這是一個不經(jīng)常申報(bào)獎項(xiàng)的團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員也很少在國際期刊上發(fā)表論文，但各種獎牌還是把實(shí)驗(yàn)室的一面白墻填得滿滿當(dāng)當(dāng)。最近，在由中國科學(xué)院工會委員會組織的一場頒獎儀式上，他們又獲得了一塊獎牌，上面寫著“科苑名匠”4個字。

這個團(tuán)隊(duì)就是中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所(以下簡稱理化所)空間制冷技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)。他們的拿手絕活兒是研制宇航級脈沖管制冷機(jī)—— 一種可以為衛(wèi)星載荷降溫的“神器”。

過去25年里，他們將脈沖管制冷機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)與工藝性能一點(diǎn)點(diǎn)推向極限，最終打破國外壟斷，讓我國衛(wèi)星用上了國產(chǎn)的、長壽命的宇航級“降溫神器”。

“用上才是真本事”

很多衛(wèi)星怕熱，特別是紅外成像類的探測衛(wèi)星。制冷機(jī)就是為探測器降溫的儀器，它的性能直接決定了星載儀器能不能看得清、衛(wèi)星的工作壽命有多長。

過去很長一段時(shí)間，宇航級制冷機(jī)都是我國探測衛(wèi)星的“短板”。我國衛(wèi)星上使用的微型制冷機(jī)，大多是地面級制冷機(jī)，精密程度和穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如宇航級制冷機(jī)，壽命也只有宇航級制冷機(jī)的1/10。

團(tuán)隊(duì)成員、理化所研究員陳厚磊告訴《中國科學(xué)報(bào)》，宇航級制冷機(jī)主要采用脈沖管制冷方式，原理是通過機(jī)械運(yùn)動使氣體在特定的位置膨脹，而氣體膨脹時(shí)會出現(xiàn)降溫現(xiàn)象。

其實(shí)，從上世紀(jì)80年代開始，原中國科學(xué)院低溫技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心(理化所前身之一)就率先開展了脈沖管制冷技術(shù)的基礎(chǔ)研究。到上世紀(jì)90年代，他們已經(jīng)數(shù)次創(chuàng)造最低制冷溫度紀(jì)錄，取得一系列原創(chuàng)性成果，并獲得國際制冷學(xué)會“卡皮查獎”和“林德獎”。

理化所研究員、團(tuán)隊(duì)前任負(fù)責(zé)人梁驚濤年輕時(shí)就曾拿過國際制冷學(xué)會首屆“卡皮查獎”。上世紀(jì)90年代末，正當(dāng)他和團(tuán)隊(duì)為我國脈沖管制冷技術(shù)研究走在世界前列而欣喜時(shí)，美國不聲不響地將脈沖管制冷機(jī)“打上了天”。梁驚濤如夢初醒：“他們表揚(yáng)你有什么用?用上才是真本事!”

自那之后，他和同事們決定轉(zhuǎn)換賽道，將目標(biāo)瞄準(zhǔn)脈沖管制冷技術(shù)的工程化與應(yīng)用。1999年6月，理化所組建，原中國科學(xué)院低溫技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心的脈沖管制冷研究團(tuán)隊(duì)整體進(jìn)入理化所。踏上新賽道的團(tuán)隊(duì)，開始面向國家空間遙感及紅外探測領(lǐng)域的重大需求，開展脈沖管制冷機(jī)的工程化和空間應(yīng)用研究。

從“7年”到“7天”

新賽道是一條與以往的基礎(chǔ)研究和技術(shù)探索完全不同的賽道。團(tuán)隊(duì)成員開始切身體會到，科學(xué)研究與工程應(yīng)用的差異有多大。

讓團(tuán)隊(duì)成員印象最深刻的是板彈簧的研制過程。板彈簧是脈沖管制冷機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)之一，它是壓縮機(jī)里支撐活塞運(yùn)動的部件，而壓縮機(jī)是脈沖管制冷機(jī)的“心臟”。

一開始，團(tuán)隊(duì)里每個人都知道板彈簧長什么樣，卻沒有人做得出來。梁驚濤帶著團(tuán)隊(duì)成員找來國際學(xué)術(shù)期刊，照著上面的圖紙依樣畫葫蘆，可最后做出來的板彈簧性能不行，根本經(jīng)不住壽命試驗(yàn)的考驗(yàn)。之后，他們采用“土方法”，一點(diǎn)點(diǎn)摸索改進(jìn)工藝，將板彈簧的斷裂時(shí)間一點(diǎn)點(diǎn)往后延。

用了7年時(shí)間，團(tuán)隊(duì)終于研制出一個能滿足壓縮機(jī)性能需求的板彈簧。在此基礎(chǔ)上，2008年，他們研制出我國首臺空間長壽命脈沖管制冷機(jī)，并成功進(jìn)行在軌驗(yàn)證，使我國成為繼美國之后第二個掌握空間長壽命制冷技術(shù)的國家。

然而，梁驚濤等人并沒有松勁，他們意識到，用“土方法”試出來的板彈簧雖然“成了”，但如果給板彈簧換個尺寸、厚度或材質(zhì)，他們就又不會做了。

“根本不敢有任何變動——厚度、形線、大小、材質(zhì)都不敢變，可每個任務(wù)對壓縮機(jī)、板彈簧的需求都不一樣，一款板彈簧無法滿足多元化的應(yīng)用需求。”梁驚濤說。

