——记方敬忠及其所在的科研团队
本刊记者  周珈慧

        随着嫦娥三号顺利登陆月球，全世界的目光再一次聚焦到了宇宙空间探索这一前沿领域。自人类第一次充满好奇地仰望星空之时起，浩瀚无际的宇宙便蕴藏着无数的未知等着人类去探索和发现，也因此而有着无限的诱惑力。探索宇宙的起源和演化、探索生命的起源，是人类长期进行并将持续下去的不懈求索。而方敬忠及其所在团队的研究工作，便是为了让人类探索的触角在无边无际的宇宙中伸得更远。
        方敬忠告诉我们，人类进行宇宙探索有很多种途径，而建造大型的光学望远镜进行观测便是最为重要的途径之一。有时，为了克服大气扰动对星体观察的影响，人类还要把天文光学望远镜送往太空。美国的哈勃空间望远镜便是具有代表性的成功范例，这一世界著名的天文望远镜自发射升空后已经观察到了130亿光年之遥的星体，极大地拓展了人类对宇宙的认知。而方老师的目标，便是实现大型光学系统（地基大型天文光学望远镜、空间光学望远镜）的有效减重，通俗点说，便是给这些大型望远镜在保证使用效能的前提下进行“瘦身”。
        普通人可能不明白给这些大家伙瘦身意义何在，但事实上，对这些大型望远镜进行减重直接影响大型望远镜建造的成败。据了解，目前世界范围内已建成或正在建造的口径为10米量级的大型光学望远镜达十数台之多，其中美国的Giant Magellan 望远镜（GMT)由7块口径为8.4米的镜面组成，有效口径达25米，欧洲已在开展50米口径光学望远镜建造的相关工作，而美国宇航局正在建造的James Webb空间望远镜口径为6.5米，预计2018年发射。对于这些望远镜来说，过于笨重的身躯非常不利于实现望远镜的星体轨迹跟踪控制，同时由于重力影响，会导致镜面面形变化，进而使得望远镜“视力下降”。而对于太空望远镜来说，减重的意义更为重大，因为过重的设备会给航天运载工具带来极大的技术压力和高昂的发射费用，严重时可能导致“上天无路”。这些现实因素都让他们的研究工作变得十分迫切而且意义重大。

未走弯路的科研经历

        俗语说，机遇总是垂青有准备的人，但方敬忠总是谦虚地说，一路走来，自己的科研之路可以说是康庄大道，运气极佳。
        1982年，方敬忠毕业于武汉建材学院（现武汉理工大学）无机材料工程专业，作为文革后的首批大学生，在校园的他十分珍惜来之不易的学习机会，也从心底里充满了“为中华之崛起而读书”的激情和抱负，大有“书生意气，挥斥方遒”的气势。
        5年后的1987年，他顺利进入中国科学院光电技术研究所从事科研工作，至今已经整整27个年头。
        “都说做学问的路上少不了名师的教导和高人的指点，我真的非常幸运，因为我遇到的是著名的姜文汉院士，正是在他的引导下，我迈入了现在的研究领域。”方敬忠说。
        姜文汉先生是中国自适应光学技术研究的奠基人，在国内开拓了自适应光学研究方向，建立了整套基础技术并主持研制多代具有国际先进水平的系统，从而使中国自适应光学研究跨入国际先进行列。有了名师指点，加上光电技术研究所优越的科研条件和开放民主的学术氛围，方敬忠很早便得以参与国家“863”计划科研项目，进而一步步取得了业界认可的研究成果，他的科研之路确实顺利的让人羡慕。
        随着科研能力的不断提升和科研成果的不断获得，方敬忠多年来主持了多项国家“863”计划科研项目、中国科学院支撑技术项目和委托研究项目，他还曾任光电技术研究所光学轻量化与新材料技术中心第一任主任。
        当然，顺利只是一种豁达而谦虚的说法，在探索未知的科研道路上，其实从来都没有一帆风顺，方敬忠同样也会遇到挫折和难题。曾经有个项目，他和团队整整扑上去3年，却依旧离预期的结果差得很远，真正到了山穷水尽、寸步难行的地步，团队有的人已经提议放弃，但他不甘心，一咬牙又坚持了几个月，终于柳暗花明，他笑到了最后。
        他总认为，一个合格的科研工作者，必须要有能闭关修炼的定力，对问题抓住不放的死拼精神，以及勇于承担责任的团队协作精神。他这样要求自己，也以同样的标准要求学生。
        方敬忠的学生，必须要有独立自主的科研精神和解决问题的能力，他要求学生们要系统掌握一个完整科研的整个过程，而不是依赖老师布置任务。他不希望学生完全循着他的思路开展课题研究，鼓励他们有自己的见解和方法。因此，他在跟学生交流、讨论时，为防止自己的观点左右了学生的思路，从不轻易评述学生观点的是与非，而是推荐相关资料、文献，让大家自己去理解和认知。
        “我觉得在科研方面要目光长远，从原理上着眼，只要原理是对的，那就坚持下去，你会离真理越来越近。”方敬忠深有感触地说。

