院士趙淳生： 研制“嫦娥”小關(guān)節(jié)的人

陳霖

他是中國(guó)科學(xué)院院士、南京航空航天大學(xué)教授。不久前，他在央視《面對(duì)面》欄目講述如何研制超聲電機(jī)，不少人才知道“嫦娥”探月工程背后的“超聲電機(jī)”這個(gè)冷門(mén)領(lǐng)域。

“感謝你們對(duì)嫦娥三號(hào)的貢獻(xiàn)”

電機(jī)是用來(lái)帶動(dòng)部件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的重要部件，有點(diǎn)兒像人體骨頭之間的關(guān)節(jié)，用來(lái)帶動(dòng)手腳。傳統(tǒng)電機(jī)利用銅線圈和磁場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)。20世紀(jì)60年代，蘇聯(lián)和美國(guó)學(xué)者提出“超聲電機(jī)”概念，后來(lái)日本人制造出超聲電機(jī)利用壓電陶瓷進(jìn)行作業(yè)。這可是機(jī)械工程領(lǐng)域革命性的改變，超聲電機(jī)輕便、反應(yīng)快、超低速，在傳統(tǒng)電機(jī)無(wú)法觸及的領(lǐng)域發(fā)揮了很大作用。

21世紀(jì)初，趙淳生研制出中國(guó)第一臺(tái)能實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的超聲電機(jī)。2009年，中國(guó)正籌備嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器，因趙淳生在超聲電機(jī)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，有航天研究所找到他，想用他研制的超聲電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制光譜儀。

嫦娥三號(hào)搭載的月球車(chē)有光譜儀，用來(lái)分析月表物質(zhì)，超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制光譜儀的開(kāi)合，決定其何時(shí)打開(kāi)和關(guān)上，以及張開(kāi)角度。趙淳生叫它“小關(guān)節(jié)”。

不過(guò)，彼時(shí)，超聲電機(jī)在國(guó)內(nèi)是全新領(lǐng)域，別說(shuō)普通人，就算是機(jī)械工程領(lǐng)域的人也未必知曉?！斑@是國(guó)家的任務(wù)！”趙淳生馬上接了下來(lái)，但問(wèn)題也接踵而至。比如，上哪兒去找月球環(huán)境來(lái)試驗(yàn)？

月球表面基本上是真空環(huán)境，趙淳生必須先創(chuàng)建模擬月球環(huán)境，才能確保超聲電機(jī)適應(yīng)極端環(huán)境。于是，他和團(tuán)隊(duì)研制出一套設(shè)備，將大氣壓降為10的負(fù)5次方，這也是地球上最接近真空的環(huán)境之一。他還進(jìn)行極端環(huán)境試驗(yàn)，測(cè)試月塵、輻射等。

事實(shí)上，航天產(chǎn)品的加工體系極其繁瑣，出現(xiàn)一丁點(diǎn)問(wèn)題都要“歸零”——所有零件或部件都要檢測(cè)。那幾年，趙淳生和團(tuán)隊(duì)的李華峰、丁慶軍等人反復(fù)試驗(yàn)近200個(gè)超聲電機(jī)，才提供了一批性能最優(yōu)的TRUM-30A型超聲電機(jī)給嫦娥三號(hào)應(yīng)用。

2013年12月14日晚，趙淳生守在電視機(jī)前，盯著直播——月球上，嫦娥三號(hào)搭載的“玉兔”月球車(chē)正在移動(dòng)?！坝裢谩笔侵袊?guó)第一輛月球車(chē)，上一個(gè)登月的人類(lèi)探測(cè)器是蘇聯(lián)于1976年發(fā)射的“月球24號(hào)”。

對(duì)普通人而言，畫(huà)面上是一輛月球車(chē)，然而，內(nèi)行人知道，這臺(tái)車(chē)?yán)镉性S多起著關(guān)鍵作用的零部件：月球車(chē)上的紅旗下方有個(gè)“光譜儀系統(tǒng)”，系統(tǒng)中就有趙淳生團(tuán)隊(duì)研制的超聲電機(jī)——體積比雞蛋還小，重46克，卻能自如驅(qū)動(dòng)與操控光譜儀。

趙淳生記得，數(shù)天后，“玉兔”慢慢“睜開(kāi)雙眼”，其拍攝的月面照片是人類(lèi)時(shí)隔40多年最清晰的月面照片，包含大量科學(xué)信息，照片和數(shù)據(jù)向全球免費(fèi)共享。

第二年，嫦娥三號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師孫澤洲給趙淳生團(tuán)隊(duì)寫(xiě)感謝信：“超聲電機(jī)配合紅外光譜儀完成了探測(cè)任務(wù)，感謝你們對(duì)嫦娥三號(hào)的貢獻(xiàn)！”

湖南農(nóng)村的“趙氏孤兒”

