Duan Baoyan

Duan Baoyan ( kinesisk 段 寶岩 / 段 宝岩, Pinyin Duàn Bǎoyán ), født 4. marts 1955 i det dengang Ji County (冀县, nu en kommune i Hengshui ), Hebei -provinsen , er en kinesisk mekatronikingeniør . Han var rektor ved University of Electrical Engineering and Electronics i Xi'an fra 2002–2012 og har været drivkraften bag det kinesiske projekt om at bygge et orbital solkraftværk siden 2014 som leder af det akademiske værksted opkaldt efter ham på Qian Xuesen Laboratoriet for Space Technology .

Ungdom og studier

Duan Baoyan blev født den 4. marts 1955 i Ji County, nu Jizhou , Hebei -provinsen. Efter gymnasiet - Abitur -eksamenerne blev afskaffet i 1966, i begyndelsen af kulturrevolutionen - gik han første gang i 1973 som en del af landbrugsbevægelsen (上山 下乡 运动 eller "Op på bjergene og ned på landet") der blev lanceret i 1950 Unge med skoleuddannelse (知识青年) gik til landsbyerne, hjalp med vedligeholdelse af kunstvandingskanaler og med dyrkning af korn. Fra 1975 arbejdede som fysiklærer med en mindreårig i idræt på latinskolen af Folkets Commune Beizhanghuai (北漳淮公社) i sit hjem distriktet, en institution drives af kommunen selv. Efter et år rejste han sig der til viceforstanderen.

Da den 11. december 1977, efter en elleve års pause, Abitur-eksamenerne fandt sted igen i distriktsbyen, 20 km derfra, kørte Duan Baoyan på sin cykel dertil, deltog og bestod eksamen uden problemer. I begyndelsen af ​​sommersemesteret i marts 1978 tilmeldte han sig det daværende akademi for telekommunikation i det nordvestlige Kina i Xi'an ved det mekaniske fakultet (电子 机械 系), hvor han studerede design og konstruktion af radioudstyr (无线电 设备结构 设计 与 工艺). Efter at have afsluttet sit eksamensbevis i december 1981 begyndte han at specialisere sig i mekatronik i januar 1982 og afsluttede sine studier i juli 1984 som uddannet ingeniør. Duan Baoyan blev ved som assistent på Telecommunications Academy. Fra februar 1987 studerede han maskinteknik med fokus på elektronik som doktorand hos den berømte antennespecialist Ye Shanghui (叶尚辉, 1927-2018), der allerede havde vejledt sit speciale, og modtog sin doktorgrad i november 1989. Efter endt doktorgrad , Duan Baoyan var oprindeligt lektor (副教授), der arbejdede på det mekaniske fakultet; det nordvestlige Kina Communications Engineering Academy blev omdøbt til "Xi'an University of Electrical Engineering and Electronics" i januar 1988.

I 1991 modtog han fra British Council -stipendiet og gik i oktober samme år til University of Liverpool , der omkring ved Institute of Civil Engineering and Product Design ( Department of Civil Engineering and Industrial Design ) ved Det Tekniske Fakultet ved Andrew Templeman en stilling som postdoktor til at konkurrere. På det tidspunkt var det stadig nødvendigt for en embedsmand at stå inde for tilbagevenden af ​​en international studerende, hvilket Ye Shanghui gjorde for ham. I Liverpool valgte han topologioptimering af fagværkskonstruktioner med en metode baseret på entropi fra tre forskningsretninger, som Templeman havde foreslået ham . I løbet af disse år tilbragte Duan Baoyan også noget tid som gæsteforsker ved University of Hokkaidō i Japan. Allerede i 1993, mens han stadig var i udlandet, blev Duan Baoyan udnævnt til professor i mekatronik fra University of Electrical Engineering and Electronics i Xi'an. I november 1994 vendte han endelig tilbage til Kina og begyndte at undervise og vejlede ph.d. -studerende.

NÆSTEN

Historien om det sydvestlige kinesiske radioteleskop FAST ( Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope ) går tilbage til den 24. generalforsamling for International Union of Radio Science i Kyoto i sommeren 1993 , hvor radioastronomer fra 10 lande , herunder Kina, deltog i et fælles initiativ Plan om at bygge et stort nyt generations radioteleskop med en blænde på 1 km². Som et resultat blev den multinationale "Large Telescope Working Group" oprettet. Der var forskellige meninger om teleskopets specifikke form. Mens Australien og Holland for eksempel foretrak en række talrige små antenner, senere kendt som " Square Kilometer Array ", havde Kina og Canada en tendens til at bruge et enkelt teleskop med en stor blænde i lyset af den datastyrke, der var tilgængelig på det tidspunkt . Her var der igen mulighed for et fuldt bevægeligt radioteleskop som ved American Green Bank Observatory , hvor hovedinstrumentet har en diameter på 100 × 110 m, men også vejer 7700 t. En betydelig stigning i størrelsen af ​​denne type var ikke mulig på grund af vægt. Det andet alternativ var en permanent monteret reflektorskal med en instrumentplatform flyttet frem og tilbage over den, som i Arecibo -observatoriet med en blænde på 305 m, som siden er blevet ødelagt fremstillet. Ikke desto mindre begyndte de kinesiske astronomer at lede efter et sted for et Arecibo-lignende radioteleskop med en diameter på 500 m i de sydvestlige karstlandskaber. I 1995 havde to dale i Guizhou -provinsen vist sig at være lovende, og i oktober samme år blev det tredje møde i Large Telescope Working Group holdt der.

