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以功勋校友程林为首席科学家的山大团队为太空探测器“穿衣”

  据《齐鲁晚报》5月17日报道,16日21时许,在美国肯尼迪航天中心,美国奋进号航天飞机成功发射。 奋进号此次发射是第25次升空,也是其“绝唱之旅”,主要任务就是为国际空间站运送名为“阿尔法磁谱仪2”(AMS-02)的太空粒子探测器。
    AMS项目作为人类第一次在太空中进行的大型科学实验,开始了在太空中探索暗物质和反物质的科学进程,标志着太空粒子探测新时代的开始。该项目是上世纪末和本世纪初世界上最重要的科学工程之一,未来20年,AMS将作为国际空间站上唯一的大型科学实验被世界瞩目。
   山东大学于2004年加入AMS项目组,全面负责其热系统的研究与设计。程林作为热系统首席科学家,和他的研究团队在该项目中成功解决了人类历史上首次带电磁铁在太空中运行的温度控制这一关键科学问题。据介绍,AMS在太空中90分钟内,温度在零下40摄氏度和零上60摄氏度之间循环变化,热系统是AMS上所有其他元件正常工作的基础。程林将他的工作形象地比喻成为AMS“穿衣”。
  上文中所提到的阿尔法磁谱仪2项目热系统首席科学家程林就是我校的功勋校友。他于1979年毕业于我校,同年进入山东大学动力工程专业学习,在山东大学获工学学士、硕士,在东南大学获工学博士学位。现任山东省首席科学家、山东大学热科学研究中心主任。
  程林教授,从事强化传热与节能技术研究,提出了流体诱导振动强化传热的新理论与新方法,打破了国际上换热器内防止振动的设计模式,将换热器研究中分属不同领域的流体诱导振动与传热元件表面积垢关联起来,构建了一种在流体诱导下能够自由振动的传热元件——弹性管束,形成了流体诱导振动强化传热新技术;提出了流体诱导弹性管束振动的数学分析模型,建立了弹性管束换热器的设计准则及应用规范,成为国家建筑标准设计;开发了弹性管束系列换热设备,以弹性管束换热器温度相应的动态特性为基础开发了自适应控制装置,设计了热力集成机组;提出了换热器分段直接设计法,设计完成了复合流程系列换热设备。在诺贝尔奖获得者丁肇中教授领导的大型国际合作项目AMS计划中任热系统首席科学家,设计完成了热控制系统主散热板、顶端散热板、TTCS散热板、低温冷却器环路热管系统和低温磁铁航天电子箱温度控制系统,进行了热真空与热平衡实验等工作,完全符合美国宇航局的严格标准,得到了美国宇航局与丁肇中教授的高度评价。
    程林教授先后主持了国家973计划项目1项(首席科学家)、国际合作重大项目2项、国际十五攻关项目1项、山东省科技发展重大项目5项、山东省自主创新重大科技专项计划项目1项、国家自然科学基金面上项目1项、山东省自然科学基金重点项目1项。曾获国家科技进步二等奖2项、国家发明四等奖1项、教育部科技进步一等奖2项、二等奖1项、山东省科技进步一等奖2项、二等奖3项;撰写出版学术专著3部、著作1部、主编著作1部,发表论文70余篇。
  程林教授现为国家973计划首席科学家、国家教育部长江学者、山东省泰山学者、能源与动力工程学术委员会、学位委员会主任,山东能源学会理事长,是国家有突出贡献的中青年专家,山东省专业技术拔尖人才,国务院特殊津贴获得者。他于1998年至2008年,连续两届当选山东省政协常委。同时还是山东省青年联合会第九届、第十届副主席。2010年,当选为第十一届全国人大代表。

附:《齐鲁晚报》对程林校友的专访报道

  阿尔法磁谱仪热系统首席科学家程林教授:

