介紹
姓名:朱森元國家或者地區:中國
學科:火箭發動機專家
發明創造:“長征三號”運載火箭的設計師
人生格言:科學試驗失敗最多的時候,往往是將要突破的時候。
簡 歷
朱森元(1930.10.26- )中國火箭發動機專家,院士。江蘇省溧陽縣人,他1952年畢業於南京大學航空系,後去前蘇聯留學,1960年在莫斯科包曼高等工程學院獲技術科學副博士學位。1961年回國,被分配到國防部五院十一所(現中國運載火箭研究院)工作。先後參加了液體火箭發動機相關的多項研究工作。其中《超臨界傳熱計算方法》和《管內流動沸騰換熱的臨界熱流計算方法》兩項研究結果被廣泛套用於液體火箭發動機的冷卻選擇和推力室冷卻方案設計中。1970年後,負責液氫液氧火箭發動機的研製工作,為中國首次發射地球同步定點軌道的通信衛星提供了高性能先進的動力裝置。1984年4月8日,中國首次用“長征三號”氫氧發動機的液體火箭發射一顆通信衛星成功。發射關鍵如何將衛星準確地送到36000千米的地球同步軌道。中國地理位置處於北半球,緯度傾角大,這就意味著發射的運載火箭至少有3級,而且第3級需要具有第2次啟動的功能。為此則必須採用新型大推力的氫氧火箭發動機。這種火箭發動機研製的成功,使中國在國際航天領域占有一席之地。個人經歷
朱森元,著名航天專家,1930年10月26日生,江蘇溧陽人。1949年考入國立南京大學工學院航空系學習。
1952年三年級時被派去蘇聯留學。
1957年在莫斯科汽車機械工程學院畢業後轉為莫斯科包曼高工(現國立莫斯科科技大學)研究生。
1960年獲副博士學位。
1961年回國後被分配到國防部五院工作,歷任研究室副主任、主任、主任設計師、中國運載火箭技術研究院科技委員會常委,國家高技術研究發展計畫(863計畫)航天領域863-204專家組成員、火箭發動機和大型運載火箭專家組組長、國家高技術航天領域專家委員會技術諮詢專家、國防科技圖書出版基金評審委員會委員,中國宇航學會理事,運載火箭分會常務理事,中國工程熱物理學會常務理事等。朱森元現任中國運載技術研究院科技委員會顧問、研究員,博士生導師,兼任國家計算流體力學實驗室學術委員會副主任,國防工業出版社科學技術顧問。
1961年他從蘇聯回國後,參加了“兩彈結合”運載火箭的主發動機研製,並完成了管內流動沸騰換熱的臨界熱流和超臨界換熱的重要課題研究。超臨界換熱的設計原則和臨界熱流計算方法,都成功地套用於液體火箭發動機的再生冷卻方案設計中。以後他又參加了各種近程、中程和洲際飛彈上用的液體火箭發動機的研製工作。
70年代後期朱森元負責研製長征三號運載火箭第三級液氫液氧火箭發動機,不僅要攻克許多液氫超低溫技術的關鍵,而且要攻克失重條件下空中二次啟動發動機的重大關鍵。
1984年長征三號運載火箭成功地發射了我國第一顆同步定點軌道的通信衛星。從而中國成為世界上第二個掌握空中二次啟動技術的國家。
由於先進的高能氫氧火箭發動機在運載火箭上的成功套用,1984年航天部授予朱森元“航天部勞動模範”稱號,國家人事部授予他“中青年有突出貢獻專家”證書。
1985年氫氧發動機獲國家科技進步一等獎。
1987年1月在中南海受到中央領導人的親切接見。
1990年4月7日長征三號火箭首次成功地將美國休斯公司製造的同步定點通信衛星送入軌道,從此開始了中國運載火箭進入國際發射市場。
1991年起他享受國務院發給的政府特殊津貼。
