黨建與創新文化

咬定青山不放松 堅韌執著攀高峰
——記南京天光所“高精度大口徑天文鏡面磨制技術”研究團隊

   天文觀測的對象是宇宙間極為遙遠暗弱的天體,因此,追求盡可能強的集光能力、盡可能高的分辨能力和靈敏度是望遠鏡研制工作永恒的主題。望遠鏡的口徑越大,精度越高,集光能力越強,分辨能力也越高,但同時給望遠鏡研制帶來的困難與挑戰也越大。為盡量減輕望遠鏡的重量、降低造價,就要選用非球面度更大,厚度更薄的光學鏡面做望遠鏡的主鏡,這就要求不斷地研究和發展大口徑高精度非球面光學鏡面的研制技術。
   在南京天光所(其前身為南京天文儀器廠、南京天文儀器研制中心)老一輩天文學家對天文鏡面技術四十多年艱辛探索的基礎上,南京天光所所長崔向群研究員于1997年組建了“高精度大口徑天文鏡面磨制技術”的研究團隊,決心攻關。在她的帶領下全體成員團結一心、艱苦奮斗、銳意創新,克服重重困難,在國內率先將主動光學技術應用在大口徑鏡面的磨制技術中,攻克了超薄鏡面磨制技術和主動壓力拋光盤磨制技術的難題,為我國自行建造大口徑地面和空間天文光學望遠鏡,實現我國天文學在21世紀的振興奠定了堅實的基礎,使我國大口徑鏡面磨制技術上了一個臺階。2004年南京天光所“高精度大口徑天文鏡面磨制技術”榮獲江蘇省科技進步一等獎,2005年榮獲國家科技進步二等獎。
   一、領軍人物是科研團隊的核心
   1994年在歐洲南方天文臺參加VLT(上世紀末世界上最大的天文光學望遠鏡項目— 4架8.2米口徑光學望遠鏡陣)研制工作的崔向群因國家重大科學工程“大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡(英文簡稱LAMOST)”的立項和研制需要回到國內。她除有多年參加VLT研制工作的經歷外,還曾在英國Jodrell Bank 射電天文臺參加過38×25米口徑射電望遠鏡和76米口徑射電望遠鏡的更新改造工作。她在天文望遠鏡和光學儀器設計、主動光學技術、結構分析和計算機應用等多方面積累有豐富的經驗。
   我國著名天文光學和主動光學專家蘇定強院士一直深感國內天文鏡面研制水平與西方國家的差距仍然較大,鏡面精度不夠高且很大程度仍依賴于個人的經驗和技術,研制的周期與國外同樣要求的鏡面比較要長,超薄大口徑鏡面的研制還是空白,遠不能滿足國內天文學發展的需要。蘇定強院士敏銳地認識到采用新技術提高天文鏡面的研制水平已成為我國天文儀器與技術分支學科中最重要最迫切的問題之一。在崔向群回國后不久,蘇定強院士建議她挑起這個重擔,并希望她在搞好LAMOST項目的同時,設法盡快提高我國光學大口徑鏡面研制水平。當時任國家天文觀測中心主任的艾國祥院士也向她提出了相同的要求。艾院士要求當時南京天文儀器研制中心進入中科院知識創新工程一期的科研部分(天光所的前身)在完成LAMOST這一重要國家任務的同時,作為知識創新工程的戰略任務一定要將高精度大口徑光學鏡面技術搞上去。
   在我國天文界專家和國家自然科學基金委員會的大力支持下,作為國家自然科學基金重點項目,“高精度大口徑天文鏡面磨制技術”研究團隊成立。方向鎖定的是國際前沿的超薄鏡面磨制技術和主動壓力拋光盤磨制技術。目標是迅速提高我國大型天文望遠鏡光學鏡面的研制水平,爭取在二十世紀末二十一世紀初,使我國具有自行研制大型光學望遠鏡超薄大非球面反射鏡(口徑在4米至8米)的能力,為我國建造大口徑天文光學望遠鏡解決主要技術難點。
