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【科技前沿的“金昌人”】刘志栋:时间的“守护者”

2021-06-28 12:38   编辑:admin   人气: 次   评论(

  在中国航天科技集团有限公司五院510研究所有这样一位研究员,他是北斗卫星导航系统“心脏”的研制者,他带领团队研制的产品为我国建成自主建设、独立运行的全球卫星导航系统提供了关键技术支撑;他是时间的“守护者”,他主持研发的铷原子钟、铯原子钟等空间原子钟技术,是守时授时实验室及时频系统的关键设备,为守时、授时以及时间校准提供了保障。刘志栋出生于永昌县新城子镇新城子村。1997年大学毕业后,进入兰州空间技术物理研究所(中国航天科技集团有限公司五院510研究所)工作至今,香港满地红图库满地红图源,研究员职称,历任研究室副主任、真空一级计量站党支部书记、压力容器事业部党支部书记、型号指挥等职,现任510所量子频标事业部总经理,主要从事空间流体存储与管理、原子钟技术研究与产品研发等工作。

  “我从小在新城子村长大,是土生土长的新城子人。”说起自己的故乡,刘志栋脸上流露出质朴的笑容。这个土生土长的新城子人,一直到上高中才第一次离开村子,到永昌县第一中学读高中。

  刘志栋从学生时代起,就已经在学习上表现出了不凡的能力。高中时,他因为成绩优异被分到了“尖子班”,这个班集中了全县最优秀的学生,可谓“高手云集”,而他在这个班里依然名列前茅。他拥有很强的自主探究意识和自学能力,每学期一开学,他总是一个星期便能自学完一门课程。经过三年的努力, 刘志栋考上了大连理工大学,学习机械工程及自动化专业。

  1997年,刘志栋大学毕业后,进入510所工作。按照“师带徒”的培养方式,他被安排在由一位资深工程设计专家带领的团队中,参与所里各个项目的工程设计研究工作。在这个团队中,刘志栋扎实的学科功底和极强的自主探究能力发挥了很大的作用,他也飞速地成长。经过一年的锤炼打磨,他的能力受到了导师和所里领导的充分肯定,被所里破格提拔为工程设计组副组长。就在这时,他遇到了一次重大挑战。

  当时,国家正在开展东方红四号卫星的关键技术攻关工作,因为卫星在太空微重力及失重状况下,燃料处于极不稳定的随机漂浮状态,需要研制与之匹配的大容量表面张力贮箱,而这么大容量的贮箱在国内是第一次研制,突破不了这个技术难关,东方红四号卫星就无法升空。510所接到了大容量表面张力贮箱的设计制造项目,刘志栋所在的团队负责完成贮箱的工程设计工作,而就在此前不久,他的导师刚刚离职,前往上海交通大学深造,于是,贮箱的工程设计工作,就落在了刘志栋的肩上。刘志栋马上着手调研国内外相关学术文献,并开始带领团队开展设计工作。“当时工资都很低,工作压力又大,研究所人才流失很严重。我也不止一次地动摇过,但终究还是坚持下来了,一想到我们的工作能够为国家的航天事业作贡献,我就有了动力。”在这种动力的推动和驱使下,刘志栋带领他的团队经过6年的艰苦努力和反复尝试,终于在2004年完成了大容量表面张力贮箱原理样机的研制,又于2006年完成了工程样机的制造,并成功通过了所有的验证实验。

  这种利用推进剂液体表面张力原理研制的“大容量表面张力贮箱”是我国容积最大的表面张力贮箱,技术指标达到国际先进水平,产品已大量应用于我国大容量通讯卫星——东方红四号卫星平台。刘志栋以他过人的天资和扎实的业务功底,不仅勇敢地接受了挑战,还将这一挑战转化成了机遇。2003年,刘志栋当上了研究室的副主任兼指导员。

  星载铷原子钟作为北斗系统的时间基准,直接决定着卫星定位、测距、授时的准确性,被誉为北斗卫星的“心脏”。而其物理部分更是铷钟的基础,通过原子跃迁提供铷钟频率锁定信号。因为我国长年无可用的星载原子钟产品,北斗一号系统使用的一直是从瑞士买来的铷原子钟。可除却谈判艰苦,引进的原子钟还存在价格极高、性能指标不高的问题。2004年后受到欧美强国的阻挠,引进计划更是完全搁浅。星载铷钟进口的重重困难,让我国北斗人清醒地认识到关键核心技术必须实现自主可控,2004年,北斗工程总体决定星载铷钟实现国产化。

  当时,北京大学在星载原子钟领域有研究基础,但没有工程化,国内没有单位进行过星载钟的研制。中科院院士、探月工程总设计师孙家栋带队在全国进行了考察,认为510所具有深厚的物理和真空技术基础,有航天产品研制经验和体系,考察团也建议由510所承担星载铷钟物理部分的研制任务。510所欣然接受了这根“硬骨头”,而星载铷钟物理部分的研制工作,又一次落在了刘志栋的肩上。“中国航天人的航天精神,1861全年图库!就是特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献。一定要有一股子韧劲,我就要把它搞出来,我就是要成功。”原子钟物理部分的研制涉及量子力学、光学、真空、微波、材料、电子、机械、精密加工等学科,而各国星载原子钟的保密性极强,相关文献很少,采用何种设计方案,是摆在刘志栋面前的首要问题。那段时间,他带领团队从理论学习和物理设计开始,白天研究国内外相关文献,不厌其烦地反复论证、仿真计算、试验验证并迭代设计,晚上就独自在实验室画设计图纸,每晚都工作至深夜,有时甚至就睡在实验室里,第二天醒来便继续开展研究。

  经过近五年的艰苦探索,刘志栋和他的团队成功突破了一项项技术难关,向所里交出了漂亮的答卷。他们研制的产品稳定度达到E-13水平(200—300万年差一秒),导航精度达到亚米级,卫星定位精度和GPS相当,处于国际顶尖水平,为我国建成自主建设、独立运行的全球卫星导航系统提供了关键技术支撑。产品大量应用于北斗卫星导航系统,为千家万户提供着优质的导航、定位、授时信号。

  百尺竿头,更进一步。其后,他又主持研发了“磁选态铯原子钟”,后者是守时授时实验室及时频系统的关键设备。在新一轮的探索研发过程中,刘志栋带领团队经过近十年的艰苦研究,攻克了几十项关键技术难关,解决了我国小型铯钟研制的“卡脖子”问题,填补了国内的技术空白,突破了长期以来我国高性能铯原子钟产品受制于人的困境。他研发的产品先后应用于国家授时中心、解放军定位总站、军用时间同步系统、时间计量实验室等领域,他和他的团队研制的星载铯原子钟于2019年在北斗I-3卫星成功应用,技术指标优异。多年来,刘志栋在国内外期刊发表论文40余篇,获得授权专利30余件,曾获国防科技进步二等奖、军队科技进步二等奖、甘肃省科技进步二等奖、中国航天科技集团科技进步一等奖等奖项。看到家乡的飞速发展,他也表达了对家乡广大青年学子的殷切希望:“科学技术是建成社会主义现代化强国,实现中华民族伟大复兴的基础,希望广大青年学子努力学习科学文化知识,在科技强国的进程中勇敢地接过前辈们的接力棒。青春因充满学识而美丽,生命因顽强拼搏而伟大,我们不应畏惧艰险,因为我们的征途是星辰大海!”

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