看來要真正攻下板彈簧技術(shù)，不僅要知其然，還必須知其所以然。之后的10多年里，團(tuán)隊(duì)成員繼續(xù)“死磕”板彈簧，一點(diǎn)點(diǎn)摸透板彈簧的“脾氣”，確定各種性能指標(biāo)的臨界值，并開發(fā)出專用的仿真軟件。

“現(xiàn)在開啟一項(xiàng)新的工程任務(wù)，我們設(shè)計(jì)板彈簧的時(shí)間已經(jīng)能從最初的7年縮短到7天。”團(tuán)隊(duì)成員、理化所高級工程師荀玉強(qiáng)自信地說。

板彈簧只是脈沖管制冷機(jī)空間應(yīng)用道路上諸多攔路虎中的一只。除了最核心的壓縮機(jī)相關(guān)工藝外，為了提升脈沖管制冷機(jī)的性能，團(tuán)隊(duì)還在交變流動阻力匹配、超高頻精準(zhǔn)調(diào)相、主動減振等關(guān)鍵核心技術(shù)及工藝上不斷挑戰(zhàn)極限。

隨著技術(shù)障礙被一一攻克，我國不僅補(bǔ)上了空間長壽命脈沖管制冷技術(shù)的短板，而且在技術(shù)水平上已不輸美國。

“我們研制的47臺脈沖管制冷機(jī)發(fā)射入軌，服務(wù)的衛(wèi)星數(shù)量達(dá)24顆。所有的制冷機(jī)均在軌正常運(yùn)行，沒有一臺發(fā)生過故障或質(zhì)量問題。”過去25年、9000多天，無數(shù)次失敗后的成功，讓梁驚濤和團(tuán)隊(duì)成員底氣十足。

“挺過癮”

轉(zhuǎn)換賽道之后，團(tuán)隊(duì)成員發(fā)表學(xué)術(shù)論文或申報(bào)科技獎項(xiàng)的機(jī)會少了，就連他們的實(shí)驗(yàn)室也是在一棟外觀不太起眼兒的小樓里。團(tuán)隊(duì)成員卻覺得“挺過癮”。

“我們的獲得感更多來自團(tuán)隊(duì)內(nèi)部。”梁驚濤說，“我們與志同道合的人一起‘出生入死’，最后干成一件事，而那件事恰恰又是國家急需的，確實(shí)挺過癮的。”

梁驚濤帶團(tuán)隊(duì)的“秘訣”是“共贏不內(nèi)耗”。他會根據(jù)團(tuán)隊(duì)發(fā)展戰(zhàn)略和成員的長處、興趣，將大家安排進(jìn)不同的“跑道”，“跑道”互不重疊但相輔相成。久而久之，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部形成了“你越好，我越好”的氛圍，成員之間也會相互幫忙和鼓勵。

有了合適的跑道，還要有奔跑的動力。脈沖管制冷機(jī)的用戶單位在報(bào)獎時(shí)常常主動帶上他們，每到此時(shí)，梁驚濤等中心領(lǐng)導(dǎo)就把前排署名和領(lǐng)獎代表的位置留給年輕人。“人活一輩子圖個啥，不就是被認(rèn)可嗎?大家的價(jià)值要得到團(tuán)隊(duì)的承認(rèn)，才會有做事的動力。”梁驚濤說。

為了提振士氣，梁驚濤還在時(shí)任支部書記洪國同研究員的提議下，為團(tuán)隊(duì)所在的理化所空間功熱轉(zhuǎn)換技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室寫了一首室歌。歌詞里寫道：“燃燒青春的熱血，鑄造祖國的利劍，空間功熱肩負(fù)著民族復(fù)興賦予的重?fù)?dān)。”

在實(shí)踐中，他們總結(jié)出了一套工作經(jīng)驗(yàn)，其中之一就是“三線工作法”。陳厚磊介紹，“三線工作法”是他們針對航天任務(wù)特點(diǎn)提出的工作方法，即在傳統(tǒng)的航天產(chǎn)品研制過程的兩條線——管理線、技術(shù)線的基礎(chǔ)上，增設(shè)思想線，使黨支部的戰(zhàn)斗堡壘作用和黨員的先鋒模范作用在科研工作中得到發(fā)揮。

2018年，“三線工作法”被評為中國科學(xué)院的品牌工作法。目前，該工作法已在理化所重大任務(wù)團(tuán)隊(duì)中推廣應(yīng)用。2022年，團(tuán)隊(duì)黨支部還被評為中央和國家機(jī)關(guān)“四強(qiáng)”黨支部、中國科學(xué)院“四強(qiáng)”標(biāo)兵黨支部。

“科學(xué)技術(shù)的道路上沒有捷徑可走，不經(jīng)過長期專一的堅(jiān)守，打磨不出過硬的技術(shù)，更磨礪不出真正的巨匠大師。技術(shù)要發(fā)展，精神必傳承。”梁驚濤說。

如今，這個團(tuán)隊(duì)剛剛完成新老交替，曾經(jīng)被扶持的年輕人成了學(xué)術(shù)帶頭人，他們又以同樣的胸襟扶持更年輕的一代。

新任團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、理化所研究員趙密廣告訴《中國科學(xué)報(bào)》，未來，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)秉持精益求精的工匠精神，打磨提升空間制冷技術(shù)，并將其延伸到極低溫，逼近絕對零度，同時(shí)，他們還將依托空間制冷技術(shù)積累，開展空間熱力發(fā)電方面的研究和應(yīng)用，為空間科學(xué)、深空探測等領(lǐng)域奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

(關(guān)鍵字：制冷)