1995年在總結十多年研製氫氧火箭發動機經驗的基礎上出版了《氫氧火箭發動機及其低溫技術》專著。同年朱森元當選為中國科學院院士。
科研成果
朱森元1960年獲蘇聯莫斯科包曼高等工業學院副博士學位。畢業回國後,到原國防部第五研究院工作,長期致力於液體火箭發動機的理論和實際套用研製。由他主持完成的我國液體火箭發動機冷卻劑超臨界傳熱和沸騰換熱臨界熱流計算方法等重要課題研製成果成功套用於我國各種地地飛彈(火箭)液體火箭發動機研製工作中,促進了相關型號的發展。20世紀70年代後,他負責研製長征三號運載火箭的液氫液氧火箭發動機,攻克了在失重條件下空中二次起動技術等許多超低溫火箭發動機特有的關鍵技術,成為我國液氫液氧火箭發動機技術的主要開拓者之一。該火箭於1984年成功發射了我國第一顆同步定點通信衛星,使中國成為世界上第二個掌握空中二次起動氫氧發動機技術的國家,並使中國的運載火箭順利地進入國際商業發射市場。為此,朱森元同志被授予了“航天部勞動模範”和“國家中青年有突出貢獻專家”榮譽稱號。
朱森元同志學風嚴謹、工作紮實,善於總結經驗,指導實際工作。他在總結十多年氫氧火箭發動機研製工作的基礎上,整理出版了《氫氧火箭發動機及其低溫技術》專著,並指導和促進了相關研製工作。氫氧火箭發動機榮獲國家級科技進步一等獎。
1987年以後轉而從事863-2航天高技術發展戰略研製工作,負責液體火箭發動機及大型運載火箭的發展研究。參加863-204專家組發展途徑論證工作,該總結報告為“神州號飛船”國家立項提供了技術支撐,獲國防科技軟科學科技進步二等獎(排名第二)。在擔任“火箭發動機和大型運載火箭專家組”組長期間,朱森元提出中國新一代運載火箭必須是“低成本、高可靠、無污染,進行模組化研製,積木式”發展的建議,結合國內的各種條件,進行了大量的方案計算和分析。這個建議已被863--2專家委員會批准並上報當時的國防科工委。也被列入2000年11月23日中國政府發表的“中國的航天”白皮書的有關內容中。兩種火箭發動機在“十五”期內已開始預研。
朱森元同志面對國家新一代運載火箭發展的更高要求,正致力於重複使用的火箭運載器的發展戰略研究,制定了低成本、高可靠、無污染的目標,以期“用最小的火箭發動機,成最大跨度的運載任務。”
長期擔任碩士和博士生導師,兼任北京航空航天大學和國防科技大學的兼職教授。已培養出3名碩士,2名博士和1名博士後。目前仍帶有3名博士生。任國家計算流體力學實驗室學術委員會副主任。
朱森元正在從事天地往返運輸系統的重複使用運載器和單級入軌運輸器的發展戰略研究。由於他在國家高技術發展戰略研究中取得了一系列成果,曾多次獲國家高技術航天領域專家委員會授予的榮譽證書。2001年2月獲國家科學技術部和解放軍總裝備部授予的“國家863計畫十五周年先進個人”獎牌和榮譽證書。
中華文化標誌城
2008年3月5日,適逢十一屆全國人大一次會議勝利召開。在全國人民喜慶盛會之際,滕州人民也收到了一條振奮人心的喜訊——中科院院士提議,擬在墨子的家鄉建立一所中國科學史館,為全世界華人提供一個弘揚墨學、膜拜科聖、傳播科技的“精神家園”。這一建議的積極倡導者,就是中華文化標誌城最早發起人之一、中科院院士朱森元。中華文化標誌城應該把墨子請進去
