天南地北宜兴人:追寻“天火”之谜 ——记著名空间电学研究及工程应用专家、中国科学院研究员庄洪春教授

庄洪春潜心研究避雷设备

【引  言】

采访庄洪春教授,从今年3月就开始预约了,但庄老一直劝我们晚点再去。他说:“等我的新实验室建好了,再欢迎你们过来看看。”虽未谋面,老人和蔼的声音给我们留下了很深的印象。

8月10日,接到庄老邀请的电话,13日傍晚,“天南地北宜兴人”采访小组来到北京。刚刚踏进北京南站出站口,就听一句地道的宜兴话在耳边响起:“你们是宜兴来的记者吗?我是庄洪春。”一位慈祥的老者,穿着白衬衫,面带笑容看着我们。他有着儒雅淡定的气质,给人以宁静心安的感觉。这也让我们联想到庄教授所从事的空间电学研究,虽然无数次与可怕的雷电打交道,可他仍坚持着追寻“天火”之谜,力求让人们生活得更安全。

周铁老街上的勇敢少年——从雷雨天的大胆奇想到结缘“空间电学”

今年73岁的庄老精神还算健旺,见到来自家乡的记者,谈兴越发浓烈。看到宜兴日报社赠送给他的《陶醉宜兴》一书,庄老立刻沉浸在儿时家乡的美好回忆中。

庄老的家在周铁庄前村(现为周铁镇彭干村庄前自然村),他的童年生活,是在动荡的战乱年代度过的。

“我的家在周铁十字老街的南边,在两条小河的交汇处,房子周边还有30几棵桃树,但另外一面却是片乱葬岗。”庄老回忆道。他记忆中的周铁是那样秀美,热闹的东街,横塘河上的周铁桥,桥北侧的轮船码头,从西街至竺西中学校门,校门前沿围墙有条路,向北到河沿……儿时故乡的画面生动而清晰。

小时候的庄洪春比较顽皮,喜欢打乒乓球,父母不让他去乱葬岗附近玩耍,他偏要去。一次,庄洪春不小心把乒乓球打入了一个乱坟墩中,他壮着胆子去洞中把乒乓球捡了出来,回来后被父母臭骂了一顿,可他还是隔三差五地去乱葬岗玩耍,没想到因此解决了家里的一个大难题——

那个年代,常有湖匪上岸抢劫百姓财物,从畜禽到被褥、锅碗瓢盆等等,无不掠劫。庄洪春家也被抢了,机灵的庄洪春看到父母唉声叹气,便提出把东西藏到乱葬岗的墓穴里,湖匪总不会再来抢了吧。这鬼点子果然好使,从此以后,湖匪再也没从庄洪春家抢走值钱的物件,其他村民也纷纷效仿。

庄洪春从小爱动脑子。有一次,宜兴迎来一场大规模雷雨天气,一道闪电劈中了他家附近的一棵桃树,那棵桃树瞬间就被劈倒燃烧了起来,全家人被吓坏了,赶紧和邻居一起扑火。庄洪春非但不怕,还有了大胆的想法:这雷电为何会劈到我家附近呢,能不能把它引到别处呢?当然,年少的他不会想到,多年后,他会踏上追寻“天火”之谜的道路。

顽皮的庄洪春,读完了竺西小学、竺西中学,曾参加过学校组织的航模飞机夏令营,对物理学的喜爱与日俱增。1956年,庄洪春考取了宜兴县第一中学(即现在的江苏省宜兴第一中学),三年后,他以全县第二名的优异成绩,考取了中国科学技术大学。他到学校去报名时,却被告知录取他的数学系,是大热门,已人满为患,不再接受新生。无奈的庄洪春只得转而改上冷门的应用地球物理系,专攻空间物理专业,从此与空间电学研究结下了不解之缘。

1964年大学毕业后,当即被中科院研究生院录取为研究生,仍攻空间物理专业,1967年,庄洪春研究生毕业后,被分配到中国科学院应用地球物理所(现空间科学与应用研究中心),专门从事航天环境的大气和电学方面的研究。


