龐貝 毛艷玲

“我們的征途是星辰大?！保坑谢鸺l(fā)射，“蛟龍”深潛，我們常被這句刷爆朋友圈的話語攪得心潮激蕩。

這句話，恐怕與毛主席的這句詩“可上九天攬?jiān)?，可下五洋捉鱉”異曲同工，都道出了我們對于未知世界的向往。

不過，星辰大海的征途與上九天、下深海的浪漫想象，都需要堅(jiān)實(shí)的科技創(chuàng)新能力支撐才能實(shí)現(xiàn)。

“深空”“深?！薄吧畹亍痹鯓拥竭_(dá)？運(yùn)動從這里發(fā)源——

他們實(shí)現(xiàn)了目前上天最遠(yuǎn)、潛海最深、入地最深，而且具備研制更苛刻環(huán)境電系統(tǒng)的能力。

他們是哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動化學(xué)院鄒繼斌教授和他的團(tuán)隊(duì)。

何謂“深”？

所謂“深”，字面意思即太遠(yuǎn)，夠不到。那么，到底多遠(yuǎn)才算“深空”“深?！迸c“深地”？

深空指在地球大氣層以外很遠(yuǎn)的空間，包括太陽系以外的空間。離地球的距離約等于或大于2×106 km 。

深海指：水深在2000～5000米以下左右的海域。壕溝可以下降到11000米以下。

深地的概念更復(fù)雜些，從地球認(rèn)知的角度，地表以下的部分都可以叫深地;從金屬礦產(chǎn)資源的角度，1000米至5000米就可以算作深地;而在石油天然氣開采方面的深地，大約在8000米至地下萬米;地球物理科學(xué)談?wù)摰纳畹厣婕暗牟糠指鼜V，從5000米到地心都可以算作深地。

深度空間的神秘不僅在于遠(yuǎn)，還在于環(huán)境嚴(yán)苛：

深空僅以月球表面為例，月球表面沒有大氣層保溫，晝夜溫差之大是地球表面完全無法比擬的。白天，在陽光垂直照射的地方溫度高達(dá)+165℃;夜晚，溫度可降低到-195℃。

在水中，海水深度每增加10.3米，就會增加一個(gè)大氣壓的壓力。在4000米的海底，水壓高達(dá)388個(gè)大氣壓（40Mpa），比火電廠超臨界機(jī)組的汽包壓力還高。在北太平洋的馬里亞納海溝，深度高達(dá)11034米，水壓接近1100個(gè)大氣壓，相當(dāng)于在每平方米的面積上，承受1.1萬噸的重力，這足以把大理石壓碎（大理石的承壓極限約1000千克/平方厘米）。

深地環(huán)境并不會好多少，地溫和壓強(qiáng)會隨著深度的增加而增高，大約埋深每增加33米，地溫增高1度。鄒繼斌團(tuán)隊(duì)研制電機(jī)應(yīng)用環(huán)境，測井溫度高達(dá)230℃高溫、壓強(qiáng)高達(dá)140MPa。

溫差大，壓力大，環(huán)境惡劣，這樣的極端環(huán)境，讓去往它們的征途更為艱難。

那么，我們?yōu)槭裁催€要去？

是需求，更是戰(zhàn)略

極端探測技術(shù)是國家安全和戰(zhàn)略利益的重要保障，《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020年）》明確指出“加強(qiáng)海洋、空天以及深地拓展關(guān)鍵技術(shù)突破，提升戰(zhàn)略探測、開發(fā)和利用能力”。

2016年，國土資源部印發(fā)《國土資源部“十三五”科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃》，明確了深地探測、深海探測、深空探測2020年的發(fā)展任務(wù)，并指出其重要戰(zhàn)略地位。

關(guān)于深地——

習(xí)近平總書記曾指出，“從理論上講，地球內(nèi)部可利用的成礦空間分布在從地表到地下1萬米，目前世界先進(jìn)水平勘探開采深度已達(dá)2500米至4000米，而我國大多小于500米?！?/p>

開展地球深部探測，既是解決地學(xué)重大基礎(chǔ)理論問題的需要，更是國家保證能源資源安全、擴(kuò)展經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展空間的重大需求。地球深部蘊(yùn)藏了絕大部分資源和能源，是維系萬物生存的物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。有學(xué)者認(rèn)為，如果我國固體礦產(chǎn)勘查深度達(dá)到2000米，探明的資源儲量可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上翻一番。

