原標題:心懷夢想 勇攀高峰
——記新當選的四位隴上院士
編者按
11月18日,2021年中國科學院和中國工程院院士增選結果揭曉,我省4名科學家同時當選,是甘肅歷年來首次。
其中,蘭州大學黃建平教授、周又和教授新當選為中國科學院院士,蘭州空間技術物理研究所李得天研究員、中國科學院西北生態環境資源研究院馮起研究員新當選為中國工程院院士。
這4位院士,幾十年如一日,“頂天立地”做科研,在各自領域取得豐碩成果,為我國科研攻關和我省經濟社會發展作出突出貢獻。他們中,有的懷揣夢想,探索“星辰大海”;有的與地理結緣,心繫生態保護;有的深鑽超導力學,不斷超越自我;有的“心有大我”,在科研路上百折不撓。
今天本報推出專題報道,帶您走進4位院士的科研人生,感受他們勇攀高峰的科研精神。
黃建平院士
中國科學院院士黃建平
心有大我 百折不撓
新甘肅·甘肅日報記者 蘇家英 通訊員 王耀輝 孔亞男 曹潔
2003年,黃建平響應導師醜紀範院士“以國家需求為己任”的號召回國,從此紮根西北,變地域特色為科研優勢,專注於半乾旱氣候變化研究。
他建立了我國首個半乾旱氣候與環境綜合觀測平臺,研製了適用於極端惡劣條件下作業的移動監測系統;揭示了沙塵氣溶膠影響半乾旱氣候的物理機制,開拓了乾旱化的研究新思路;揭示了大氣物理過程與乾旱氣候變化耦合相互作用的新機理,形成特色鮮明的物理氣候學;建立世界上首個“全球新冠疫情預測系統”,並預測了未來荒漠化和生態安全演變趨勢……
一個承諾、一個選擇,黃建平堅守奮鬥了十八年。
11月18日,中國科學院公佈了2021年增選院士名單,蘭州大學大氣科學學院教授黃建平新當選為中國科學院院士。
他說,科學研究不會一帆風順,科研工作者唯需心有大我、百折不撓。
回首自己這一代人的成長,黃建平覺得幸運,遇上了科技事業得到前所未有的重視和發展的好時代。
此前,黃建平博士畢業後,選擇在國外繼續深造和工作,以開拓做科研的國際視野和思維。“在國外的12年,生活悠閒、工作穩定,但我總感覺自己成日隔著玻璃看天,缺少了自主意識,有夢想難以實現。”黃建平說。
就這樣,2003年,黃建平懷揣夢想回到蘭州大學,擔任蘭州大學大氣科學學院首任院長。
面對眼前蘭大大氣學科師資力量薄弱、科研基礎弱、科研經費嚴重短缺等問題,他沒有退縮。因為他看到了這裡獨特的科研優勢,“甘肅毗鄰青藏高原,地處中國乾旱半乾旱區的典型位置,是研究氣候變化的天然試驗場。在此開展最為基礎的氣候與環境監測,應該能做出一些原創性的成果。”
從建設觀測站入手。“想要獲得一流的研究成果,就必須拿到第一手的觀測資料。”黃建平認為。
不懈努力下,按照國際標準建設的“蘭州大學半乾旱氣候與環境觀測站”(SACOL),在2005年建成並投入使用,同年被批准加入國際能量和水分迴圈觀測計劃(CEOP)。這是當時全國高校首個建成的國際氣候觀測站,填補了我國西北地區氣溶膠、雲、降水、陸—氣相互作用等長期連續綜合整合觀測的空白。
在觀測站獲得的實測資料資料基礎上,黃建平及其團隊系統開展沙塵氣溶膠傳輸特性研究,在國際上首次提出亞洲沙塵氣溶膠半直接效應的乾旱化作用。該成果榮獲2013年度國家自然科學二等獎。
作為一名高校教師,黃建平不僅躬身科研,還潛心育人。
他摸索出“十年”培養模式,“一開始,我就給他們一個可以延續10年的課題。著眼過程性培養,我不僅指導他們完成畢業論文,還不斷提供力所能及的指導,與他們增強溝通。”
目前,他已培養出30多位優秀的中青年科研工作者,其中7位入選國家級人才專案。
此外,作為一名“心有大我”的科研工作者,黃建平更能想國之所想、急國之所急。
2019年底,新冠肺炎疫情暴發。黃建平覺得,自己一定要做點什麼。