University of Electrical Engineering and Electronics havde årtiers erfaring med antennekonstruktion. På Guizhou -konferencen holdt tre af hendes professorer et foredrag om forskellige aspekter af store antenner, en af ​​dem Duan Baoyan, der blev udnævnt til vicedekan for Det Mekatroniske Fakultet i februar 1995 . Duan Baoyan foreslog at suspendere en meget lille instrumentplatform fra seks slap reb, der var fastgjort til pyloner omkring teleskopskålen , og kun flytte den ved at trække i fastgørelsestovene. Dette gjorde det muligt for ham at reducere vægten af ​​strukturen fra 1000 t ved Arecibo til 20 t. Instrumentplatformen var bevægelig i tre dimensioner, dens position blev konstant overvåget af tre laserafstandsmålere og justeret om nødvendigt. Dette var først et teoretisk begreb. Med økonomisk støtte fra National Foundation for Natural Sciences , Chinese Academy of Sciences og Beijing Astronomical Observatory (fra 2001 National Astronomical Observatory ) byggede Duan Baoyan og hans kolleger først en 5 m model af de planlagte 500 m på universitetsområdet i 2000 Teleskop, derefter i 2004 en 50 m model i Miyun Observatoriets lokaler nær Beijing , og i 2008 endnu en raffineret 50 m model på universitetets sydlige campus i udkanten af ​​Xi'an.

Den nøjagtige modellering og simulering af kræfterne i platformtovkonstruktionen, som konstant ændrer form, overvågning og kontrol af denne struktur, den mekaniske kobling mellem systemerne til grov og finjustering og deres samtidige aktivering frembragte betydelige udfordringer Teleskopet , som faktisk blev bygget og officielt taget i brug den 11. januar 2020, var i stand til at placere instrumentplatformen med en nøjagtighed i millimeterområdet.

Universitetsadministration og tværfaglig forskning

Den 40 m parabolske antenne på Phönixberg

Mens han arbejdede med radioteleskopet, steg Duan Baoyan støt på universitetet. I juni 1996 blev han udnævnt til dekan for Det Mekatroniske Fakultet, i marts 1998 som vicerektor og i april 2002 som rektor ved University of Electrical Engineering and Electronics i Xi'an.

Duan Baoyan og hans forskningsgruppe udførte også en række opgaver for People's Liberation Army Main vidnekontor , der både udviklede radarer til destroyere af den kinesiske flåde og til rumrejser i Folkerepublikken Kina i tæt samarbejde med China Electronics Technology Group Corporation . Ved hjælp af CAD -software udviklet sammen med virksomhedens 14. forskningsinstitut i Nanjing , der har specialiseret sig i radarsystemer, blev den 40 m parabolske antenne bygget på Phoenix Mountain nær Kunming i 2005/2006 sammen med det 39. CETC -forskningsinstitut for det kinesiske videnskabsakademi , som tjente fra 2007 til at modtage nyttelastdata for de kinesiske månesonder , derefter 66 m antennen på den dybe rumstation i People's Liberation Army i Giyamusi, Manchuria , som blev taget i drift i 2013 til landingsfasen af måneprogrammet .

Ved optimering af reflektoroverfladerne på disse antenner stødte Duan Baoyan på problemet med, at konstruktionens mekaniske og elektriske egenskaber var i modstrid med hinanden. En præcist udformet reflektoroverflade, der bevarede sin form, betød ikke nødvendigvis en høj antenneforstærkning og god sidelobe -undertrykkelse . For at løse denne modsigelse udviklede Duan Baoyan og hans gruppe en teoretisk model for koblingen mellem det elektromagnetiske felt og det mekaniske forskydningsfelt i en struktur, som senere blev udbredt i konstruktionen af ​​radarsystemer. I 2011 udgav Duan Baoyan grundværket "Teori og praksis for elektromekanisk kobling i elektroniske enheder".