早在2001年,朱森元院士就與其他68位兩院院士一起聯合發出倡議,建設中華文化標誌城。當時參加“華夏文化紐帶工程”組委會的人介紹了江澤民在對台關係“八項主張”中指出的:“中華各族兒女共同創造的五千年燦爛文化,始終是維繫中國人的精神紐帶。”的精神。
朱森元說儒家文化在國內外影響很大,完全可以做中國人的精神紐帶,團結全世界的華人。當時很多院士都很贊同,紛紛簽了字。緊接著,組委會的人又去了中國工程院,提議也得到了眾多院士的贊成。於是,一份由69位兩院院士聯合發出的《中國院士發起建設中華文化標誌城倡議書》誕生了。
2008年,78歲的朱森元站在新聞發布會的講台上,代表當年的69位院士,繼續為標誌城的建設鼓與呼。與上次不同的是,這次朱森元院士特彆強調,中國需要樹立鮮明的科學文化標誌,中華文化標誌城是中華文化標誌物的集合群,科學文化標誌物是其重要的內容,中華文化標誌城在總體布局時,務必要把建立中華民族的科學文化標誌物考慮在內。
朱森元從中學時代開始,他就認為墨子很了不起。從歷史的貢獻與影響來衡量,如果說孔子是人文科學的代表,那么墨子就是自然科學的代表。中華文化標誌城涵蓋寬泛、學派紛呈,不能單純地展現人文科學,自然科學也應該占據她應有的一席之地,“城裡”不能少了墨家,理應把墨子請進去。
墨子故里是建立中國科學史館的最佳選擇
“把中國科學史館建在墨子故里“朱森元再一次亮明了同樣的觀點。弘揚中華文化,建設中華民族共有精神家園,是海內外同胞共同的願望。建設中華文化標誌城,將會把資源聚攏起來,使齊魯大地成為名副其實的東方文化聖城。
正在規劃中的中華文化標誌城坐落在歷史悠久、文化燦爛、聞名中外的禮儀之邦、孔孟之鄉——山東省濟寧市。這裡是中華文明的發祥地之一,在世界文化地理上具有獨特的優勢和影響力。中華文化標誌城集中體現的是中華文化海納百川的博大胸懷和其“厚德載物”的精髓。她包括博大精深的儒家文化、史傳千年的梁祝文化、價值連城的漢碑漢畫像石文化、忠義剛烈的水滸文化、融南匯北的大運河文化、華采無邊的才子文化、流藝無聲的匠師文化,更少不了以“尚賢”、“兼愛”、“非攻”而聞名於世的墨家文化。
能在“墨子故里”滕州建一座中國科學史館,讓子孫後代全面系統地學習和了解中華民族有史以來的科學技術發展成就。
朱森元說,在人類文化中,科學文化具有舉足輕重的地位。迄今為止,人類所取得的每一個進步,都離不開科學技術的推動。改革開放以後,黨中央做出了“科教興國”的戰略決策,對科學技術的重視程度提到了前所未有的高度。作為中國古代自然科學代表人物的墨子,早在春秋戰國時代就創立了與儒家並列的學派,對當時社會的影響很大,所以華夏文化發展史也是一部完整的科學發展史。在中華民族偉大復興的時期,應該全面宣傳祖國發達的科學文化。
朱森元正與其他院士一道,準備聯名上書國務院,倡議在墨子故里建立一所中國科學史館。朱森元說,把中國科學史館建在墨子故里,除了與中華文化標誌城有著緊密的地緣優勢外,更有著一脈相傳的文化優勢。中國科學史館建成後,將進一步完善和提升中華文化標誌城的功能,同時與之珠聯壁合、交相輝映。
中國科學史館應具備的功能
一是具備展示功能,建立“中國科學技術成就展示中心”。中國科學史館將匯集歷代有成就的、能代表各個時代特徵的重要科學發明及科學人物,賦予其展示科學成就、傳播科學知識、培養科學精神的功能,發揮良好的導向作用,讓子孫後代全面系統地學習了解中華民族有史以來的科學技術發展成就,有利於培養一代又一代的科學精神和愛國主義熱情,增強中華民族的自尊心和自豪感。
