山大研制熱控系統(tǒng)護(hù)航阿爾法磁譜儀22011年05月16日21:09

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AMS2熱控系統(tǒng)首席科學(xué)家程林教授在發(fā)布會(huì)上接受采訪。

阿爾法磁譜儀2（AMS2）搭乘奮進(jìn)號(hào)航天飛機(jī)前往國(guó)際空間站，開始了探索暗物質(zhì)和反物質(zhì)之旅。該系統(tǒng)的研制和后續(xù)研究都有中國(guó)科學(xué)家參與。其中，山東大學(xué)程林教授作為AMS2的熱系統(tǒng)首席科學(xué)家，與其研究團(tuán)隊(duì)研制設(shè)計(jì)了AMS熱系統(tǒng)，成功解決了人類歷史上首次帶電磁鐵在太空中運(yùn)行的溫度控制這一關(guān)鍵科學(xué)問題，為各探測(cè)元器件的運(yùn)行提供了最基本的溫控保障。

熱系統(tǒng)可保探測(cè)器工作溫度變化不超1度

據(jù)介紹，山東大學(xué)于2004年加入AMS2項(xiàng)目組，全面負(fù)責(zé)其熱系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。

　　　 擔(dān)任熱系統(tǒng)的首席科學(xué)家和第一責(zé)任人的程林教授介紹，該系統(tǒng)非常復(fù)雜，跨越了熱能工程、機(jī)械制造、材料科學(xué)和電子信息等多個(gè)研究領(lǐng)域，沒有任何成功經(jīng)驗(yàn)和先例可供借鑒。AMS2本身工作會(huì)產(chǎn)生2500瓦的熱量，且太空中90分鐘內(nèi)溫度在60攝氏度和零下40攝氏度之間循環(huán)變化，而AMS2各探測(cè)器的工作溫度變化必須控制在1攝氏度范圍內(nèi)，既要確保外界溫度高時(shí)有足夠的散熱能力，又要避免外界溫度低時(shí)系統(tǒng)過冷，這更加劇了熱系統(tǒng)的復(fù)雜性。

“絕對(duì)不能過熱或者過冷，溫度升高就需要謹(jǐn)慎地排放帶外層空間，還不能散發(fā)到太陽(yáng)能電池板及其他元器件上，要求相當(dāng)高?！背塘终f，山東大學(xué)先后有30多名學(xué)者和博士研究生參與研究，完成數(shù)據(jù)論證和分析，并花了整整6年時(shí)間完成熱控制系統(tǒng)的制作。2007年4月，該系統(tǒng)在德國(guó)通過了機(jī)械性能測(cè)試，結(jié)果完全合格。“AMS2有多個(gè)系統(tǒng)，其他的系統(tǒng)在測(cè)試時(shí)都有各種各樣的不合格，只有我們研制的這個(gè)熱系統(tǒng)完全合格，這是很了不起的一件事?！背塘终f，2010年4月，組裝完成的AMS2在荷蘭進(jìn)行了太空模擬實(shí)驗(yàn)，證明熱系統(tǒng)沒有任何問題。

“應(yīng)該說，熱系統(tǒng)是其他各系統(tǒng)工作的基本保障，因此這個(gè)系統(tǒng)圓滿研制成功得到了AMS2研究領(lǐng)導(dǎo)者丁肇中教授和NASA的高度評(píng)價(jià)?！背塘终f，這個(gè)項(xiàng)目耗費(fèi)了他們太多的心血，幾十名中國(guó)研究者長(zhǎng)期在歐洲核子研究中心工作，與麻省理工、NASA的科學(xué)家一起夜以繼日論證，“頭發(fā)都熬白了！”程林指著自己花白的頭發(fā)打趣說。