庄洪春与外国专家交流探讨

执着于祖国空间物理研究——他放弃了美国陆军部颁发的特殊绿卡

参加工作后,庄洪春踏实肯干,刻苦钻研,迅速成为国内空间电学研究及工程应用学科带头人,于1972年组建起自己的研究组和实验室。但当时我国的相关技术学科,还是比较薄弱,想要短时间内获得突飞猛进,就需要与国外的技术专家合作、学习。

当时,才30岁出头的庄洪春,为了能学习国际先进技术,从没学过英语的他,自己做了台收音机,收听国外BBC等广播电台,练习英语口语。功夫不负有心人,由于他的英语口语能力在当时的中国科学院出类拔萃,1979至1982年,他被公派到美国当访问学者,先后在美国加州大学洛杉矶分校和加州理工学院深造。

加州理工学院一位名叫杰森的教授推荐庄洪春到美国陆军实验室工作,扎实的基本功、善于发散的思维,加上顶尖的实验器材,让庄洪春在实验室里如鱼得水,先后写出多篇论文,并指出科研项目中有待改进的3个问题,被美国陆军实验室评为“优秀研究人员”。为了挽留庄洪春,该实验室还通过美国陆军部,特批了一张高层次人才绿卡,可一心想回国发展的庄洪春,并未留恋美国的高薪,访问学习时间一到就回国了。

1982年回国后庄洪春创建了空间电学研究组和实验室,在我国率先展开日地物理电机制的研究。1986年被破格晋升为中国科学院研究员,1991年当选为国际宇航科学院院士。其“空间电性能理论模式”和“旋转式电场仪”等多项研究成果,获得了国家和中科院科技进步奖等多项奖励,也得到了国际学术界的一致认可,1988年庄洪春入选英国剑桥国际传记中心(IBC)国际名人录,1992年入选美国国际传记研究所(ABI)国际名人录。

1989年庄洪春又被选拔为中美首次国家级空间科学合作专家组代表赴美执行合作研究工作。庄洪春带了自制的卫星仪器赴美进行合作研究。作为空间电学研究及工程应用学科带头人的庄洪春,对应用在卫星上的“高压不放电”技术有了深刻理解,为后来的智能避雷球研究打下了坚实的基础。

1993年,由于一些特殊原因,庄洪春与美国的合作项目被迫中断,他得以提前回国。在出境时,美国的移民官员看他持有美国陆军部给他颁发的特殊绿卡,建议他干脆移民到美国,成为美国公民,以后就不需要绿卡了。“在美国干得再好,也是帮别人干活,我要回中国,组织技术人员搞自己的技术。”庄洪春拒绝了移民官员的一片好意,他潇洒地把别人梦寐以求的美国绿卡,还给了移民官员,之后再也没去过美国。

追寻“天火”之谜的道路——他的避雷装置被誉为“人类生存和保障的最佳发明”

“来如雷霆收震怒,罢如江海凝清光。”古代时,人们便用“雷霆之怒”来形容雷电般无与伦比的威力。千百年来,中国人从未停止过“天火”之谜的探寻。古代先人把“雷”与“龙”联系起来,我国古建筑上有许多称为“镇龙”的设施实为避雷装置。时间的指针指向当代。对于优秀高效的雷电防护装备的渴求变得更为强烈。

20世纪80年代至90年代,我国学术界开展了一场关于“避雷针”的大讨论。1995年,庄洪春萌发了把在国外学习到的卫星上的避雷技术应用到地面防雷的设想,开始踏上了追寻“天火”之谜的道路。他首先在中科院空间科学与应用研究中心申请立项研究,同时申请了专利。

可是一系列难题接踵而至,相比卫星所处的真空环境,地面环境复杂得多。

从1995年到2002年7年间,庄洪春领导的实验小组仅大型实验报告就做出86个,小的实验数不清。2002年,庄洪春带领空间电学组10多名研究人员来到云南西双版纳。这里每年雷暴天气有120多天,庄洪春挑选了高发雷击点40多处,安装新型等离子避雷装置。经过一年多的测试,实验效果相当好,雷不打被保护的物体,也不损害被保护物体内的电子设备,与传统避雷针技术不同的是,这项避雷技术还无需接地。

