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院士风采 段宝岩:小学科里作出大贡献

陕西日报 2017-12-20 06:31 大字

创造出自实践,人类历史上的重大发明发现多来自于实践;创新需要灵感,从事科技研究,需要在科学与艺术、自然与人文的相互交融中寻找创新的灵感。

——段宝岩本报记者吕扬侯燕妮通讯员付一枫

近日,在第二届空间太阳能电站发展技术研讨会上,一种名为SSPS-OMEGA的方案有望成为中国未来建造空间太阳能电站的备选方案。这一创新方案不仅可使太阳能收集系统功率质量比提升约1/3,而且可有效缓解散热问题。方案引起与会专家学者的广泛关注与浓厚兴趣,多位专家表达了联合进行相关技术攻关的愿望。

该方案的提出者是西安电子科技大学段宝岩院士团队。多年来,凭借在电子机械工程这一“小学科”的突出成绩,段宝岩不断为国家作出具有重要意义的大贡献。

从知青到院士

出生于1955年的段宝岩,高中毕业正赶上知青“上山下乡”。1974年,19岁的他回到农村,日复一日工作在兴修水利的建筑工地上。

他想要学习知识的心思没有因为沉重的劳动压力而消减。每晚借着微弱的灯光温习高中课本,段宝岩常常因为疲劳而抱着书本沉沉睡去。“那时候一心就想上大学。”段宝岩说,当时由于家里地主成分的原因,他失去了被保送上大学的机会。

1977年12月11日,河北冀县下着大雪,段宝岩骑自行车赶了20多公里路程,终于抵达期待已久的高考考场。翌年3月,他顺利地被西北电讯工程学院(现西安电子科技大学)录取。

在这所以学风踏实严谨著称的学校中,段宝岩用加倍的努力回报这来之不易的机会。段宝岩在这里读完了本科、硕士,毕业后留校任教,后来他又师从我国著名天线结构专家叶尚辉教授攻读博士学位。

1991年10月,段宝岩被原国家教委公派赴英国利物浦大学作博士后研究,师从国际著名结构优化专家汤普曼教授,在将极大熵原理应用于天线结构拓扑优化设计这一颇具挑战、也最有意义的课题上作出了突出贡献。

2011年,段宝岩当选中国工程院院士,成为我国电子机械学科的第一位院士。

“观天巨眼”中的西电智慧

2016年9月25日,被称为“观天巨眼”的世界最大的单口径球面射电望远镜FAST在贵州省落成启用。这个世纪工程中凝聚着中国不同学科科学家的聪明才智。这其中就包括段宝岩带领的团队贡献的西电智慧。

1995年,第三届国际大射电望远镜工作组会议在贵州召开。段宝岩所作的关于大射电望远镜馈源支撑的光机电一体化创新设计的报告,受到了与会国内外专家的高度关注。该团队重点解决了舱索柔性结构的精确力学建模和仿真、舱索柔性结构的控制以及粗精两级调整系统的动力学耦合与复合运动控制等问题,实现了毫米级的动态定位精度。这一新方案以光机电一体化技术代替了传统的纯机械技术,以软件代替了硬件,结构形式大大简化,使自重由万吨降至30吨,降低了工程造价,使大射电望远镜阵工程的实现成为可能,被同行称为“变革式的创新设计”。

已建成的FAST工程,馈源部分就直接采用了段宝岩提出的六索驱动的设计方案。这一方案,与利用贵州喀斯特地形建造射电望远镜、创新性的主动球反射面一起,被誉为FAST工程的三大创新。

多年来,段宝岩和他的团队在电子机械学科所取得的3项国家科技进步奖二等奖成果,被应用到了探月、神舟系列飞船、国产主力战舰以及脱离地球引力场、进入宇宙空间的深空探测等国家重大工程中,正在为实现中国的科技强国梦发挥着作用。

啃“硬骨头”的科技工作者

2002年至2012年10年间,段宝岩任西安电子科技大学校长。如今,从校长岗位退下来的段宝岩,有了更多的精力去继续他的科学研究。

我国从上世纪80年代以来,就一直在跟踪国际空间太阳能电站的发展,国内已经在系统论证和关键技术方向开展了相关研究工作,实现了与美国等国家从“跟跑”到“并跑”的转变。在段宝岩带领下,西电电子装备结构设计教育部重点实验室在国内较早地开展了相关领域的研究。

段宝岩团队系统分析了最新的任意相控阵空间太阳能电站设计方案聚光系统结构的优势与存在的不足,提出了“球面-线馈源”太阳能收集系统,其优势在于太阳能收集器无需旋转,就可实现光伏电池的等光强设计等,理论上相同质量下可以使其采光表面积大大增加,使其功率质量比提升约30%。

此外,段宝岩团队还针对SSPS-ALPHA方案光伏电池、微波电路和发射天线集成在一起的“三明治”结构中,存在的热集中、散热难等问题,提出了改进的结构方案,将微波转换电路层从“三明治”中取出,并设计成曲面,增加散热面积约25%,从而提高光伏电池阵的聚光比。

“创造出自实践,人类历史上的重大发明发现多来自于实践;创新需要灵感,从事科技研究,需要在科学与艺术、自然与人文的相互交融中寻找创新的灵感。”段宝岩的一席话道出了他多年来科技创新的思路。

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