“還會有多少人感染?”“疫情什麼時候能結束?”他思考,能否像氣候預測那樣,建立一個預測系統,為全球疫情發展及時提供科學預測預警,為政府制定管控措施、分配醫療資源等提供參考和科學依據。
徵求了課題組師生的意見後,一個臨時團隊迅速組建起來。經過探索、努力,經歷了無數次失敗後,2020年5月,“全球COVID-19疫情預測系統”釋出,《新冠肺炎疫情全球預測系統》在我國多地疫情預測中得到有效檢驗。
“重要的不是取得多大成績,而是透過這件事,讓同學們體會到何為家國情懷,始終牢記科學報國。”黃建平說道。
中國科學院院士周又和
敢於創新 服務祖國
新甘肅·甘肅日報記者 王睿君 通訊員 法伊莎 李 蕾
11月18日,中國科學院公佈了2021年增選院士名單,蘭州大學超導力學研究院院長、土木工程與力學學院教授周又和榜上有名。
1957年,周又和出生於湖北漢川的一個農民家庭。1977年,周又和考入華中工學院(現華中科技大學)力學專業,成為恢復高考後的首批大學生。畢業後,他選擇留校任教,並在校獲固體力學碩士學位。1987年9月,周又和赴蘭州大學攻讀固體力學專業博士學位,主要從事板殼非線性力學研究,1989年底獲博士學位後留蘭州大學任教至今。
時間回到新世紀之初,時任中科院近代物理研究所離子源室主任的趙紅衛研究員(現為該所黨委書記,2019年當選為中科院院士)與周又和一道攻克超導磁體設計中的力學難題,為今後進一步合作研究提供了可能。
“這一問題從數學層面上來說,對於反問題的研究總是比正問題難得多,加之力學的正、逆效應的相互作用這一‘卡脖子’難題,國際上無人涉足,具有極大的挑戰性。”周又和說,“即便如此,為了我國這一高新技術的發展,我們還是毅然決然地進入了這一研究領域。”
隨後,在周又和帶領團隊建立的超導材料/磁體的力-電-磁-熱耦合非線性理論模型中(即two-way),透過他創立的求解非線性邊值問題的通用小波方法和分場降階迭代法,實現了對多場耦合效應的準確高效計算。
經過這一系列的有效積累,到2014年,周又和團隊為近物所一次成功自主製備出的首臺5T超導磁體提供了有效的力學支撐,其研究論文在應用超導領域的國際期刊上發表後,引起了美英德等國學者的關注。
在周又和團隊的力學研究支撐下,截至目前,中科院近物所已完成百餘臺超導磁體的自主製備(包括出口到美國)和50億元的多臺大型裝置進入研製。
超導材料力學效能測量裝置和實驗研究對於超導新現象新規律的發現和理論研究不可或缺。
在國家自然科學基金委的重大科研儀器研製專案的資助下,周又和帶領團隊攻克了超低溫應變測試、超導載入接頭、二級超導磁體加磁、兩級溫控系統、試件大範圍變溫等12 項關鍵技術,解決了超導材料力-電-磁-熱載入與變形高精度測量的技術難題,成功研製出首臺全使役場可調的超導力學實驗裝置等。
周又和團隊的研究成果不僅得到國際同行的一致好評,也被國內多家單位廣泛應用。如應變檢測技術被中科院近物所應用後,被肯定具有“高精度”、成為“加速器磁體的重要檢測手段”;發明的焊接工藝被西部超導公司應用後,認為其“解決了接頭材料製備的關鍵技術難題及磁體執行不穩定困境”等。
2017年,在北京召開的“ITER十週年”大會上,中科院等離子研究所李建剛院士代表我國宣佈未來自主建立“中國聚變工程試驗堆”的計劃,目標是將聚變新能源裝置從實驗研究走向工程應用的階段性論證。
由於這一聚變工程試驗堆的磁場強度高於ITER國際合作專案,其超導磁體的研製設計也就會遇到更多的力學問題。為此,在2018年啟動的中科院先導B計劃“下一代高場超導磁體關鍵科學與技術”中,針對力學需求,周又和於2019年被邀請參加到這一專案研究中,主要針對其強場超導磁體力學開展進一步的深入研究。
