院士赵淳生： 研制“嫦娥”小关节的人

陈霖

他是中国科学院院士、南京航空航天大学教授。不久前，他在央视《面对面》栏目讲述如何研制超声电机，不少人才知道“嫦娥”探月工程背后的“超声电机”这个冷门领域。

“感谢你们对嫦娥三号的贡献”

电机是用来带动部件发生转动的重要部件，有点儿像人体骨头之间的关节，用来带动手脚。传统电机利用铜线圈和磁场进行作业。20世纪60年代，苏联和美国学者提出“超声电机”概念，后来日本人制造出超声电机利用压电陶瓷进行作业。这可是机械工程领域革命性的改变，超声电机轻便、反应快、超低速，在传统电机无法触及的领域发挥了很大作用。

21世纪初，赵淳生研制出中国第一台能实际运转的超声电机。2009年，中国正筹备嫦娥三号月球探测器，因赵淳生在超声电机领域的贡献，有航天研究所找到他，想用他研制的超声电机来驱动和控制光谱仪。

嫦娥三号搭载的月球车有光谱仪，用来分析月表物质，超声电机驱动和控制光谱仪的开合，决定其何时打开和关上，以及张开角度。赵淳生叫它“小关节”。

不过，彼时，超声电机在国内是全新领域，别说普通人，就算是机械工程领域的人也未必知晓。“这是国家的任务！”赵淳生马上接了下来，但问题也接踵而至。比如，上哪儿去找月球环境来试验？

月球表面基本上是真空环境，赵淳生必须先创建模拟月球环境，才能确保超声电机适应极端环境。于是，他和团队研制出一套设备，将大气压降为10的负5次方，这也是地球上最接近真空的环境之一。他还进行极端环境试验，测试月尘、辐射等。

事实上，航天产品的加工体系极其繁琐，出现一丁点问题都要“归零”——所有零件或部件都要检测。那几年，赵淳生和团队的李华峰、丁庆军等人反复试验近200个超声电机，才提供了一批性能最优的TRUM-30A型超声电机给嫦娥三号应用。

2013年12月14日晚，赵淳生守在电视机前，盯着直播——月球上，嫦娥三号搭载的“玉兔”月球车正在移动。“玉兔”是中国第一辆月球车，上一个登月的人类探测器是苏联于1976年发射的“月球24号”。

对普通人而言，画面上是一辆月球车，然而，内行人知道，这台车里有许多起着关键作用的零部件：月球车上的红旗下方有个“光谱仪系统”，系统中就有赵淳生团队研制的超声电机——体积比鸡蛋还小，重46克，却能自如驱动与操控光谱仪。

赵淳生记得，数天后，“玉兔”慢慢“睁开双眼”，其拍摄的月面照片是人类时隔40多年最清晰的月面照片，包含大量科学信息，照片和数据向全球免费共享。

第二年，嫦娥三号探测器系统总设计师孙泽洲给赵淳生团队写感谢信：“超声电机配合红外光谱仪完成了探测任务，感谢你们对嫦娥三号的贡献！”

湖南农村的“赵氏孤儿”

上世纪20年代，湖南衡山的农民运动风起云涌，岳北工农会、岳北区农民协会在当地领导农民打土豪、反压迫。毛泽东在《湖南农民运动考察报告》中对这些农民运动给予高度评价。岳北的农民运动就爆发在赵淳生家乡白果镇，父亲赵振寰则是运动的组织者之一。

1939年，赵淳生出生不到一年，赵振寰不辞而别，从此再也没有回来。很久之后，才有长辈告诉赵淳生：“你爹参加革命，牺牲了。”母亲悲痛，心力交瘁，得了重病，31岁便离开人世，赵淳生的弟弟后来也病死了。一名中共地下党员见赵淳生不容易，暗中资助他读书。

遗孤赵淳生很是争气，考上了衡山二中——新中国成立后湖南省内唯一有留苏预备生名额的学校。高中毕业那年，赵淳生因成绩优秀被选为预备生，但因中苏关系破裂，深造搁置，他被保送到南京航空学院（现南航）的空气动力学专业，后爱上了振动研究。毕业前，他入了党，并以优异成绩留校任教。

上世纪60年代，青年趙淳生发现电动式激振器依赖进口。这种仪器是机械工程领域的基础仪器之一，可进行振动和疲劳实验，还能输送、筛分物料，用途广泛。“国家每年有那么大的需求，如果都依赖进口，要花多少外汇？”赵淳生决定自己研制电动式激振器。当时，法国的振动仪器很先进，中国从法国引进一些振动仪，赵淳生经常代表中国和法国谈判购买。一次，他发现翻译把“随机振动”译成“随着飞机振动”，便苦学法语，后来获得赴法深造的机会。