2003年12月12日,由云南省防雷中心主持,在西双版纳召开了“等离子避雷球试用鉴定验收会”。会上邀请了包括来自清华大学、中国气象科学研究院等单位的9位权威避雷专家,庄洪春通过详细的实验数据和事例,获得了专家组的一致肯定。

3天后,云南省防雷中心给庄洪春的智能等离子避雷球发放了“防雷新产品使用许可证”,允许等离子避雷球HC/DG系列和HC/DY系列产品在云南使用。同时,庄洪春还取得了多项中国专利、美国专利、防雷新产品使用许可证等一系列证书。

随后,在我国进入WTO时,智能避雷技术被中国科学院列为向全国推荐的200个优秀高科技项目之首,作为首选金牌项目向全国推荐。

2002年12月,在韩国首都汉城(今首尔)由联合国发明协会组织的国际发明博览会上,该技术获得特别金奖,被评价为“人类生存和保障的最佳发明”。2005年该项目通过国家气象局防雷检测中心检测,被国家列入火炬计划。同年,根据我国国防军事标准的要求,智能避雷球通过了温度、震动、冲击等一系列环境例行测试。次年,该项目获得了2006年首届北京发明创新大赛第一名。

此后,智能避雷技术引申发展,为我国国防建设助力,为提高部队的全天候气象条件下的作战能力发挥作用。2006年1月15日,北京人民大会堂召开了一次特殊会议。这次会议的议程主要是研究在全军推广新技术。庄洪春发明的制造高电导率气层主动防雷避雷方法及装置,作为部队“民技军用”新政策的第一个试点项目,在大会上得到推广。

随着智能主动防雷技术的应用推广,这项原创性的发明专利技术,获得国内多项专利,并申报了国际专利,奠定了迈向国际市场的基础。


庄洪春读《陶醉宜兴》,关心家乡发展变化

产业推广再战“雷公”——为故宫博物院安装新型避雷设备

尽管,庄洪春已于2000年退休,但很快他便以原空间电学研究组和实验室的框架为原型,创建了北京卫昊康等离子技术开发有限责任公司,一心从事智能防雷技术发明专利的延伸开发。

今年年初,北京故宫博物院的工作人员慕名找到了庄洪春,并表明了来意。原来故宫博物院占地72万平方米(长960米,宽750米),建筑面积15万平方米,里面有众多古建筑与古树名木,为了避免雷击侵扰,故宫博物院斥巨资购买了200余套传统避雷针和避雷器,每年仅这些设备的维护保养就需耗费500多万元,可就是在这么严防死守的情况下,去年故宫博物院还是遭受了29次雷击,造成了部分树木与建筑被雷击伤。

新任故宫博物院院长单霁翔接任后,提出“平安故宫”的管理理念,决定在全国范围内寻找新型避雷设备,来保证故宫内的建筑、树木彻底免受伤害。这时,庄洪春的等离子智能避雷球进入了他的眼帘,于是他派出了工作人员与庄洪春洽谈。

庄洪春非常重视,经过多次实地勘察,他为故宫博物院量身定制了一套新型避雷方案,避雷效果比传统的避雷针好上10余倍,并且所需费用还不到200万,目前这一方案已进入实际操作安装阶段。

今年,庄洪春新建了占地800多平方米的智能防雷技术开发实验室,进一步开发智能主动防雷技术在不同场所的应用。庄洪春坦言,目前国内有2000多家避雷针生产厂家,他希望与他们合作。听说宜兴现在也是高楼大厦林立,第一高楼东氿大厦也有200多米高时,庄老笑着说想和宜兴的企业携手合作,让家乡的高楼大厦上也能早日装上智能避雷球,为家乡的经济发展尽一份力,让家乡人民享受科技带来的“更安全”。

来源:宜兴日报

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