   團隊的組建不是一帆風順的。有人中途離開了,也有人覺得太難望而卻步,期間,還經歷了機構重組帶來的各種干擾和不穩定的因素,使隊伍建設經受了嚴峻的考驗。
   崔向群作為團隊負責人,不僅把握了處于國際前沿的研究方向,而且以她高尚的人格、強烈的愛國情操感動了團隊的每一位成員;以她對工作的極大熱情感染著大家;以她堅韌執著、百折不撓的意志激發了大家昂揚的斗志;終于以她為中心凝聚了一支具有愛國精神和勇于拼搏、甘于奉獻、團結協作、敢于創新的優秀人才隊伍。
   二、優勢互補和發揮集體智慧是科研團隊的人才保障
   科研團隊如何實現優勢資源的最佳組合,保證每一位成員的才能得以充分發揮,最大程度地提高整體創新能力,是團隊建設過程中崔向群一直在認真思考的問題。
   這個團隊的人員配置除了考慮專業知識的需要外,還充分考慮到不同年齡層次人才的特點,實行老、中、青搭配,爭取實現各年齡層次人才的的優勢互補。年輕的科研人員充滿朝氣,具有充沛的精力和開拓進取的精神,是科研工作的生力軍和接班人;中年科研人員有較多的經驗,也有著強烈的責任感和事業心,作為承前啟后的一代是創新團隊的中堅力量;具有幾十年經驗的老專家,他們積累豐富,解決問題的能力和責任心很強,也希望能抓緊機會與時間為其熱愛的事業多作貢獻。崔向群對每位成員都充分信任,盡可能地調動他們的工作熱情,發揮所有人員的作用。她緊緊地依靠中年科研人員,充分地尊重老專家,不斷鼓勵年輕科研人員。出現問題時總是以積極的態度去解決問題,對人則以鼓勵為主,既使每位成員感到有壓力責任重大,又能保持對工作的熱情。
   團隊的成員性格不一,各有所長。崔向群總是盡可能地揚長避短,實現各類人員性格的優勢互補。每當技術路線或工藝方案出現不同意見時,她采取集體會診的辦法,傾聽、分析、參與……讓集體的智慧充分涌流,從而得出科學且共同認可的解決辦法,這不僅使年輕科研人員得到了學習和積累的機會,而且還保證了團隊的團結和諧,使大家始終能朝著一個共同的目標努力。
   三、學術氛圍是科研團隊的文化保障
   這個團隊具有和諧寬容的工作氛圍。團隊組建后針對研究要達到的目標進行各專業人員之間的分工和技術指標的細化,每個成員都明確了自己的任務。盡管分工明確,但項目涉及光學工藝、精密機械、自動控制、計算機等多個學科,各個學科之間必須緊密配合。各不同專業人員之間非常重視互相學習和參與。如,光學工藝的研討會經常邀請自動控制的科研人員參加,自動控制專業的科研人員也經常主動跟光學工藝的科研人員學習磨制鏡面的工藝方法,通過這種相互間的參與滲透,充分了解對方的具體需求,在工作中大家也有了更多的共同語言。在實驗中出現不順利時都能首先審視自己的工作,找到問題后也都能心往一處想,勁往一處使,為項目的成功創造了條件并提高了效率。
   團隊成員的團結協作、甘于奉獻的互助精神最大程度地保證了科研任務在艱難中順利進行。由于科研工作難度很大,又要爭取按期驗收,時間顯得尤為珍貴。在拋光盤面形測試實驗中,每天從開始測量到數據出來需要很長時間,通常晚上10點多才能等到數據,科研人員都自覺地把工作時間分配好,離家遠的人員白天做實驗,離家近的晚上再來加班,并主動承擔了保存數據,設備維護的工作。負責光學工藝的科研人員晚上拿到數據后,為了確定第二天原有試驗是繼續還是需要進行調整,保證不延誤時間,只得經常通宵達旦地對數據進行計算處理。
