山大破解帶電磁鐵太空溫控難題

　　北京時間5月16日晚8時56分，諾貝爾獎獲得者丁肇中領銜的國際科學計劃——阿爾法磁譜儀2（AMS-02）搭乘美國“奮進”號航天飛機從肯尼迪航天中心升空進入國際空間站，人類從此進入粒子物理探測新時代。在未來20年里，AMS-02都將是國際空間站唯一的大型科學實驗。

　　在該項目中，AMS-02熱系統首席科學家、山東大學教授程林帶領他的研究團隊，在人類歷史上首次解決了帶電磁鐵在太空中運行的溫度控制這一關鍵的科學問題。

　　2004年，山東大學加入項目組，全面負責熱系統的研究與設計，程林也成為AMS-02熱系統的首席科學家。AMS-02熱系統是一個非常復雜的系統，涉及熱能工程、機械制造、材料科學、電子信息等多個領域，并且沒有任何成功的經驗和先例。

　　國際空間站每90分鐘就繞地球轉一圈，這樣AMS-02的溫度每隔90分鐘就要在-40℃~60℃之間循環變化一次，而AMS-02各探測器及電子設備的熱控制要求極其苛刻，工作溫度變化必須維持在1℃以內。在此情況下，熱系統研制的水平及質量，直接決定著AMS-02的工作狀態、運行壽命及實驗的可靠性。

　　“絕對不能過熱或者過冷，溫度一升高，就需要把熱謹慎地排放到外層空間，還不能散發到太陽能電池板及其他元器件上，要求相當高。”程林說。

　　程林與來自美國麻省理工學院、美國宇航局（NASA）等機構的30多位科學家一起，對AMS-02在各個季節的溫度、運行方式，以及空間站的方位，作了熱模型和熱模擬，提出了不同結構形式的散熱元件，保證了系統的高效散熱及溫度場的均勻性和穩定性，設計了AMS-02在國際空間站環境下運行的熱控制系統。

　　2007年4月，該系統在德國通過了機械性能測試，結果完全合格。

　　“AMS-02有多個系統，其他系統在測試時都有各種各樣的不合格，只有我們的這個系統完全合格，這是一件很了不起的事。”程林說。

　　2010年4月，組裝完成的AMS-02在荷蘭進行了太空模擬實驗，證明熱系統沒有任何問題。

　　“熱系統是其他各系統工作的基本保障，這個系統的研制成功得到了丁肇中和NASA的高度評價。”程林說。

　　隨著AMS-02的升空，山東大學研究設計的AMS-02熱系統也成為國際空間站上中國制造的重要大型組件。

　　當AMS-02順利升空，開始履行它的使命時，山東大學也擁有了該技術應用領域的“話語權”，為成果產業化提供了增長點。

　　2008年11月，丁肇中就曾指出，程林團隊為AMS-02作出了非常重要的貢獻，按照國際慣例，山東大學應該分享AMS-02的所有成果。AMS-02中的先進傳熱技術可在山東進行產業化，山東大學具有清晰和無可爭議的完全知識產權。此后，丁肇中也反復強調過這些技術的重要意義。

　　于是，山東大學成了新技術的“擺渡人”，使這項國際前沿成果可以順利在我國實現產業化。目前環路熱管技術已經開始中試研究。產業化完成后，將會帶來巨大的經濟和社會效益。

　　山東大學校長徐顯明說，此前應用于大規模集成電路、深冷和航空航天等領域的環路熱管基本被美國等少數國家所壟斷，但程林團隊研制的新型環路熱管，完全實現了35W~600W熱量之間的大范圍負荷的高效運轉，并能在-20℃的環境中正常工作，代表了當今世界環路熱管的最高水平。

　　“以程林為首席科學家的山東大學熱科學研究中心擁有世界領先的10余項完全自主產權的科學技術，孕育著巨大的產業化潛力，其中高精度熱控制技術、環路熱管技術和大功率熱機械泵具有批量生產的能力和廣闊應用前景。”山東省科技廳廳長翟魯寧說，日后山東將在這方面加大投入，以促進先進技術的產能轉化。

　　在熱科學研究中心，記者見到了應用到AMS-02中的環路熱管。一根一米長、成人拇指粗細的熱管就價值3萬多元人民幣。“越細的越貴。”中心一名研究人員說，這根環路熱管的導熱性能遠遠高過銅或鐵等已知的導熱體，其導熱性能是NASA標準產品的4倍，是中國航天標準產品的10倍。“如果將熱管的一頭放到開水里，不到1秒鐘另一頭就能將手燙起泡。”

　　山東大學一名老師說，如果產能轉化能把價格降下來，將這項技術應用到暖氣片上，每年取暖消耗的煤炭估計能節約九成。

　　2010年7月，徐顯明訪問AMS-02項目組時，就山東大學參加項目的后續工作簽署了一系列合作協議。AMS-02在國際空間站安裝完成之后，將通過數據中繼衛星，分發給地球上的數據中心。山東大學將同步接收AMS-02發回的海量數據并進行研究。

　　“這種全新的研究讓山大站在了世界學科研究的最前沿，研究中可能得出改變我們自身認識的科學發現。”程林說，同時，山東大學還將全面負責熱控系統在國際空間站運行狀況的實時監控，進行數據分析、存儲和服務等工作。

　　徐顯明認為，這次的機會讓山東大學向世界一流大學的目標邁進了一大步，“山東大學以文史成名，程林團隊的研究讓山大的熱傳遞學科站在了世界最高點，我們學科多元化建設取得的成果越來越多，這是我們最欣慰的。”

　　山東大學AMS-02團隊圓滿完成任務，也得到了黨和國家領導人的關注與贊賞。

　　2010年7月，中共中央政治局常委、全國人大常委會委員長吳邦國一行專程到歐洲核子研究中心，參觀正在那里建設的AMS-02。程林向吳邦國匯報了山東大學負責的工作，詳細介紹了山東大學參與項目時所產生的若干獨有技術和創新之處。吳邦國聽取匯報后說：“山東大學的工作非常了不起！”

　　國務委員劉延東視察山東大學AMS-02實驗室時說：“你們和國際科學前沿接軌，做出了卓有成效的工作。我國正由大國向強國邁進，在科學進步方面，我們應該在國際科學領域占有一席之地，你們的實驗室做到了這一點。”

　　5月16日晚9時，程林在美國肯尼迪航天中心通過微博直播美國“奮進”號航天飛機的成功發射。程林在現場發來感言：“‘奮進’號躍入云層，巨大的轟鳴聲滾滾而來，那一刻，我們淚流滿面。”