上世紀(jì)20年代，湖南衡山的農(nóng)民運(yùn)動(dòng)風(fēng)起云涌，岳北工農(nóng)會(huì)、岳北區(qū)農(nóng)民協(xié)會(huì)在當(dāng)?shù)仡I(lǐng)導(dǎo)農(nóng)民打土豪、反壓迫。毛澤東在《湖南農(nóng)民運(yùn)動(dòng)考察報(bào)告》中對(duì)這些農(nóng)民運(yùn)動(dòng)給予高度評(píng)價(jià)。岳北的農(nóng)民運(yùn)動(dòng)就爆發(fā)在趙淳生家鄉(xiāng)白果鎮(zhèn)，父親趙振寰則是運(yùn)動(dòng)的組織者之一。

1939年，趙淳生出生不到一年，趙振寰不辭而別，從此再也沒(méi)有回來(lái)。很久之后，才有長(zhǎng)輩告訴趙淳生：“你爹參加革命，犧牲了。”母親悲痛，心力交瘁，得了重病，31歲便離開(kāi)人世，趙淳生的弟弟后來(lái)也病死了。一名中共地下黨員見(jiàn)趙淳生不容易，暗中資助他讀書(shū)。

遺孤趙淳生很是爭(zhēng)氣，考上了衡山二中——新中國(guó)成立后湖南省內(nèi)唯一有留蘇預(yù)備生名額的學(xué)校。高中畢業(yè)那年，趙淳生因成績(jī)優(yōu)秀被選為預(yù)備生，但因中蘇關(guān)系破裂，深造擱置，他被保送到南京航空學(xué)院（現(xiàn)南航）的空氣動(dòng)力學(xué)專(zhuān)業(yè)，后愛(ài)上了振動(dòng)研究。畢業(yè)前，他入了黨，并以?xún)?yōu)異成績(jī)留校任教。

上世紀(jì)60年代，青年趙淳生發(fā)現(xiàn)電動(dòng)式激振器依賴(lài)進(jìn)口。這種儀器是機(jī)械工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)儀器之一，可進(jìn)行振動(dòng)和疲勞實(shí)驗(yàn)，還能輸送、篩分物料，用途廣泛。“國(guó)家每年有那么大的需求，如果都依賴(lài)進(jìn)口，要花多少外匯？”趙淳生決定自己研制電動(dòng)式激振器。當(dāng)時(shí)，法國(guó)的振動(dòng)儀器很先進(jìn)，中國(guó)從法國(guó)引進(jìn)一些振動(dòng)儀，趙淳生經(jīng)常代表中國(guó)和法國(guó)談判購(gòu)買(mǎi)。一次，他發(fā)現(xiàn)翻譯把“隨機(jī)振動(dòng)”譯成“隨著飛機(jī)振動(dòng)”，便苦學(xué)法語(yǔ)，后來(lái)獲得赴法深造的機(jī)會(huì)。

上世紀(jì)80年代初，他開(kāi)始了在法國(guó)巴黎第六大學(xué)的進(jìn)修，這所學(xué)校培養(yǎng)了皮埃爾·居里和瑪麗·居里等著名科學(xué)家，后來(lái)他又到法國(guó)巴黎高等機(jī)械學(xué)院攻讀博士學(xué)位。其間，他每天泡在研究室，總因忘記時(shí)間被鎖在大樓里。后來(lái)，值班員在鎖門(mén)前一定要到他的實(shí)驗(yàn)室看一看，確定沒(méi)人才關(guān)門(mén)。趙淳生獲得博士學(xué)位，順利歸國(guó)，與家人團(tuán)聚，也成了振動(dòng)領(lǐng)域的專(zhuān)家。

1993年，他到美國(guó)麻省理工學(xué)院訪問(wèn)時(shí)了解到超聲電機(jī)，“能把它做得極小，甚至能進(jìn)入人體血管”。他想回國(guó)開(kāi)辟這片領(lǐng)域，“要搞出中國(guó)人自己的超聲電機(jī)”成了畢生目標(biāo)，也才有了后面的研制、登月。

趙淳生說(shuō)：“我們是第一個(gè)把超聲電機(jī)用到月球上的國(guó)家?！眻F(tuán)隊(duì)研制的超聲電機(jī)也隨嫦娥四號(hào)登上月球。2018年，嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)人類(lèi)探測(cè)器首次在月球背面軟著陸，而由這枚“小關(guān)節(jié)”驅(qū)動(dòng)和控制的光譜儀獲得月球背面的物質(zhì)數(shù)據(jù)，標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)月球的探索開(kāi)啟了新篇章。此后，趙淳生團(tuán)隊(duì)研制的超聲電機(jī)也成為嫦娥五號(hào)、行云二號(hào)的1號(hào)和2號(hào)衛(wèi)星、墨子號(hào)衛(wèi)星、海絲一號(hào)衛(wèi)星等的重要器件。