让中国有自己的空间望远镜

        方敬忠老师介绍，大型光学系统要解决轻的问题，可以从结构和材料两个途径着手，而拥有材料科学复合背景的经历，让他在这方面有着更为独特的优势，也更能抓准研究的方向和重点。
        主反射镜是大型光学望远镜的核心部件之一，光学系统轻量化对于大型地基光学望远镜或大型空间光学望远镜均具有重要的制约作用，首先需要实现主镜轻量化。以哈勃为例，其主镜采用蜂窝夹芯结构，减重率超过75%，主镜面密度降至180kg/m2，而随着光学系统口径的进一步增大，人类目前对降低主镜面密度提出了更高地要求,James Webb空间望远镜主镜面密度要求为小于15kg/m2，而进一步发展要求是2kg/m2。
        根据我国天文光学发展的需要，光电技术研究所上世纪80年代便在“863”计划支持下，开始进行光学系统轻量化技术的相关研究工作，主要从材料和结构方面入手，研究主镜材料的性能要求、材料制备技术、主镜轻量化结构、轻量化主镜制备工艺以及主镜支承材料。随着研究工作的深入发展，所涉及的材料种类和制备手段更加多样化。
        正是在方敬忠这样一代又一代科研工作者的努力下，光电技术研究所取得了独特的技术特色，在国内已经形成了一定的技术优势，为我国大型光学望远镜的发展提供重要技术支撑。完成或参与完成的科研项目分别获得了中科院科技进步一等奖、中国科学院杰出科技成就奖等重量级的奖项。
        目前，方敬忠所在的科研团队经过多年科研攻关的锤炼已经发展成为拥有30余位成员，其中获得博士或硕士学位的人员占近70%。所学专业分属材料学、力学、化学、机械及自动控制等多门学科的研究集体。他们正在参与中国科学院空间科学战略性先导科技专项项目：系外类地行星探测计划，承担项目中光学系统的研制和太阳望远镜项目中主镜的研制。系外类地行星探测计划提出的光学系统具有大口径、高轻量化率、高稳定性等技术特色，也是项目研究的重点、难点，方敬忠和他的同事们正在开展艰苦细心的技术攻关，一步一步地攀登前行。他们正在致力于努力探求新机理、新方法，为大型光学系统的建造、为人类认知宇宙提供更加得心应手的仪器设备作出自己的贡献。
        放眼未来，方敬忠老师说他的目标，便是努力从材料学的角度解决大型光学系统的减重问题，为国家建造更大的天文光学观测系统提供技术支持。
        “希望有一天我们中国能有自己的大型太空望远镜，而这其中有我们的作品。”方敬忠的这个目标，其实并不会太遥远。