二是具備學術性。在中國科學史館樹立“科學文化標誌物”,將中國航天科技成果,比如運載火箭、人造衛星和載人宇宙飛船等樹立起來,作為當代中華民族的科學文化標誌。航天科技成果代表著我們這個時代科學技術的最高成就,而且今後還會不斷有新的航天成果產生,用這樣的航天科技成果作為中華民族的“科學文化標誌物”是恰當的,可激發海內外同胞的愛國熱情,增強中華民族的凝聚力。
經歷故事
朱森元院士說他的優點是熱愛自己的事業,缺點是生活單調,不愛和人聊天。但他的老同事卻說他並不是一個生活單調的人。一次試驗出了意外,強烈的爆炸和燃燒把試驗人員的頭髮眉毛都燒掉了,出差回來的朱森元扔下行李趕到醫院,看到受傷的同事,他心疼得淚花在眼裡打轉。西昌衛星發射中心初建,試驗隊員生活艱苦沒什麼娛樂,空閒時別人打撲克,他的愛好卻是搬個小板凳坐在電視前,看《射鵰英雄傳》里的郭靖和黃蓉。被下放到北大荒,他負責餵豬,看到飼料里的黃豆還不錯,他就動手磨豆腐給大家吃,百十號人在冰天雪地里吃上了豆腐,朱森元比別人更開心。
他對每一件事都會全心全意地去做,他對同事朋友的情感都是那么樸實,他不愛聊天,更多地是因為他養成了一種平平淡淡的生活習慣。其實,在那么多故事裡,一個內心豐富而執著的朱森元早已躍然而出。
場景一
1970年的中國,“文化大革命”席捲一切。這年8月,一名40歲的男子從東北邊陲北大荒乘火車回到了他闊別一年半的首都北京。雖然插秧勞損和受涼給他留下了風濕性關節痛的毛病,但他的心,卻像20多歲的小伙子滿懷著希望——重新有了工作的機會,對於一個知識分子來說,沒有比這更重要的了。
1970年我國第一顆人造衛星“東方紅一號”升空之後,有關部門開始對後續的衛星發展進行規劃,距地面36000公里的靜止軌道通信衛星就是中國航天要發展的重點任務之一。而要發射這樣的高軌道衛星,液氫液氧發動機技術就必須取得突破。於是,在北大荒下放的朱森元被調回北京,負責新型氫氧火箭發動機研究。
“文革”期間,液體火箭發動機研究所絕大部分都遷到了陝西秦嶺的大山里。北京僅留下一個工作組,力量十分薄弱。在當時,氫氧發動機作為一種新型發動機,大家對其認識很有限。甚至對於液氫和液氧的特點,都要從頭學起。朱森元作為氫氧發動機研究室負責人,手下有23個人員供調配。但在當時,這些人多數不是被認為政治上“有問題”,就是身體不太好。本來氫氧發動機就是白手起家的高難項目,偏偏是這樣一群“老弱病殘”去啃這塊硬骨頭。於是有人編了順口溜,說他們是《沙家浜》里胡傳魁剛開張的隊伍——“七八個病號,三五條槍”。朱森元一打聽:所謂“七八個病號”是說他手下15個病號和“靠邊站”的人,7加8等於15;剩下8個人就是“三五條槍”了。這時的朱森元又好氣又好笑,他說:“你們看著,我們會把問題一一解決掉。”
擺在他們面前的是科研生產的“無政府”狀態,如何開展預研?朱森元想到試製工廠有些設備可以利用,提出以邊設計、邊試驗、邊生產的“三結合”模式搞預研,得到了有關方面的支持。於是在管理人員和工人師傅的共同努力下,氫氧發動機的輪廓一步步清晰起來。
失敗與科學研究如影隨形,在1971年到1974年的幾年間,摸著石頭過河的朱森元深切體會到了這一點。他曾多次講過一句話:“科學試驗失敗最多的時候,往往是將要突破的時候。”搞氫氧發動機預研就是攻關與突破相隨,困難與驚喜相伴的過程。無數“山重水複疑無路,柳暗花明又一村”的事例堅定了他走向成功的信心。
