中国科技网讯（记者 操秀英）韩静涛的办公室真像是一个小型金属加工厂，桌子上、窗台上摆了各种形状的材料和构件，这都是他多年的研究心血。
前不久，北京科技大学韩静涛团队研发的弹性卷筒式空间展开机构成功搭载并应用于我国首颗地震观测用电磁信息卫星“张衡一号”。“张衡一号”可开展全球7级以上、我国6级以上地震电磁信息分析研究，总体技术指标达到了国际先进水平，部分技术指标达到国际领先水平。这些目标的实现，离不开装载在“张衡一号”上的重要执行机构－弹性卷筒式空间展开机构。
熟悉韩静涛的人都知道，这并非其学术生涯的最高成就。36年的高校教学与科技研究工作，他一直站在材料加工学科的前沿，针对材料加工基础理论的前沿和国民经济建设的重大问题，不断发现新的科学现象，提出并引导国际材料工程新理论和新技术研究，开发了许多国民经济建设和行业发展急需的新材料、新工艺和新产品。
系统外首个为航天工程提供商品化资源的高校
“弹性卷筒式空间展开机构相当于一个机械伸展臂，它的前端固定有高精度磁强仪、感应式磁力仪、电场探测仪、等离子体分析仪、朗缪尔探测仪、GNSS掩星接收机等各种探测器。”韩静涛告诉科技日报记者，之所以需要这个类机械臂，是因为需要将探测器离送到远离星体的位置，以避免星体内电磁干扰及探测器间互相干扰。
韩静涛介绍道，弹性卷筒式空间展开机构承担将卫星所携带的多个荷载送入卫星外太空的任务，能否将这些传感器安全、高效、准确、可靠地送入太空指定位置，是航天器发射任务成败最终环节。以前的展开系统大多为铰链式的，空间指向性差、运动关节多、操作难度大。研究开发更灵活、准确度更高的新型空间展开机构迫在眉睫。此时，擅长新材料、新工艺开发的韩静涛团队进入卫星研发团队的视野。
“我们团队是2013年年中接到这个任务的，之后和中国空间技术研究院的科学家们一起探讨，尝试各种工艺方法，一步步往前走，从工艺、装备、产品到2017年2月完全定型。”韩静涛自豪地说，一般的军工项目从规划、设计、材料、工艺、制造、检测、上型号等，通常需要熬十多年，但他们团队仅仅用了不到四年就圆满地完成了任务，得到了合作方――中国空间技术研究院的首肯。
“张衡一号”的空间展开机构由四个弹性卷筒式空间展开机构和两个铰链式伸杆机构组成。目前，世界上仅有中国北京科技大学、美国HUNTER公司、加拿大SPAR公司具备此类机构的研发和制造能力，北京科技大学在技术和产品应用上略领先。经过80余次的深空环境实验与搭载实验，得到中国航天科技集团的肯定，并确定以“张衡一号”为起点，在中国航天器上全面装备韩静涛教授团队研发的弹性卷筒式空间展开机构。
“之前都是试验，此次为正式定型使用。”韩静涛说。这一装置在“张衡一号”上的成功应用，将使我国大型空间展开机构在荷载数量、展开效率、准确性、高效性等指标上处于国际领先地位。
目前，已有“嫦娥四号”等多颗航天器装备了此类展开机构。“为了获取更好的使用性能和功能，我们正在开发不同材料、不同结构，更长的空间展开机构。”韩静涛教授说，课题组开发的火星探测器用二维空间展开机构刚完成验收，目前正准备迎接新型空间站体系构建的相关任务。
北京科技大学也因此成为航天系统外唯一可为航天领域供货的高校。“大学里主要做预研项目，像我们做到集成度这么高还是第一次。”韩静涛说，“近期，以开始与中国空间技术研究院商议共建联合实验室，共同开发新产品，并进行商业化生产，满足人类和平利用太空的巨大需求。”
科研工作瞄准国家建设亟需
截止目前，韩静涛教授团队研发的新材料产品共有六七十项。
“你看我们发明的这个新产品，使用空间会更大。”韩静涛教授拿着一个边长约20厘米左右正方形断面钢管，滔滔不绝介绍起来，“目前国家正在大力推广钢结构建筑、装配式住宅、钢结构桥梁、轻量化汽车、轻量化集装箱等等，方矩形钢管能占到这类钢结构重量的50％以上，但是传统冷弯方矩形钢管因角部曲率半径大、角部减薄、角部裂纹、角部残余应力等问题，大大限制了其应用范围。工程实践中，往往改用四片钢板焊接，象 ‘鸟巢’那样，但角部的焊接应力影响区更加危险。”
针对这一问题，韩静涛团队开发出了角部增强增厚，曲率半径极小、无角部裂纹和残余应力的方矩形钢管。韩静涛指着另一个断面约4厘米见方，厚度约2毫米左右的钢管说，“这个是1500兆帕的超高强方钢管，目前已开始用于宇通、金龙等大型商用车的框架结构，现在这个产品在同等强度条件下的重量还不到过去的四分之一。”
韩静涛教授说，这类产品的应用非常广泛。“我们今年已经开始着手编制这类钢结构的国家标准，希望能尽快形成产品规范，推广开来。”
在韩静涛教授眼里，课题来源于实践。“我们团队这两年在做的另一个重点研究项目，是波纹钢管技术的引进、消化、吸收，再开发与推广，目前我国地下管廊建设大量使用钢筋混凝土结构，容易马赛克化，建设和维护成本都高，而冷弯波纹钢管结构不仅建设成本低、安全，而且运营维护成本极低。”韩静涛说，这一新技术将在国家战略性领域，如城市综合管廊、海绵城市、“一路一带”建设中发挥非常重要的作用。
“我们团队一直以解决国民经济建设中的重大问题为己任，一般的技术性问题、小问题的研究开发，尤其是跟踪性研究真的没有时间去做，我们只针对国家经济建设的重大需求去开展科学研究工作。”韩静涛教授底气很足。
原文链接：中国科技网
（责编：孟婍、李文慧）