此前,周又和團隊針對ITER聚變新能源裝置中的超導CICC導體基本結構國外所開展的執行次數實驗特徵,透過建立理論模型對所有實驗特徵均給予了有效的定量揭示。李建剛院士團隊在基礎實驗與這一理論模式的指導下,採用短絞節距製備出CICC導體樣品,並將樣品送到歐洲實驗室開展效能測試,證實了這一選擇是合適的。
周又和開展的壓電、鐵磁、超導材料和風沙電等多場耦合非線性力學研究,取得的成果先後多次獲國家級獎項,開創的多場耦合超導固體力學,為提升我國超導應用水平和國際影響力作出了顯著貢獻。
中國工程院院士李得天
征途所在 星辰大海
新甘肅·甘肅日報記者 蘇家英 通訊員 李慶勤
11月3日,2020年度國家科學技術獎勵大會舉行,蘭州空間技術物理研究所牽頭申報的專案“空間電推進綜合測試技術及應用”榮獲國家科技進步二等獎。
這項由蘭州空間技術物理研究所科技委主任李得天領銜的專案的應用,標誌著我國航天器正式步入電推進時代。
“如同汽車發動機一樣,推進系統是航天器的核心。”蘭州空間技術物理研究所專家介紹,“採用電推進系統後,最大的好處是衛星‘瘦身’。節省下來的空間和重量,可用來增加其他有效載荷。”
貢獻遠不止這一項。回望過去30多年,李得天的科研成果,也如繁星般璀璨耀眼。
11月18日,2021年兩院院士增選結果揭曉,李得天研究員新當選為中國工程院院士。
追根溯源,李得天的科研路,起始於1985年。那一年,李得天大學畢業,被510所錄取為碩士研究生。此後,李得天帶著對真空基礎學科的滿腔熱愛,對中國航天事業的使命感和責任感,一步步成長為我國航天測試計量技術及儀器專家。
上世紀90年代,我國對月球表面、行星際空間、恆星際空間真空環境探測的需求愈發迫切,亟須擁有自己的超高/極高真空計量標準。
而建立自己的超高/極高真空計量標準,前提是獲得極高真空。2002年,這項任務落在了李得天身上。
為此,李得天和團隊成員遍訪各國真空企業,尋找合適的技術和裝置。得知國外一家真空企業擁有可獲得極高真空的裝置——極高真空泵時,他們第一時間動身前往。
結果李得天吃了“閉門羹”,沒買到裝置,真正體會到被人“卡脖子”的難受。然而他並沒有放棄。
之後在一場報告會上,李得天瞭解到一種用於抽除真空活性氣體的吸氣劑。這觸動到他的科學神經,他便抓緊時間,開始論證與設計。
經過多次試驗,李得天創新性地提出磁懸浮渦輪分子泵級聯與非蒸散型吸氣劑選擇性抽氣相結合的室溫抽氣方法,終於在常溫條件下獲得了極高真空,這是世界首創!
這種方法,被命名為分流法超高/極高真空校準技術;
這一技術,讓李得天及其團隊自主設計研製成功國際首臺室溫下超高/極高真空標準裝置;
這項成果,獲國防科技進步一等獎,核心專利獲中國專利優秀獎,並得到國際同行的廣泛讚譽。
這一刻,我國真空計量技術進入到國際前列。從跟跑,變為領跑。
李得天說:“我們一直堅持把基礎學科研究做紮實,並將基礎研究成果放在工程應用上,這是基礎學科研究的最終目標,也是為國家解決‘卡脖子’難題的有效途徑。”
在真空測試計量儀器方面,李得天及其團隊提出的基於雙道密封圈的小容積正壓檢漏方法,解決了載人航天器艙門氣密性快速檢測技術難題。目前,以此為原理研製的航天器艙門快速檢漏儀已在多艘飛船、目標飛行器以及飛船與目標飛行器的交會對接中,得到成功應用。
此外,他們先後突破真空壓力、氣體微流量(漏率)等真空引數計量難題,建立了完整的國防真空測試計量技術體系,實現國防科技工業真空量值準確統一;建立空間電推進真空等離子體束流線上動態測試評價能力,打通長期限制我國全新一代空間推進技術工程應用的最後一道難關;還實現了真空粒子測試到衛星材料真空效應模擬測試的跨越,建成我國衛星充放電真空模擬測試和整星模擬能力……
紮根西北32年,作為真空測試計量領域學術帶頭人,李得天長期從事真空計量及真空環境下多引數綜合測試工程研究,研究成果在地面、近地軌道和宇宙深空獲得了全面持續應用。