要通過深地探測，開展以儲備為目的的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)勘查，搞清資源家底，建立完善國家能源和礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略儲備體系，做到“手握儲量、心里不慌”，確保國家能源資源安全。

關(guān)于深?！?/p>

深海探測是建設(shè)海洋強(qiáng)國的戰(zhàn)略需要。海洋接近90%的面積是水深超過1000米的深海，深海蘊(yùn)藏著豐富的油氣、礦產(chǎn)、生物等戰(zhàn)略資源。專家們估計(jì)，全球未來油氣總儲量40%將來自深海，未來替代能源“可燃冰”也主要來自深海。

深海更是研究解決生命起源、地球演化、氣候變化等重大科學(xué)問題的前沿領(lǐng)域。因此，挺進(jìn)深海是歷史發(fā)展的必然，是實(shí)施海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略和“一帶一路”戰(zhàn)略的迫切需求，是時(shí)代賦予我們的重要使命。

關(guān)于深空——

習(xí)近平總書記指出，“空間技術(shù)深刻改變了人類對宇宙的認(rèn)知，為人類社會進(jìn)步提供了重要動力”，“必須推動空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用全面發(fā)展”。

深空探測是未來國際科技競爭的主戰(zhàn)場。通過深空探測，能幫助人類研究太陽系及宇宙的起源、演變和現(xiàn)狀，進(jìn)一步認(rèn)識地球環(huán)境的形成和演變，認(rèn)識空間現(xiàn)象和地球自然系統(tǒng)之間的關(guān)系。

從現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)來看，深空探測將是21世紀(jì)人類進(jìn)行空間資源開發(fā)與利用、空間科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑。

總而言之一句話，深空、深海、深地，我們都要去，必須去。

然而怎么去？運(yùn)動和控制是核心問題，這就要靠電機(jī)。

積硅步，至千里

電機(jī)系統(tǒng)是極端裝備的卡脖子技術(shù)，國外歷來對我國禁運(yùn)。

鄒繼斌，哈爾濱工業(yè)大學(xué)特種電機(jī)研究中心負(fù)責(zé)人，自1982年以來一直從事特種電機(jī)及其控制的研究。

他所領(lǐng)軍的哈爾濱工業(yè)大學(xué)特種電機(jī)研究中心，前身是哈工大微特電機(jī)研究室。哈工大電機(jī)專業(yè)成立于50年代初期，是我國最早的電機(jī)專業(yè)之一。幾十年來，研究室團(tuán)隊(duì)一直堅(jiān)持以微特電機(jī)及其控制的研究為主線，為國防與航天服務(wù)，為我國的國防事業(yè)、航天事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。

鄒繼斌團(tuán)隊(duì)繼承和發(fā)揚(yáng)了老一輩科學(xué)家自力更生，艱苦奮斗的優(yōu)良傳統(tǒng)，先后承擔(dān)和完成了國家重大專項(xiàng)、863計(jì)劃、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國防預(yù)研、自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國家重點(diǎn)項(xiàng)目15項(xiàng)，國防與航天及國民經(jīng)濟(jì)高尖技術(shù)領(lǐng)域項(xiàng)目120余項(xiàng)。

“自力更生，艱苦奮斗”于戰(zhàn)略性高精尖技術(shù)領(lǐng)域而言，絕不是唱高調(diào)，而是取得成果和突破的唯一辦法。

國內(nèi)空白，國外封鎖禁運(yùn)，無參考資料和樣機(jī)，項(xiàng)目開始時(shí)，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)對電機(jī)將會工作的高溫、高壓環(huán)境無所認(rèn)識，無從下手……

積硅步，至千里。這是一個(gè)漫長的過程——

材料和器件的特性研究，無數(shù)次探索、無數(shù)次試驗(yàn)、無數(shù)次論證，也經(jīng)歷無數(shù)次失敗“燒管子（電子器件）”，他們終于總結(jié)出材料與器件的使用邊界……