   在困難和挫折面前,更需要團隊成員之間的相互理解。盡管天文大鏡面的研制是南京天光所的一大特色并且有著幾十年的經驗積累,但在超薄鏡面磨制技術和主動壓力拋光盤磨制技術研究上在國內尚居首次,尤其是主動拋光盤技術在國際上也只有美、英兩個國家掌握。由于知識產權保護的問題,這方面的詳細技術資料幾乎沒有,只能靠自己摸索,研制過程中問題自然層出不窮。尤其當各學科的專業人員經過幾年的艱苦奮戰終于迎來了主動拋光盤的初次聯調,卻發現效果并不理想。大家當時受到的打擊很大,但他們沒有氣餒,堅持首先從自己的工作中查找原因。后來發現是經驗缺乏,技術分析不到位造成的,不少部分需要重新設計,由此帶來了巨大的工作量,但大家都把這看成是掌握前沿技術過程中必然會遇到的挑戰,除了積極配合工作之外沒有一句怨言。
   四、振興中國天文事業是科研團隊的精神動力
   因為項目的科研經費緊張,科研人員沒有因從事這一研究工作獲得任何額外的經濟補貼。但是大家有著共同的精神追求:作為一支天文技術研究的國家隊,國外能做到的我們也能做到,而且一定要做到,一定要攻克這一技術難題,使我國的光學加工水平徹底擺脫落后狀態,跨入國際先進行列,為中國天文事業在21世紀的振興提供技術儲備。正是這種對祖國的偉大情感在科研實踐中升華為不計個人得失,潛心科研,不畏困難,勇于創新,堅韌執著攀登科學高峰的實際行動。
   在項目初期,為了項目的進展,團隊的兩位副組長高必烈和李新南在國外做訪問學者結束后均即趕回國內,他們充分運用在國外學習獲得的感悟帶領團隊積極創新,極大提高了團隊的整體創新能力。在項目的關鍵時期,因為工作時間緊,為了保證團隊能按期達到既定科研目標的大局,高必烈又一次放棄了由國外單位提供優厚待遇的高訪機會。
   南京天光所“高精度大口徑天文鏡面磨制技術”研究團隊瞄準國際前沿課題堅持不懈地努力終于換來了豐碩的成果。在國內首先發展了柔性支撐超薄鏡面磨制技術和計算機閉環控制的主動分離支撐的超薄鏡面磨制技術,解決了超薄鏡面磨制中低剛度的難題,并成功磨制了一塊對角徑1.1米、厚25毫米的超薄六角形平面鏡和一塊直徑1.035米、厚26毫米的超薄球面鏡,面形精度的均方根值分別為1/21.7和1/27波長,不僅為LAMOST的24塊1.1米超薄六角形子鏡研制獲得成功做出了重要的貢獻,還為將來研制30-100米極大口徑光學/紅外望遠鏡打下了基礎;項目組在國內首先研制出采用主動控制技術實時控制拋光盤非球面面形直徑為450毫米的主動拋光盤和我國第一臺用計算機控制主動拋光盤磨制1.2米口徑、快焦比、深度非球面鏡的磨鏡機,并建立了一套主動拋光盤磨制鏡面工藝的數學模型和相應關系,使得磨制非球面就像磨球面一樣平滑,而且高效穩定,解決了傳統大口徑大非球面度鏡面磨制中容易出現的高頻切帶的難題。成功磨制了一塊φ910毫米的焦比F/2的拋物面鏡,面形精度的均方根值≤1/30波長,達到國際先進水平。
   這支隊伍并沒有因項目已鑒定、驗收、獲獎而停止前進的腳步,又吸收了更多中青年科研人員的加入,開始了新一輪的攻堅-他們已承擔起能夠加工更大口徑非球面鏡的第二代主動拋光盤和數控磨鏡機的研制任務,向著直接磨制大口徑超薄偏軸非球面技術發展的更高目標挺進。
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