十月下旬的連日秋雨終于放晴，合肥科學(xué)島上陽(yáng)光正好，頭發(fā)花白的韓福生研究員步履矯健，前一天剛參加完省科技創(chuàng)新攻堅(jiān)計(jì)劃項(xiàng)目研討的他，當(dāng)天下午又要去一家外協(xié)單位進(jìn)行航天產(chǎn)品檢查，第二天還要出差外地，隨后多日的行程皆已排滿(mǎn)，你很難想象這是一名退休多年科研工作者的日程表。見(jiàn)到記者，他笑著說(shuō)，重陽(yáng)節(jié)前就這半天得來(lái)不易的時(shí)間。
韓福生不僅是個(gè)忙人，還是個(gè)名人。在科學(xué)島上，他是眾人熟知的專(zhuān)家。面對(duì)這份知名度，韓福生表示，“如果說(shuō)我有一點(diǎn)知名度，主要是因?yàn)闄C(jī)遇好，參與了國(guó)家重大航天項(xiàng)目。”
他所說(shuō)的重大航天項(xiàng)目就是嫦娥三號(hào)任務(wù)。在月球表面實(shí)現(xiàn)軟著陸，是嫦娥三號(hào)任務(wù)的主要目標(biāo)之一。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要在嫦娥三號(hào)著陸腿里面裝上強(qiáng)韌性和吸能性遠(yuǎn)超傳統(tǒng)材料的緩沖材料。
近日，在中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所航天材料研究實(shí)驗(yàn)室里，年逾七旬的韓福生研究員向記者講述了這項(xiàng)名為“嫦娥鋼”的材料從無(wú)到有、從航天走向民用的攻堅(jiān)故事。
“70%延伸率”的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
時(shí)間回溯至2006年前后，我國(guó)探月工程二期研制工作啟動(dòng)。為了保證嫦娥三號(hào)在月面軟著陸，航天器總體設(shè)計(jì)單位提出了一種基于高延性、高吸能性材料的著陸緩沖機(jī)構(gòu)，利用材料的塑性伸長(zhǎng)吸收航天器著陸時(shí)的巨大沖擊能，保障航天器“落得穩(wěn)、站得牢”。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，緩沖材料必須具備極高的延性——延伸率必須大于70%。
“當(dāng)時(shí)覺(jué)得這個(gè)指標(biāo)有些意外。”韓福生回憶道，過(guò)去我們普遍認(rèn)為，即使是延性非常突出的不銹鋼，它的延伸率一般也不會(huì)超過(guò)50%，能達(dá)到70%延伸率的金屬材料聞所未聞。為了找到這種性能奇特的高吸能材料，航天器總體設(shè)計(jì)單位在國(guó)內(nèi)進(jìn)行了廣泛的調(diào)研和咨詢(xún)，但始終無(wú)果。如果不能盡快獲得這種高吸能材料，探月工程二期的工程進(jìn)展甚至最終目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)都將受到影響。
面對(duì)幾乎不可能完成的任務(wù)，韓福生帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了緊張的攻堅(jiān)研究。“我們查遍了文獻(xiàn)，嘗試了多種方案，包括超塑性材料改性、高延性復(fù)合材料設(shè)計(jì)。”他說(shuō)，最終，他們利用團(tuán)隊(duì)在晶體缺陷領(lǐng)域的長(zhǎng)期積累，找到了一種實(shí)現(xiàn)高延性、高吸能性的材料設(shè)計(jì)思路和制備方法，研制出滿(mǎn)足航天器著陸機(jī)構(gòu)要求的緩沖材料。
“剛起步時(shí)，非常艱難。”團(tuán)隊(duì)連最基本的冶煉爐都沒(méi)有，第一爐實(shí)驗(yàn)鋼還是請(qǐng)?jiān)谕鈫挝还ぷ鞯膶W(xué)生幫忙冶煉的。直到2007年，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始承擔(dān)首個(gè)正式航天研制任務(wù)，經(jīng)歷了方案、初樣、工藝和正樣的全過(guò)程研制工作。每一步都充滿(mǎn)了挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。
“航天任務(wù)要求材料性能高度一致，不同批次的產(chǎn)品性能曲線幾乎要像‘復(fù)制粘貼’一樣。”韓福生說(shuō)，這對(duì)材料制備的穩(wěn)定性提出了極高要求。為達(dá)到這一目標(biāo)，他們煉了上百爐鋼，進(jìn)行了無(wú)數(shù)次測(cè)試。
“歸零”考驗(yàn)與極寒堅(jiān)守
航天任務(wù)的嚴(yán)苛，遠(yuǎn)不止于技術(shù)指標(biāo)。因在一次交付的2000件產(chǎn)品中，有2件性能未達(dá)標(biāo)，團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)歷了一次嚴(yán)峻的“質(zhì)量歸零”考驗(yàn)。
“歸零”是中國(guó)航天工程特有的質(zhì)量管理方法，指在航天系統(tǒng)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，從初始環(huán)節(jié)至最終環(huán)節(jié)進(jìn)行全流程系統(tǒng)性排查。“歸零”過(guò)程難的不僅是找到問(wèn)題，還要“重現(xiàn)”問(wèn)題，找到有效的解決方法。
“嫦娥”從地球飛行38萬(wàn)公里到達(dá)月球上空，最后著陸的一剎那，就靠這緩沖“腿”來(lái)保障航天器的安全，實(shí)現(xiàn)軟著陸，可以說(shuō)是關(guān)鍵的關(guān)鍵，容不得半點(diǎn)差錯(cuò)。