經(jīng)常出現(xiàn)特種環(huán)境裝備對于電機(jī)的技術(shù)要求不清楚，沒有指標(biāo)參考的情況，給研究帶來極大困難;電機(jī)在應(yīng)用中，屢次出現(xiàn)和系統(tǒng)的兼容問題……面對壓力，團(tuán)隊(duì)依靠基礎(chǔ)理論和科學(xué)方法，不只做電機(jī)研究，還參與到裝備的研究中，終于使電機(jī)成功支撐多項(xiàng)重大項(xiàng)目……

正是在這種精神引領(lǐng)下，自1998年以來，團(tuán)隊(duì)針對深空、深海、深地探測等重大需求，攻克諸多關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)明的新型電機(jī)系統(tǒng)性能和環(huán)境適應(yīng)性達(dá)到國際領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)深空、深海和深地環(huán)境全覆蓋，使我國極端環(huán)境電機(jī)技術(shù)從空白到居于國際前列，打破了國外封鎖，實(shí)現(xiàn)重大裝備驅(qū)動控制基礎(chǔ)部件的自主可控，支撐我國極端環(huán)境探測與作業(yè)達(dá)到目前深空最遠(yuǎn)、全海深、入地最深的范圍。

殊途同源

深空、深海、深地，所在殊途。鄒繼斌團(tuán)隊(duì)發(fā)明的新型電機(jī)系統(tǒng)均在其探測裝備上實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。

他們提出了損耗抑制與散熱、補(bǔ)償與密封、電磁負(fù)荷綜合平衡、平穩(wěn)控制與安全運(yùn)行、無機(jī)械負(fù)荷測試等方法，攻克了極端環(huán)境下電機(jī)系統(tǒng)材料與器件特性獲取與極致應(yīng)用、電機(jī)耐環(huán)境與高性能設(shè)計(jì)、驅(qū)動控制和測試方法等關(guān)鍵技術(shù)問題，發(fā)明了新結(jié)構(gòu)電機(jī)與電磁機(jī)構(gòu)，建立了極端環(huán)境電機(jī)系統(tǒng)的理論與技術(shù)體系。

在空天領(lǐng)域，電機(jī)及驅(qū)動控制策略用于玉兔號月球車、神舟飛船、風(fēng)云衛(wèi)星等。在月球車上的應(yīng)用，降低了月球車的重量，解決了行走平穩(wěn)難題，使其能在真空（﹤10～10Pa）、 -196～165℃下生存，適應(yīng)月球全天候條件，總體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，產(chǎn)品隨系統(tǒng)完成了飛行和探月試驗(yàn)。

在深海領(lǐng)域，電機(jī)系統(tǒng)用于“蛟龍?zhí)枴?、“深海勇士號”等深海裝備，突破海底萬米大關(guān)，為我國萬米載人深潛器提供了動力驅(qū)動系統(tǒng);研制的20kW直接驅(qū)動推進(jìn)電機(jī)和20kW磁耦合推進(jìn)電機(jī)，是目前國際上功率最大的深海永磁電機(jī)，解決了關(guān)鍵部件受制于人的問題，支撐著我國深海載人技術(shù)的發(fā)展。

在深地領(lǐng)域，他們研發(fā)了30余種電機(jī)系統(tǒng)，支持11種測井儀器的開發(fā)，使我國成為全球第二個(gè)掌握地層測試和井壁取心技術(shù)的國家，并使部分儀器的性能優(yōu)于國際測井巨頭。

產(chǎn)品用于中海油7種深井儀器，深受用戶好評。電機(jī)效率、功率密度高，工作溫度和壓強(qiáng)達(dá)到230℃、140MPa，基本覆蓋目前全球油氣田深井儀器要求。新結(jié)構(gòu)電機(jī)用于新型井壁取芯儀器，使系統(tǒng)效率較傳統(tǒng)儀器提高;擺動電機(jī)系統(tǒng)用于脈沖發(fā)生器，數(shù)據(jù)傳輸頻率達(dá)12bps的國際先進(jìn)水平;電機(jī)用于EFDT地層測試儀，在南海981鉆井平臺成功作業(yè)，為捍衛(wèi)國家領(lǐng)土做出貢獻(xiàn)。其深井用永磁電機(jī)技術(shù)全面支撐了我國深地測井技術(shù)的發(fā)展。

