这样的团队蕴藏着勃勃生机,始终朝着远方的目标前进。这信念,来自不断的培育;这理想,来自代代的传承。

精神文化是永恒的传承

刘刚用两个特别来形容他的团队——特别勤奋,特别能吃苦。这些特质传承自老一辈陀螺人。六十多年前,“航空陀螺及惯性导航”研究室初创之初,物质极度匮乏、科研条件十分简陋。为能使转子浮起来,第一代陀螺人林士谔甚至在家中试验将食糖溶化充当浮液,因而被人讥笑为“糖水教授”,但林先生坚持科学实验毫不计较,最后找到适合我国自行研制的材料。第二代陀螺人张惟叙,三十余年如一日研制光纤陀螺,成功装备我国多个武器型号,取得了辉煌的成就,被誉为中国光纤陀螺之父。第三代陀螺人房建成院士带领团队艰苦奋斗,终于在自己的研究领域取得了多个国内第一:研制成功了国内第一台超高速磁悬浮姿控储能两用飞轮、国内第一台高精度长寿命磁悬浮反作用飞轮,第一台单框架磁悬浮控制力矩陀螺,第一台双框架磁悬浮控制力矩陀螺……他在科研攻关时经常工作到深夜,发现一个问题,必须再重复一次实验,不知东方既白。刘刚说,在科研过程中,有的实验需要持续十几个甚至二十几个小时不能停,这就需要能吃苦,有毅力。

记者和刘刚教授约好1月9日一早进行采访,本以为采访地点会一间独立的办公室,没想到是一间容纳至少十几人的大办公室。刘刚和同办公室的师生相同,有一个不算宽敞的工位。他解释道,和团队的师生坐在一起,交流更方便。我们后来了解到,前一天晚上,团队依然在加班加点进行实验,一直持续到午夜。即使是国家奖颁奖当天晚上,依然毫不松懈地奋战在科研第一线。也许对于刘刚和他的团队来说,攻克一个新的难关是对获得国家奖最好的庆祝方式。

正是这种三代陀螺人传承六十多年的精神,推动学科不断发展进步,仪器科学与技术进入“双一流”建设学科名单,并在第三轮学科评估中排名第一,在第四轮学科评估中被评为A+学科。

仪器光电学院国家奖获奖情况概览

从刘刚和他的团队身上,可以看到在一代代陀螺人身上传承的精神和文化。他们有着对祖国永恒的热爱,始终以国家的需要作为奋斗的方向,为研制世界上最好的陀螺仪不懈努力;他们有着对创新永恒的追求,不断赶超科技发展的前沿,取得了12年获得13项国家奖的骄人成绩;他们有着对学生永恒的关爱,用言传身教培养兼具理想信念与科研能力的学生,为祖国培养最优秀的人才;他们有着对理想信念永恒的坚守,怀着传承三代人的陀螺梦,用全身心的投入践行空天报国的远大目标。  

精神文化是一代代陀螺人永恒的传承,他们传承老一代科学家爱国奉献、淡泊名利的优良品质,把论文写在祖国大地上,把科技成果应用在实现国家现代化的伟大事业中。

此刻,不知道有多少由他们参与研制的陀螺在飞速旋转着。也许在浩瀚宇宙中的卫星里,也许在大洋深处的潜艇中,也许在空中翱翔的飞机里,也许在实验基地的仪器中。也许某一天,这些陀螺会停止旋转,但是这一天一定有更先进的陀螺在祖国每一个需要它们的地方旋转。陀螺不停转,空天梦永恒!

编辑:孙也程

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