甘肃名人(廿二)-潜心“真空”三十年的李得天院士

#头条创作挑战赛#我们知道在远离地球的宇宙空间里是没有空气的,那里被称为“真空”或者“太空”。人类要想进入外太空,必须要先研究“真空状态”,只有这样才能保证宇航员的安全,所以研究“真空状态”是每个航天国家的必修课。在地球上要制造真空状态,只能将密闭空间里的空气抽出来。一般用10的负n次方pa(帕斯卡)来描述真空度,n的数字越大,表示真空度越高,密闭空间的空气越稀薄。真空度分为低、中、高和极高真空四个等级,现在可以用真空计来测量。由于在高真空状态时,空间中的空气极度稀薄,分子之间、分子与离子、电子之间不再像平时有很多的碰撞机会,因此在航空科技、电真空仪器运用以及电子仪器制造等方面都有很大的便利,应用前景广阔。

李得天院士

但是在地球上要制造出真空是困难重重的。西方发达国家对我们长期进行技术封锁,我们的真空技术一直落后于人。甘肃籍科学家李得天院士通过多年的拼搏,改变了这种状况,现在不仅我们的真空技术处于世界先进行列,而且还建立了自己较完整的真空测试计量体系。我国一跃从跟随别人的脚本,转变为能够主导国际标准的制定者,现在部分创新技术已经被国际同行参考和大量引用。这些研究成果被广泛地应用在地面、近地轨道和宇宙深空,促进了我国航天事业的迅猛发展。

1966年6月,李得天出生于甘肃景泰县的一个普通家庭。在少年时期,每当在报刊上看到酒泉卫星发射中心成功发射卫星的消息,李得天就感到特别自豪,就好像他参与了卫星发射任务似的,这种航天梦一直伴随着他的成长。1985年,李得天从西北师范大学物理系毕业后如愿考取了兰州空间技术物理研究所的硕士研究生。毕业后留在兰州空间技术物理研究所工作,这个单位是我国第一批从事空间飞行器研制的机构,隶属于中国航天科技集团公司第五研究院,是我国空间技术领域的骨干单位和重点保军单位。

孩子们在参观兰州空间技术物理研究所航天科技园

李得天进入兰州空间技术物理研究所后,跟随所长金建中院士研究“真空与低温”领域。由于当时我国航天事业的研究重点是在火箭推进器方面,对于真空技术的需求还不是那样迫切,加上发达国家的封锁,因此我国的真空技术发展缓慢,当时只能模仿别人的真空技术。在出国深造前李得天参与了物理研究所的火箭离子电推进系统项目的部分研究工作。

进入21世纪,中国的航天事业已经有了翻天覆地的发展,真空技术的需求范围已经提高到极高真空级别。跟随别人的脚本已经赶不上形势的发展,必须要有自己的真空技术和真空计量标准。为此在2001年至2002年,李得天以客座科学家的身份被派往德国联邦物理技术研究院(PTB)进行合作研究。通过一年多的学习和研究,使李得天的专业能力和眼界得到了快速的提升。回国时德国方面极力挽留李得天,李得天坚定地回绝道:“一定要回国,这是我的底线。

作科研报告的李得天院士

2002年6月,李得天回到兰州空间技术物理研究所继续工作。2004年至2007年,李得天在中国空间技术研究院物理电子学专业攻读博士学位,毕业后肩负起制定“极高真空测试计量标准”的重任。为了获得制造“极高真空状态”的设备,他在国外四处打听,走遍了各国制造真空设备的大企业。这些企业采用的基本原理都是用液氦冷冻空气,使之液化。然后用液氮保持低温,最终获得极高真空状态。这些设备的结构复杂,维护成本高,运行极耗能,测量误差较大。更加气人的是它们要价极高,性能好些的还不愿意卖给我们。

处处碰壁的李得天发誓一定要制造出自己国家的极高真空设备。在一次报告会上,李得天得知有一种吸气剂可以在常温下吸出空气,于是开始研究这种吸气剂在极高真空制造方面的可行性。经过5年的钻研,到2012年,他的研究终于出结果了。李得天提出了利用磁悬浮涡轮分子泵级联和蒸散型吸气剂选择性抽气相结合的抽气方法。这是世界首创的在常温下就可以制造极高真空的方法,该方法被命名为分流法超高/极高真空校准技术。随后李得天和他的团队按照这个思路,制造出了我国首台超高/极高真空标准装置,这个装置制造出的真空气压只有10的负10次方Pa,即0.0000000001帕斯卡。这项技术填补了我国(10的-12次方 10的-2次方)Pam3/s气体微流量校准技术的空白。这个装置的优点是运行成本低,精度高,在室温下就可以正常运行。

李得天院士在指导工作中

2017年11月,我国北斗导航系统进入关键的组网阶段,铷原子钟是北斗时间同步系统中不可或缺的关键元件。以往因为气体质量歧视效应,在铷泡中充入活泼的铷蒸汽时会很难充入,因为没有掌握核心技术,铷原子钟一直被禁运入中国。李得天提出的双分子流小孔进样方法正好解决了气体质量歧视效应,使充入铷泡的气体成分比例不变,这个难题迎刃而解,为北斗卫星导航系统组网作出重要贡献。

到2019年,李得天和他的团队在极高真空领域不断取得可喜成绩,已经建成了真空计量标准装置、国际标准、国家标准、国防军工计量规范等一系列完整的真空计量技术体系,为我国国防工业真空计量和航天泄漏检测工程作出重要贡献。2022年6月5日,李得天团队研制的舱门快速检漏仪在神舟十四号飞船上被应用,完成检测飞船舱门是否完全密封只需8分钟,为宇航员的生命安全做出一份重要保障。2020年12月,李得天主持的“卫星充放电效应模拟测试与防护关键技术研究”项目获得国防科技进步一等奖,该项研究成果在2021年被应用于中国空间站电位主动控制系统中,确保了空间站的建设和航天员出舱活动的安全。

2021年1月5日李得天院士做客人民网《科学家面对面》栏目

2020年,李得天当选国际宇航科学院终身院士,2021年11月8日,55岁的李得天当选为中国工程院院士。这位土生土长的甘肃籍科学家从19岁进入兰州空间技术物理研究所后,30多年来一直在真空领域耕耘,解决了我国航天事业中遇到的诸多难题,不断和众多航天人一起迈上了一座又一座事业的高峰。当采访他的记者走进研究所时,看到了一面荣誉墙,上面悬挂着许多研究所获得的奖状、奖杯以及荣誉证书,其中“李得天”的名字被提及的最多。面对记者的称赞,李得天平静地说道:“能够为国家做点事,是最主要的。”现在这位科学家正是风华正茂的时候,祝愿他的事业芝麻开花,节节高,为甘肃人民争取更多的光荣!

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页面更新:2024-03-02

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