面對這些成績,李得天說:“能夠為國家做點事,才是最主要的。”在他看來,“科學沒有國界,科學家卻有自己的祖國”。
中國工程院院士馮起
生態保護 心之所願
新甘肅·甘肅日報記者 施秀萍 通訊員 陳雲峰 郭軼瑞
“每年春天,風沙肆無忌憚吹來,整個世界一片昏暗,那種景象讓人可怕,令人窒息。”“小時候缺糧,只能吃麩子做的饅頭;吃了之後,常常便不出來。”
……
惡劣的自然環境和貧寒的生活條件,給小時候的馮起留下的印象太深了。他的記憶中,家鄉——陝西省北部的橫山縣就是這樣,喜歡讀書的他從小就暗下決心:“一定要走出大山”。
1985年,馮起以優異成績考入陝西師範大學地理系,從此與地理結緣。1989年,他又如願考入中科院蘭州沙漠研究所,師從我國沙漠與沙漠化研究的創始人和奠基人朱震達研究員、水文專家高前兆研究員和風沙工程學專家陳廣庭研究員,開啟了乾旱區生態相關研究;畢業後,留在研究所繼續科研工作。從上世紀90年代開始,馮起跟隨第二導師、中科院院士程國棟,開始內陸河流域生態水文的恢復和治理。
科研之路荊棘叢生,從無捷徑,對初出茅廬的馮起來講,更是如此。
“想深入到流域只能步行。沙丘廣佈、風沙肆虐,走著走著便成了‘斷頭路’;塔克拉瑪干沙漠裡沒有路,即使有過人行道,一場風后,地面連腳印都不留。”“有時在野外勘探、監測、記錄,一走就是幾個月。隨身帶著帳篷、鍋碗瓢盆和乾糧,走到哪就住到哪、吃到哪。”做博士論文期間在塔里木河流域開展科學考察的日子,馮起想起來仍心有餘悸。
人們常說,你曾吃過的苦、受過的累,最後都會成為光,照亮腳下的路。小時候的艱苦生活讓馮起很快適應了野外科研生活,他和團隊——
與冰為伴、與沙為伍;篳路藍縷、櫛風沐雨;風餐露宿、焚膏繼晷;以勤為徑,以苦為舟;勠力合作,精誠團結……幾十年如一日,一分耕耘一分收穫,馮起和團隊在內陸河流域獲取到大量第一手資料,對內陸河流域情況和治理方式有了更加全面、更為清晰、更加系統的認識與理解。
長期以來,科學界公認水源地涵養要大量種植喬木林,防護帶也要以喬木為主,再輔以建設寬頻農田防護林。
但馮起及其團隊透過研究,校正了傳統的水源涵養區營造喬木林的認識誤區,並經反覆試驗研究,最終形成“護—封—育—造”相結合的技術體系。這些綜合技術可使水源涵養區土壤含水量提高到20%以上,有效減少水土流失,做到“人沙”和諧共處。
特別是,馮起及其團隊經過長時間探索,建立了三大理論體系:乾旱內陸河流域水資源調控的理論體系、乾旱內陸河流域生態水文學理論體系、乾旱內陸河流域水熱耦合基礎理論體系,為我國乾旱內陸河流域水—土—氣—生模擬的理論奠定了基礎,研究成果居世界領先水平,部分還填補了國際空白。
其中,綠洲防護體系、水管理模式與生態恢復措施等成果,被評為我國內陸河流域生態建設的成功正規化;成果在甘肅、內蒙古、新疆、陝西、寧夏等地大面積推廣和應用,已取得顯著的生態、經濟和社會效益,為我國“絲綢之路經濟帶”的生態文明建設和國家綠色生態屏障建設提供了科技支撐;
關於乾旱內陸河流域生態恢復的水調控理論與模式的論文,被國際刊物引用1萬多次;
關於內陸河流域生態恢復的水調控技術的研究得到澳大利亞政府認可,榮獲澳大利亞“奮進獎”並獲澳方自然基金資助……
獲國家科技進步二等獎1項、省部級科技獎9項(排1),其中一等獎8項;獲何梁何利科學與技術創新獎、第二屆全國創新爭先獎。入選國家基金委傑出青年基金、國家百千萬人才工程,是全國優秀科技工作者……30多年來,馮起在寒旱區生態恢復的理論和技術研發方面的系統研究結出累累碩果。
“科學研究沒有休止符,科學攀登沒有金字塔。”對馮起來講,榮譽和掌聲是肯定,是鼓勵,但夢想才是最大的動力, “改善區域生態環境沒有止境。哪裡需要我,我就到哪裡去,這不僅是我兒時的夢想,也是我畢生要堅持做下去的事業。”