世界最高水平熱控技術(shù)產(chǎn)能轉(zhuǎn)化潛力巨大

這個(gè)熱系統(tǒng)的核心元件是傳熱元件熱管。山東大學(xué)校長(zhǎng)徐顯明說，此前應(yīng)用于大規(guī)模集成電路、深冷和航空航天等領(lǐng)域的環(huán)路熱管基本壟斷于美國(guó)等少數(shù)國(guó)家，但程林教授團(tuán)隊(duì)以AMS2熱控制系統(tǒng)為目的研制的新型環(huán)路熱管，完全實(shí)現(xiàn)了35W-600W熱量之間的大范圍負(fù)荷的高效運(yùn)轉(zhuǎn)并能在零下20攝氏度的環(huán)境中正常工作，已經(jīng)代表了當(dāng)今世界環(huán)路熱管的最高水平。

“以程林教授為首席科學(xué)家的山東大學(xué)熱科學(xué)研究中心擁有了世界領(lǐng)先的10余項(xiàng)完全自主科學(xué)技術(shù)，孕育著巨大的產(chǎn)業(yè)化潛力，其中高精度熱控制技術(shù)、環(huán)路熱管技術(shù)和大功率熱機(jī)械泵具有批量生產(chǎn)的能力和廣闊應(yīng)用前景?！鄙綎|省科技廳廳長(zhǎng)翟魯寧評(píng)價(jià)說，日后山東將在這方面加大投入，以促進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)能轉(zhuǎn)化。

在山東大學(xué)熱科學(xué)研究中心，記者見到了應(yīng)用到AMS2中的環(huán)路熱管，一根一米長(zhǎng)成人拇指粗細(xì)的熱管價(jià)值3萬(wàn)多元人民幣，“越細(xì)的越貴”。該中心一名研究人員說，這根環(huán)路熱管的導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過銅或鐵等已知的導(dǎo)熱體，其導(dǎo)熱性能是NASA標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的4倍，是中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的10倍?！叭绻麑峁艿囊活^放到開水里，不到1秒鐘另一頭就能將手燙起泡?！?/p>

山東大學(xué)一名老師說，如果產(chǎn)能轉(zhuǎn)化成功價(jià)格降下來，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到暖氣片上，每年取暖消耗的煤炭估計(jì)能節(jié)約9成。

山大將繼續(xù)AMS2后續(xù)研究

山東大學(xué)校長(zhǎng)徐顯明說，由于在熱系統(tǒng)研制中的卓越成就，丁肇中教授認(rèn)為，按照國(guó)際慣例，山東大學(xué)應(yīng)該分享AMS2的探測(cè)結(jié)果共同研究。2010年7月，山東大學(xué)與麻省理工簽署協(xié)議，成為AMS2三個(gè)全球數(shù)據(jù)中心之一，將通過中繼衛(wèi)星系統(tǒng)接收AMS2從國(guó)際空間站發(fā)回的海量探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

“這是一種全新的研究，這讓山大站在了世界學(xué)科研究的最前沿，有可能得出改變我們自身認(rèn)識(shí)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，這種發(fā)現(xiàn)對(duì)科學(xué)家而言是最有價(jià)值的?！背塘纸淌谡f，同時(shí)，山山東大學(xué)還將全面負(fù)責(zé)熱控系統(tǒng)在國(guó)際空間站運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)和服務(wù)等工作。

徐顯明說，這對(duì)山東大學(xué)來說是莫大的榮譽(yù)和機(jī)會(huì)，這意味這山東大學(xué)向世界一流大學(xué)的目標(biāo)邁進(jìn)了一大步，“山東大學(xué)以文史成名，去年彭實(shí)戈院士作為中國(guó)大陸第一人在世界數(shù)學(xué)家大會(huì)上做一小時(shí)報(bào)告，現(xiàn)在程林教授的團(tuán)隊(duì)研究成果表明山東大學(xué)的熱傳遞學(xué)科站在了世界領(lǐng)先水平，我們的學(xué)科多元化取得的成果越來越多，這是我們最欣慰的?！保ㄊ澳辏?/p>