世界著名機(jī)械專(zhuān)家、德國(guó)工程院院士瓦拉舍克曾說(shuō)：“在全球范圍內(nèi)，趙淳生領(lǐng)導(dǎo)的超聲電機(jī)研究中心是這個(gè)領(lǐng)域最有實(shí)力的科研機(jī)構(gòu)?！壁w淳生寫(xiě)的專(zhuān)著《超聲電機(jī)技術(shù)與應(yīng)用》是國(guó)內(nèi)外大學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材和參考書(shū)，如今在亞馬遜上售價(jià)達(dá)1136美元一冊(cè)（約合7356元人民幣），可謂一書(shū)難求。

科學(xué)家搞公司，屢敗屢戰(zhàn)

在趙淳生心中，一項(xiàng)技術(shù)的歸宿是“應(yīng)用”，也就是讓更多人受惠于這項(xiàng)技術(shù)，因此他想做“超聲電機(jī)產(chǎn)業(yè)化”，甚至讓全世界都用上中國(guó)的超聲電機(jī)。

除了航天領(lǐng)域，超聲電機(jī)還能運(yùn)用在多種領(lǐng)域。趙淳生曾根據(jù)不同用途，制作出大小不一的超聲電機(jī)。在研發(fā)部門(mén)，有一臺(tái)用于核磁共振的超聲電機(jī)，這種成像裝置不受電磁干擾，能精準(zhǔn)帶動(dòng)針管插入病人血管;微型超聲電機(jī)直徑只有2毫米，用于腸道內(nèi)窺鏡，可供特殊藥片沿腸道或血管到達(dá)病灶進(jìn)行治療，幾乎不傷及患者正常細(xì)胞……

2006年，一家公司找到趙淳生，提出一起搞產(chǎn)業(yè)化。趙淳生終于等到機(jī)會(huì)，當(dāng)天簽訂合同。不過(guò)，對(duì)方公司提出簽訂協(xié)議書(shū)，確保他們能拿到樣機(jī)及資料。趙淳生欣然同意，并將其研發(fā)的TRUM-60型超聲電機(jī)及相關(guān)驅(qū)動(dòng)器等所有配套技術(shù)交給對(duì)方。后來(lái)，這家公司憑借這項(xiàng)技術(shù)融資且申請(qǐng)了專(zhuān)利，發(fā)展得很好，卻拒絕支付銷(xiāo)售提成。趙淳生才知道上當(dāng)了，一氣之下將對(duì)方告上法庭。不過(guò)，將技術(shù)交給對(duì)方時(shí)他沒(méi)有讓其打收條，無(wú)法證明對(duì)方收到了技術(shù)和樣機(jī)，官司不了了之。第一次嘗試，趙淳生丟了專(zhuān)利，也丟了錢(qián)。

趙淳生不服氣，“湖南人的性格就是絕不放棄，我一定要搞成！”幾年后，他又和一家公司合作，成立了一家超聲電機(jī)公司，趙淳生負(fù)責(zé)技術(shù)，對(duì)方負(fù)責(zé)財(cái)務(wù)及管理。但緊接著，雙方的經(jīng)營(yíng)、運(yùn)營(yíng)理念出現(xiàn)分歧，企業(yè)再次失敗。那時(shí)，70多歲的趙淳生意識(shí)到：“搞企業(yè)與搞科研真的不一樣?！?/p>

在學(xué)生、助理眼中，趙淳生有點(diǎn)兒一根筋，太牽掛產(chǎn)業(yè)化這件事，每有機(jī)會(huì)就想抓住。

“超聲電機(jī)的應(yīng)用范圍太廣了，時(shí)日不多，要抓緊！”這是趙淳生常掛在嘴邊的。大家心疼他屢戰(zhàn)屢敗、四處借錢(qián)開(kāi)公司、打官司，卻也不敢勸阻他，因?yàn)樗麄兌加浀?0年前的場(chǎng)景。

2000年末，由于長(zhǎng)期高負(fù)荷工作，趙淳生被查出患有肺癌，被切除一塊肺葉后不久，他又被查出患有胃癌，切除了2/3的胃。

越感覺(jué)時(shí)間不夠，越想做得更多。生病那段時(shí)間，趙淳生讓學(xué)生帶資料到病房，趁家人睡了，埋在被窩里寫(xiě)報(bào)告。一次，妻子撞見(jiàn)，生氣道：“你要超聲電機(jī)，還是要命？”趙淳生倔強(qiáng)地說(shuō)：“兩個(gè)都要！”從此，大家再?zèng)]勸過(guò)他。

吸取幾次教訓(xùn)后，趙淳生決定把企業(yè)的財(cái)政權(quán)掌握在自己人手中。2016年底，他發(fā)動(dòng)研究所同事，成立一家有限責(zé)任公司，讓團(tuán)隊(duì)成員持有股份，共同決策。如今，80多歲的趙淳生仍在學(xué)習(xí)市場(chǎng)邏輯，他有一個(gè)愿望：在90歲實(shí)現(xiàn)超聲電機(jī)的百萬(wàn)年產(chǎn)。

（六月的雨摘自《環(huán)球人物》2021年第14期）