“‘歸零’是航天系統(tǒng)最嚴(yán)格的程序之一，要求定位準(zhǔn)確、機(jī)理清楚、故障復(fù)現(xiàn)、措施有效、舉一反三。”韓福生回憶，那段時(shí)間壓力巨大，自己帶著青年科研人員和學(xué)生連續(xù)奮戰(zhàn)數(shù)月，全部推倒重來(lái)，最終完成了所有“歸零”工作，得到了總體設(shè)計(jì)單位、諸多管理和技術(shù)專(zhuān)家的認(rèn)可。
產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量管理同樣充滿(mǎn)艱辛。按照研制任務(wù)要求，材料加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如冶煉、鍛造、加工和探傷必須全程跟產(chǎn)。由于這些工作大多在東北地區(qū)完成，韓福生帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)常年往返于合肥、沈陽(yáng)、北京三地。“冬天在沈陽(yáng)的鍛造廠，車(chē)間是開(kāi)放式的，跟外面一樣冷，吃飯時(shí)桌上都能結(jié)一層冰。”韓福生說(shuō)，學(xué)生們冷得受不了，就擠在鍛造的爐子旁取暖。無(wú)論嚴(yán)寒酷暑，整個(gè)團(tuán)隊(duì)都堅(jiān)守一線，上下一心、攻堅(jiān)克難，保證了航天產(chǎn)品的高性能、高質(zhì)量和高可靠。
2013年12月14日21時(shí)11分，嫦娥三號(hào)在月面實(shí)現(xiàn)軟著陸，探月工程二期任務(wù)取得圓滿(mǎn)成功，使中國(guó)成為世界上第三個(gè)掌握這一技術(shù)的國(guó)家。
嫦娥三號(hào)成功著陸月球，標(biāo)志著由“嫦娥鋼”鍛造的“嫦娥腿”經(jīng)受住了工程考驗(yàn)。“那一刻我正在機(jī)場(chǎng)候機(jī)準(zhǔn)備出差，心情比較平靜。因?yàn)槲抑溃辛饲懊鎳?yán)謹(jǐn)、細(xì)致和扎實(shí)的工作，我們對(duì)最終的結(jié)果是很有信心的，”韓福生坦言。
此后，“嫦娥鋼”又相繼應(yīng)用于嫦娥四號(hào)以及天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)任務(wù)。如今，團(tuán)隊(duì)又開(kāi)始了緊張的新的航天任務(wù)的研制工作。
目標(biāo)牽引與薪火相傳
“退休之前和退休之后，我的狀態(tài)幾乎沒(méi)什么區(qū)別。”韓福生告訴記者，常年的科研攻堅(jiān)早就讓他習(xí)慣了忙碌的生活節(jié)奏。退休之后，他有了更多的時(shí)間去考慮研究方向怎么與國(guó)家重大需求結(jié)合，怎么與應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的鏈接等問(wèn)題。
近年來(lái)，在他和團(tuán)隊(duì)的努力下，“嫦娥鋼”這一重要的航天科技成果已經(jīng)走上了民用領(lǐng)域的廣闊舞臺(tái)。在成達(dá)萬(wàn)、北沿江、包銀、雄商等多條高鐵線路橋梁減隔震系統(tǒng)獲得應(yīng)用，還為我國(guó)第一條磁懸浮試驗(yàn)線、重要建筑減震結(jié)構(gòu)、特種車(chē)輛防護(hù)等提供了核心材料，“嫦娥鋼”正以其優(yōu)異的性能發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
“來(lái)自航天，用于航天，最終服務(wù)國(guó)計(jì)民生，這是航天科技成果實(shí)現(xiàn)其價(jià)值的發(fā)展方向。”韓福生說(shuō)。
雖然已退休多年，韓福生的日程依然排得滿(mǎn)滿(mǎn)當(dāng)當(dāng)。除了航天任務(wù)，他還積極投身與企業(yè)的合作，幫助企業(yè)解決技術(shù)難題，共同爭(zhēng)取各類(lèi)科研項(xiàng)目，彰顯了一個(gè)老科技工作者的“科技情懷”和奮斗不止的精髓。
“是什么驅(qū)動(dòng)著您不斷前進(jìn)？”
面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，韓福生的回答是“目標(biāo)牽引”。一個(gè)又一個(gè)問(wèn)題、一個(gè)又一個(gè)指標(biāo)擺在眼前，就是他科研上一個(gè)又一個(gè)的目標(biāo)。“我必須想盡辦法去解決它，找出原因、解決問(wèn)題、達(dá)成目標(biāo)，就是我在科研上不斷前進(jìn)的動(dòng)力。”
回顧幾十年科研路，韓福生深感“目標(biāo)牽引”和“嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)”的重要性。他對(duì)年輕科研工作者寄予厚望，希望他們能夯實(shí)基礎(chǔ)、拓寬知識(shí)面、沉下心來(lái)真正熱愛(ài)科研。“年輕人有時(shí)候急于求成，基礎(chǔ)不夠扎實(shí)、知識(shí)面也不夠?qū)挘枰鄬W(xué)習(xí)、多鍛煉，要像葛庭燧院士等老一輩科學(xué)家那樣，能坐得住冷板凳，更純粹地追求科學(xué)問(wèn)題。”
“我習(xí)慣了這種忙碌，解決問(wèn)題讓我有成就感。”在采訪最后，韓福生笑著說(shuō)，他幾乎除了睡覺(jué)都在想科研，但偶爾也看看新聞，打兩把“摜蛋”放松，“只要身體允許，我會(huì)一直干下去。”
這位古稀之年的科學(xué)家，腳步依然飛快。結(jié)束采訪后，他立即準(zhǔn)備趕往一場(chǎng)科學(xué)研討會(huì)，下一個(gè)目標(biāo)，正牽引著他繼續(xù)前行。
責(zé)任編輯：賀鵬云