超低溫液氫高速軸承是一個關鍵性的部件。根據國外資料分析,為了保證軸承保持架工作的穩定,要遵循內環引導的原則。然而在實際中一試驗,這招就不靈了,不是保持架碎裂,就是滾珠燒傷。經過仔細分析,朱森元懷疑國外資料上的內環引導原則是錯誤的。他做了個試驗,反著來,將超低溫的液氫從外環引導到內環去,這下滾珠冷卻改善了,再也沒有被燒傷過。後來據了解,當初他們看到的國外資料在該國也不是最終的確定方案。從此,我國氫氧發動機使用的液氫高速滾珠軸承都採取了外引導保持架方案。
1975年1月,預研型氫氧火箭發動機全系統試車成功,接著又連續4次發動機全系統試車成功。僅僅4年時間,中國人就在低溫高能發動機這一世界前沿課題取得突破性進展。即使在30年後的今天看來,他們的效率也是領先的。
搞氫氧發動機預研的幾年,他背著很大的壓力。知識分子被說成“臭老九”,下工廠搞研製的他也始終被扣著接受“再教育”的帽子。那時他的愛人同樣下放回京不久,在北京西北郊工作,一周回一次南郊的家。平時朱森元又當爹又當媽,早上5點起床捅蜂窩煤爐子做早飯,6點半要趕到3公里外的車間參加“早請示”和“軍訓”。兒子生病就更狼狽不堪,天不亮就要去醫院掛急診打針。
場景二
1960年12月,前蘇聯莫斯科包曼高等工業學校研究生院。在這所全蘇著名的工科學府里,一位中國學生面對副博士學位答辯的21位評審對答如流,表現出色。 朱森元獲得了21票,全票通過,這在學院歷史上是不多的。
20世紀50年代,一大批中國學生被派到前蘇聯學習。而朱森元作為其中的一員在那裡學習了7年。
朱森元在國內的求學歷程截然分為兩段,解放前的中國小教育在動盪中完成,而解放後的大學教育讓他感覺到煥然一新,因此,在學業上他如饑似渴,其它各項活動他也積極參加,從不落後。他就讀的中央大學雖然在解放前是國民黨政府的直屬大學,但學生里有很多地下黨員,他們的身份很隱蔽。直到解放後很久,朱森元才知道他同屋的一位同學就是地下黨員。朱森元學習成績好,要求進步,就被同學推薦為學生幹部和團幹部。1951年,他被選派到北京參加全國學生代表大會。在北京的一個月里,他有機會聆聽許多知名人士的講話,眼界大為開闊。1952年,國家挑選“又紅又專”的學生進入留蘇預備部,為留學蘇聯做準備。朱森元有幸成為大學同級學生里唯一被選中的人。此後的一年,他再次來到北京,專門進行了俄語學習。
1953年,他來到蘇聯首都莫斯科。當時中國在籌建第一汽車製造廠,急需汽車人才,於是朱森元就進入莫斯科汽車機械學院學習。當時蘇聯人對中國國內的學歷不以為然,要他從大學一年級學起。朱森元通過考試測驗使得蘇聯人同意他跳入大學二年級。蘇聯高等教育注重基礎的傳統使得朱森元受益匪淺。他高水準地完成了課程的學習,同時對力學、熱力學、材料力學、流體力學等課程產生了濃厚興趣。興趣加上刻苦,使得蘇聯老師十分讚賞朱森元。一次期末考試,老師看見朱森元走進教室,就說:“你不用參加考試,我現在出個問題,你說一說就可以了。”
1957年,朱森元從莫斯科汽車機械學院畢業。他的畢業論文被蘇聯教育部評為優秀畢業論文,於是他有了繼續攻讀副博士學位的資格。學校的一位老師聽朱森元說對熱力學感興趣,這位老師就把他推薦到著名的莫斯科包曼高等工業學校研究生院,老師的一位朋友是這所學校研究傳熱和工業爐的專家。
包曼高等工業學校研究生院在蘇聯工科學府中的地位相當於中國的清華大學,能進入這裡學習自己喜歡的課程,朱森元如魚得水。