上世纪80年代初，他开始了在法国巴黎第六大学的进修，这所学校培养了皮埃尔·居里和玛丽·居里等著名科学家，后来他又到法国巴黎高等机械学院攻读博士学位。其间，他每天泡在研究室，总因忘记时间被锁在大楼里。后来，值班员在锁门前一定要到他的实验室看一看，确定没人才关门。赵淳生获得博士学位，顺利归国，与家人团聚，也成了振动领域的专家。

1993年，他到美国麻省理工学院访问时了解到超声电机，“能把它做得极小，甚至能进入人体血管”。他想回国开辟这片领域，“要搞出中国人自己的超声电机”成了毕生目标，也才有了后面的研制、登月。

赵淳生说：“我们是第一个把超声电机用到月球上的国家。”团队研制的超声电机也随嫦娥四号登上月球。2018年，嫦娥四号实现人类探测器首次在月球背面软着陆，而由这枚“小关节”驱动和控制的光谱仪获得月球背面的物质数据，标志着人类对月球的探索开启了新篇章。此后，赵淳生团队研制的超声电机也成为嫦娥五号、行云二号的1号和2号卫星、墨子号卫星、海丝一号卫星等的重要器件。

世界著名机械专家、德国工程院院士瓦拉舍克曾说：“在全球范围内，赵淳生领导的超声电机研究中心是这个领域最有实力的科研机构。”赵淳生写的专著《超声电机技术与应用》是国内外大学相关专业的教材和参考书，如今在亚马逊上售价达1136美元一册（约合7356元人民币），可谓一书难求。

科学家搞公司，屡败屡战

在赵淳生心中，一项技术的归宿是“应用”，也就是让更多人受惠于这项技术，因此他想做“超声电机产业化”，甚至让全世界都用上中国的超声电机。

除了航天领域，超声电机还能运用在多种领域。赵淳生曾根据不同用途，制作出大小不一的超声电机。在研发部门，有一台用于核磁共振的超声电机，这种成像装置不受电磁干扰，能精准带动针管插入病人血管;微型超声电机直径只有2毫米，用于肠道内窥镜，可供特殊药片沿肠道或血管到达病灶进行治疗，几乎不伤及患者正常细胞……

2006年，一家公司找到赵淳生，提出一起搞产业化。赵淳生终于等到机会，当天签订合同。不过，对方公司提出签订协议书，确保他们能拿到样机及资料。赵淳生欣然同意，并将其研发的TRUM-60型超声电机及相关驱动器等所有配套技术交给对方。后来，这家公司凭借这项技术融资且申请了专利，发展得很好，却拒绝支付销售提成。赵淳生才知道上当了，一气之下将对方告上法庭。不过，将技术交给对方时他没有让其打收条，无法证明对方收到了技术和样机，官司不了了之。第一次尝试，赵淳生丢了专利，也丢了钱。

赵淳生不服气，“湖南人的性格就是绝不放弃，我一定要搞成！”几年后，他又和一家公司合作，成立了一家超声电机公司，赵淳生负责技术，对方负责财务及管理。但紧接着，双方的经营、运营理念出现分歧，企业再次失败。那时，70多岁的赵淳生意识到：“搞企业与搞科研真的不一样。”

在学生、助理眼中，赵淳生有点儿一根筋，太牵挂产业化这件事，每有机会就想抓住。

“超声电机的应用范围太广了，时日不多，要抓紧！”这是赵淳生常挂在嘴边的。大家心疼他屡战屡败、四处借钱开公司、打官司，却也不敢劝阻他，因为他们都记得20年前的场景。

2000年末，由于长期高负荷工作，赵淳生被查出患有肺癌，被切除一块肺叶后不久，他又被查出患有胃癌，切除了2/3的胃。

越感觉时间不够，越想做得更多。生病那段时间，赵淳生让学生带资料到病房，趁家人睡了，埋在被窝里写报告。一次，妻子撞见，生气道：“你要超聲电机，还是要命？”赵淳生倔强地说：“两个都要！”从此，大家再没劝过他。

吸取几次教训后，赵淳生决定把企业的财政权掌握在自己人手中。2016年底，他发动研究所同事，成立一家有限责任公司，让团队成员持有股份，共同决策。如今，80多岁的赵淳生仍在学习市场逻辑，他有一个愿望：在90岁实现超声电机的百万年产。

（六月的雨摘自《环球人物》2021年第14期）