  要100%成功的单程旅行

本报记者 杨凡 实习生 孙艳


  为研发AMS热系统,在山大与位于日内瓦的欧核中心的实验室之间穿梭了7年,AMS热系统首席科学家、山东大学热科学研究中心主任程林教授总结说,山大团队就像是经历了一次买了单程票的旅行,每走一步,都必须是100%的成功。
    结缘>>     需要“什么都不知道”
   在山东大学,热科学研究中心主任程林教授是最忙的人之一。白大褂、白头套是他最常见的装扮,连拍摄山大2010年度十大新闻人物宣传片时也不例外。
    4月28日,在山东大学AMS项目新闻发布会上,程林少有地穿着西装介绍山大参与这一项目的前前后后。作为参与该国际项目的中国科学家,他的胸前还佩戴了一枚国徽。
     程林介绍,山大参与AMS计划源于丁肇中教授2004年到山大的一次访问。“当时他考察了山大的五个实验室,包括我所在的热科学实验室,并和我交流了一些问题。最后他说,就让他们去做吧。”程林说,闻听喜讯,他心中却是忐忑、不安、好奇和一点点的企盼交织着。“毕竟要和一位非常伟大的华人科学家合作,过去我们只是在课本上读到他的。另外,当时也感觉到对这项计划毫无了解。它是做什么的?它为什么要做?怎么去做?都一无所知。”
     而丁肇中的一句话给了程林很大的勇气。“他说,我所需要的就是什么也不知道的人。因为你所做的东西没有人做过。只要你做,你就是第一个做的,你所有的知识都是没有用的,对你没有任何帮助。”程林继续回忆着,“2004年4月,我们就踏上了日内瓦之旅,直到今天。” 
     据了解,AMS项目由美国、中国、俄罗斯、瑞士、意大利等16个国家和地区的60多所著名大学和研究所参与,600余位科学家共同工作,山东大学是参与其中的中国四所大学之一。
     攻坚>>    让AMS不会感冒不会生病
     AMS项目的热控制系统,由山东大学、美国麻省理工学院和美国宇航局等共同完成。以程林教授为首席科学家的热系统研究团队的主要任务,是为AMS上所有元件正常工作创造一个适宜的温度环境,程林将其形象比喻成为AMS穿衣,“使它不会感冒不会生病,不会因此停止工作。”
     程林解释,AMS是安装在国际空间站上的科学探测仪器。国际空间站每90分钟绕地球一周,有时在地球的正面、有时在地球的背面。在地球的背面时,就意味着太阳完全不能照射它,所以它的温度变化也会非常剧烈。因此,热控制系统是所有元件正常工作的基础。该系统有两个部分组成:散热系统,使热量能够尽可能散发出去;加热系统,当环境温度过低的时候,起到保温作用。
     记者问程林,在研发过程中,遇到的最大困难是什么。他思索良久后说,几乎完全都是困难和挑战。“不仅仅是你没有做过,所有的人都没有做过。因为它是世界上唯一一台安装在空间站上的大型科学仪器。每前进一步,都意味着付出巨大的努力和探索。”与此同时,因为它是安装在国际空间站上,不像在地面上,坏了可以修修。相当于我们所有人买的都是单程票,它去了就回不来了。因此必须是百分之百的成功,并且一定能够工作10年以上。
     太空粒子探测器AMS:10年寻找一颗彩色雨滴
     AMS的研究历时近20年,耗资21亿美元。它究竟寄托着怎样的期待和使命?
     程林教授用一个通俗易懂的假设来说明:“比方说,全中国都在下雨,假设有一颗雨滴是彩色的,其他雨滴都是没有颜色的,AMS的工作就是把这颗彩色的雨滴找出来。如果能找到,它可能就是一个在自然界存在的反物质。我们用10年的时间去观测和寻找这样一颗彩色雨滴是不是存在。”
     程林进一步解释,根据宇宙大爆炸理论,宇宙起源以前是真空,真空里没有任何物质。“但是我们每一个人都知道,上帝并没有这样的安排。大爆炸以后,物质和反物质的数量应当是一样多。”他说,如果大型强子对撞机模拟的是大爆炸之前最初的状态,那么AMS就是要描述大爆炸后的完整镜像,它的科学目标就是要寻找反宇宙的存在。
     在介绍AMS项目的最后,程林用一句话来表达他对自己参与这个项目的感受:“向人类的精神自由与思想舒展致敬”。
     他说,自己始终认为,任何能够改变我们自身认识的科学发现,都是人类心灵的伟大胜利。而我们对于自身世界更加广泛和更加深刻的认识,将使得我们的灵魂变得更加安宁与平静。 
   爱读哲学名著:程林自称是宅男
    山大热科学研究中心的小图书室有些与众不同。17排书架中,有10排都是人文科学类的书籍。
    “如果你都30岁了,还在拼命读那些专业书的话,你就可以尽情享受你的家庭生活了。”从书架中抽出一本《西方哲学史》的程林边摩挲着书的封皮边说,“你想想,你都30了,还在练规定动作,还在练基本功呢,那怎么行?这时候应该练自选动作,像这些才是真正能开阔人视野的东西啊!”
     谈到自己,他有些腼腆,“其实我是比较乏味的那种人,用一种现在比较流行的语言,就是比较喜欢呆在家里的那种人,算是宅男吧。” 
     虽然科研工作繁忙,但是程林总会抽时间看书,他最近正在看哲学类书籍。
     他认为,自然科学是整个科学最基础的部分,最高境界还是哲学。“我认为自然科学的最大目的并不是去改变生活,而是坚守人们的生活,最终还是使人们精神自由和思想能够更加地舒展。也使我们经常躁动不安的灵魂变得更加安宁、平静。”



程林教授(右)与丁肇中教授在一起



国务委员陈至立(右)亲切接见丁肇中教授、程林教授



阿尔法磁谱仪2(AMS-02)模型图



程林(右一)和他的研究团队。