1995年,第三届国际大射电望远镜工作组会议在贵州省召开。会上,一位40岁的青年学者所作的关于大射电望远镜光机电一体化创新设计的报告,被与会10余个国家40多位专家一致评价为“变革式的创新设计”。
这位开始在学界崭露头角的青年,就是段宝岩。也正是这项设计,助力我国最大的单口径射电望远镜“中国天眼”(FAST)从设想变成现实。
1977年,段宝岩作为恢复高考后的第一届大学生,被赫赫有名的军工院校西北电讯工
程学院(现西安电子科技大学)电子机械系无线电设备结构设计与工艺专业录取,本科毕业后又留校继续深造。
20世纪90年代初,在英国利物浦大学做博士后研究的段宝岩,提出了“应变能密度分布函数”这一新概念,巧妙地将“极大熵”理论和天线结构拓扑优化联系在一起,得到同行专家的认可与关注。
“我记得那是1994年的夏天,我们在北京密云水库开会,也就是现在的国家天文台。”时隔近30年,段宝岩院士仍然清楚地记得最初接触“500米口径球面射电望远镜”项目时的心情,既有面临巨大科研挑战时的兴奋,又深感肩头责任重大。
要建造如此巨大的工程,面临重重困难;关键技术无先例可循,关键材料亟须攻关,核心技术遭遇封锁。在大国重器FAST的建设中,馈源舱是核心,而使馈源舱实现大范围高精度扫描运动的结构、机构与控制系统是关键。若采用美国305米口径的阿雷西博望远镜悬空背架结构设计方案,不仅自重将高达近万吨,且扫描精度与工作带宽均受限。必须另辟蹊径,否则FAST的建造将难以推进。
从1995年起,到光机电一体化创新设计最终实现的十几年间,段宝岩和他带领的团队遇到了一系列难题。为解决这些难题,他们分别建造了一个5米口径版和两个50米口径版的试验天线。无数次的试验、失败、再试验、再失败,柔索馈源舱系统的动态定位精度终于由50厘米降到4厘米,再降到3毫米,比预定目标4毫米精确1毫米,实现并超越了FAST精度要求。
如果把天眼的反射面比作眼底,馈源比作眼珠,那么“眼底”就是扫描宇宙的信号,接收汇聚到“眼珠”。段宝岩团队研究的便是“眼珠”。
在500米口径球面射电望远镜的建设过程中,段宝岩的机电耦合技术发挥了极其重要的作用,他牵头完成“高密度柔性天线机电耦合技术与综合设计平台及应用”将天眼馈源舱的重量由万吨降低到30吨,让天眼看得稳、看得远、看得清。500米口径球面射电望远镜的诞生,让中国天文学在国际上走进了第一序列。
2020年,段宝岩院士及其团队获得国家科技进步一等奖。如今,在多领域大国重器的建造项目中,也可见段宝岩的身影。我国首部静电成形薄膜天线,探月工程、载人航天、深空探测、主力战舰,他的研究成果都参与其中。
2002年,段宝岩接过了西安电子科技大学校长的接力棒。他提倡青年教师进入相关科研团队,并且把人才队伍建设和科研项目结合在一起,为青年教师的培养预备了良好的学术土壤,既留住了人才,又提升了水平。西电陆续产生多位长江学者、杰出青年和多个创新团队。
2022年7月,为鼓励广大师生在教学科研实践中努力产出创新成果,为新时代国家战略发展作出更大的贡献,段宝岩院士将陕西省最高科学技术奖奖金200万元全额捐出,设立“段宝岩科教创新基金”。
“院士这个称号,是国家给我的一份荣誉。”段宝岩院士说,“是对我以往研究工作的一种认可,是艰辛跋涉的意外惊喜。对于我来说,这是一段新征程的开始。”
几十年来,段宝岩院士在电子机械领域凝心聚力、精益求精、追求极致,用自己的坚持和坚韧,做国之重器的螺丝钉。策电逐日,笃行不止。
(何丽文)