按照學校要求,在這期間,朱森元學習了第三門外語——德語。他的德語老師現在已經90多歲。當時朱森元和同在蘇聯留學的妻子已確定為朋友關係,而這位德語老師的鄰居正是朱森元妻子的同學,關係還十分要好。一次這位老師偶然在鄰居那兒看到朱森元的照片,十分奇怪:“這個人是我的學生啊?”仔細一問,他才恍然大悟。從此以後,通過妻子和俄羅斯友人的通信,朱森元也常附信向這位德語老師問候。
場景三
1984年1月29日,西昌衛星發射中心,長征三號火箭第一次執行發射試驗通信衛星的任務。所有人最關注的氫氧發動機二次啟動出了問題,衛星未能進入預定軌道。壓力自然落到了氫氧發動機的技術負責人朱森元頭上。
1976年,發射試驗通信衛星的長征三號火箭第三級決定採用氫氧發動機為第一方案。從1977年到1983年,經過7年攻關,氫氧發動機從預研型進入到實用型,“長征三號”三子級全系統試車獲得了成功。
1984年1月,長征三號火箭已經矗立在西昌衛星發射中心的塔架上。此時,主管國防工業的張愛萍將軍坐鎮成都,對這次發射寄予厚望。液體火箭發動機方面的前輩航天老專家任新民作為負責人要去成都匯報,出發前向各分系統負責人徵求意見。朱森元說,三級氫氧發動機的一次啟動可以保證成功,但二次啟動沒有辦法做地面模擬試驗,“百分之百”的話現在還不敢說。
確實,在當時的航天界,空中二次啟動是個難點。美國歷經多次失敗才掌握這一技術。1977年朱森元出訪法國,歐洲人得知中國要衝擊空中二次啟動技術,對他很坦白地說:“對於你們,我們表示懷疑。”
擔心的事還是發生了,二次啟動出了問題。壓力,壓得氫氧發動機的技術人員二話不說,一個猛子扎進資料堆里,尋找問題的根源。本來就沉默寡言的朱森元更是沉默不語。
發動機渦輪泵燒了,初步分析是渦輪燃氣溫度太高的問題。是燃料液氫有問題變成氣態了嗎?有人這樣猜測。這時任新民大膽提議:在啟動時增加流量,以延長時間,降低溫度。朱森元十分贊成,馬上進行計算,當晚得出結論,可以按此方案執行。他立刻通知北京,以任老總的方案為主,輔以兩項措施進行改進。北京的製造廠和試驗站一路綠燈,以最快速度完成了任務。
72天之後,1984年4月8日,成功了!火箭的每個動作都很漂亮!經過72天的苦戰,中國終於掌握了空中二次啟動技術,中國成為了世界上第三個擁有低溫高能氫氧發動機的國家。
|山裡的慶功宴並不豐盛,但酒是少不了的。試驗隊總指揮張鐮斧為這72天,向朱森元敬上一碗酒,他一飲而盡。只有幾個試驗隊員知道,朱森元從來不會喝酒,他喝掉的是隊員們為他準備的白開水。
中國人的腳步要進一步向太空邁進,大推力發動機、大型運載火箭和天地往返運輸系統成為20世紀末中國航天新規劃的重點內容。從1987年以來,朱森元參加了國家高技術航天領域有關專家組的工作,他歷任專家組成員、專題組組長和專家委員會諮詢專家,在上述領域進行方案論證、戰略研究,提出了許多真知灼見。
與國外運載火箭相比,中國的火箭必須做到降低發射成本才能在同場競技中搶占先機。朱森元和專家們提出,模組化和積木式的研製模式是大型運載火箭所需要的。而他們的這種思路,正是21世紀中國航天科學發展模式的體現。
現在,朱森元仍然很忙碌,除了做研究,他還擔任著北京航空航天大學和國防科技大學的兼職博士生導師。談到為之奮鬥一生的液體火箭發動機,朱森元笑著說:“在專業上我很放心,因為現在的年輕人做得很好。”