除此之外，他們的電機(jī)和參與的深地儀器還服務(wù)于全球，反向出口到美國測井巨頭公司。

不僅如此，鄒繼斌還創(chuàng)建了高性能一體化電機(jī)系統(tǒng)理論與技術(shù)體系，提出了電磁場平衡與綜合、電機(jī)正向直接設(shè)計(jì)方法，攻克了高過載與高力矩密度設(shè)計(jì)、力矩脈動抑制、耐強(qiáng)沖擊與振動、寬調(diào)速弱磁、大尺寸電機(jī)制造等關(guān)鍵技術(shù)難題，解決了快速響應(yīng)、高平穩(wěn)和高精度驅(qū)動控制等難題。

這一系列難題的攻克和相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新，使他們研制的電機(jī)力矩達(dá)到200000Nm，定位力矩小于0.2%，位置精度達(dá)到1角秒，速率精度達(dá)到10-6，指標(biāo)均優(yōu)于國外產(chǎn)品。

他和團(tuán)隊(duì)根據(jù)上述技術(shù)，研制出大直徑環(huán)形電機(jī)，用于高精度物理仿真系統(tǒng)、高精度離心機(jī)、多自由度仿真系統(tǒng)等裝備，解決了國防與航天領(lǐng)域高端設(shè)備運(yùn)動系統(tǒng)的驅(qū)動問題。

在大尺寸直驅(qū)裝備中，大力矩永磁電機(jī)系統(tǒng)為高端裝備精密控制提供了基礎(chǔ)。耐高強(qiáng)度沖擊直接驅(qū)動系統(tǒng)用于某高速率高精度武器裝備，有效提高了武器的精準(zhǔn)性和可靠性，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動方式的革命，為武器裝備高精度化發(fā)展開辟了新方向。

應(yīng)用于重型車銑復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床中，大直徑、環(huán)形寬調(diào)速直驅(qū)力矩電機(jī)解決了重型復(fù)合機(jī)床直接驅(qū)動的難題，填補(bǔ)國內(nèi)空白，調(diào)速范圍和控制精度達(dá)到國外同類數(shù)控機(jī)床的水平，提高了復(fù)合數(shù)控機(jī)床的加工效率和精度。

依托一系列重大項(xiàng)目，鄒繼斌團(tuán)隊(duì)與貴州航天林泉電機(jī)有限公司合作共建“精密微特電機(jī)國家工程技術(shù)研究中心”，建立深空、深海、深地電機(jī)基地，并建設(shè)起一支專業(yè)齊全的人才隊(duì)伍，為我國深空、深海、深地戰(zhàn)略任務(wù)的持續(xù)開展儲備了人才力量。

近3年來，他獲得國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎1項(xiàng)、黑龍江省技術(shù)發(fā)明一等獎1項(xiàng)、國家軍民兩用技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用大賽銀獎1項(xiàng)，發(fā)表論文55篇，SCI檢索31篇，獲中國發(fā)明專利29項(xiàng)、美國專利1項(xiàng)。歷年累計(jì)獲國家科技獎3項(xiàng)、省部級獎10項(xiàng)、國家級大賽獎1項(xiàng)，獲發(fā)明專利85項(xiàng)，發(fā)表論文300余篇，出版著作2部。

鄒繼斌和他的團(tuán)隊(duì)用兢兢業(yè)業(yè)的研究成果，打破了國外對高端電機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)封鎖，使我國的極端環(huán)境永磁電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先水平;保障了國家重大戰(zhàn)略任務(wù)的順利進(jìn)行，為我國的極端探測和作業(yè)裝備及技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐;促進(jìn)和推動了電氣工程和相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，提高了國家的綜合實(shí)力，并且為合作單位創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

遨游太空的“玉兔號”月球車、神舟飛船、風(fēng)云衛(wèi)星……深入海底的“蛟龍?zhí)枴薄ⅰ吧詈Ｓ率刻枴?、萬米載人潛器……探密地層的“貪吃蛇”等深地測井儀器……這一系列讓我們?yōu)橹湴梁驼駣^了無數(shù)次的重大科技進(jìn)展背后，是鄒繼斌和他的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的極端環(huán)境電機(jī)系統(tǒng)理論與技術(shù)體系發(fā)揮作用、提供動力。

他們的努力，正在與中華民族探索未知“星辰大?！钡膲粝胍黄?，向更廣闊的空間延伸……