Et andet problem opstod under arbejdet med enheder til fly og rumfartøjer: på grund af den begrænsede plads, der er til rådighed i disse anvendelsesområder, skulle de enkelte komponenter pakkes tæt, ikke kun fordeles over en overflade, men også stables tredimensionelt oven på hver Andet. Derfor skulle ikke kun det elektromagnetiske felt og det mekaniske forskydningsfelt tages i betragtning i designet, men også temperaturfeltet . Duan Baoyan foreslog at gennemføre et forskningsprojekt i denne henseende som en del af det nationale prioriteringsprogram for finansiering af grundforskning (国家 重点 基础 研究 发展 计划, også kendt som 973 计划 eller "Program 973"). Projektet blev godkendt, han blev udnævnt til chefforsker. Derefter stiftede han en tværfaglig arbejdsgruppe bestående af forskere fra flere universiteter og ingeniører fra forskellige forskningsinstitutter til at håndtere problemet. Også her var det muligt at udvikle en teoretisk model for kobling af felterne i typiske elektroniske apparater. Derudover gav dette forskningsprojekt dybere indsigt i de mekanismer, hvormed den mekaniske struktur af enheder påvirkede elektrisk ydelse. Efter afslutningen af ​​projektet modtog forskergruppen en ros fra hovedvidnekontoret.

Efter to begreber i kontoret, Duan Baoyan, der nåede den lovbestemte pensionsalder i 2015 , overdraget posten som universitetets rektor til de materialer fysiker Zheng Xiaojing (郑晓静, * 1958) i juni 2012 og var kun en enkel professor ved fokus laboratorium fra Undervisningsministeriet til konstruktion af anvendte elektroniske apparater .

OMEGA

I USA har man siden 1970’erne været optaget af koncepter for rumbaseret solenergi , dengang hovedsageligt under indflydelse af den første oliepriskrise . Dette blev først foreslået af kinesiske forskere i 1996, og i 1998 Li Guoxin (李国欣) og Xu Chuanji (徐 传 继) fra Research Institute 811 ved Shanghai Academy of Space Technology , også kendt som "Shanghai Institute for Power Supply in Space ", udgav en detaljeret forundersøgelse for første gang. I 2008 tilføjede statskommissionen for udvikling og reform orbital solcelleanlæg til listen over nationale foreløbige planlægningsprojekter. Den nationale myndighed for videnskab, teknologi og industri i National Defense støttede dette projekt, og gjorde midler til rådighed for den tilsvarende forskning for det 12. og 13. femårige planer (2011-2020). I 2010, efter høring og offentlig diskussion , udarbejdede medlemmer af det kinesiske videnskabsakademi og det kinesiske ingeniørakademi under ledelse af Wang Xiji fra det kinesiske akademi for rumteknologi (CAST) en fælles rapport med titlen “Estimating the Technological Development af Space Solar Power Plants og stadig nødvendig forskning ”. I den foreslog forskerne først at oprette en computermodel af en jordstation, efterfulgt af praktiske eksperimenter med konstruktion af understøttelsesstrukturer til solceller i rummet. Endelig skal prototypen på en transmitterende antenne med en diameter på 100 m og et lysopsamlingsspejl installeres i kredsløb. To år senere, i september 2012, blev Space Energy Technology Research Center (空间 能源 技术 研究 中心) oprettet på Qian Xuesen Laboratory for Space Technology, tænketanken for Academy for Space Technology, under ledelse af Wang Li (王立, * 1966), på dette tidspunkt stedfortrædende chefforsker (副总 研究 师) i hovedudviklingsafdelingen i CAST.

I 2013 begyndte Duan Baoyan, medlem af Chinese Academy of Engineering Sciences siden 2011, at deltage i diskussionerne. Sammen med Yang Shizhong (杨士 中, * 1937), leder af instituttet for mikroelektronik og telekommunikation ved fakultetet for datalogi ved Chongqing University, og som har været ph.d. -vejleder ved University of Electrical Engineering and Electronics i Xi'an siden 2005 kom han med specifikke forslag til udvikling af nøgleteknologier til et orbital solkraftværk. I dag ses dette som den første gnist for Zhuri -projektet . I oktober 2014 introducerede Duan Baoyan og hans team fra Electronic Device Construction Laboratory konceptet om en hulkugleformet, tyndvægget lyshøststruktur til et orbital solkraftværk i det CAST-redigerede tidsskrift Chinese Space Science and Technology , og i samme år blev han ansat af Qian-Xuesen Laboratory for Space Technology som chefforsker for et akademisk værksted specielt skabt til ham, hvor han skulle udvikle dette koncept til praktisk brug.

I konstruktionen kendt som "OMEGA" på grund af det engelske navn Orb-form Membrane Energy Gathering Array rullede Duan Baoyan dybest set hovedspejlet i FAST radioteleskopet til en hul kugle, der er åben øverst og nederst, som er i en geostationær kredser i en højde af 36.000 km over jorden. Ved FAST udskiftede han de trekantede reflektorelementer, der var ophængt i et stålkabelnet, med sekskantede, hvis aktuatorer ikke længere skulle danne et præcist konkavt spejl, men kun skulle åbne og lukke spejlelementerne i henhold til solens position. Instrumentplatformen ved spejlets brændpunkt blev erstattet af en konstruktion - også her ophængt fra reb - bestående af et solcellemodul, der drejer rundt med solens position , som overfører den genererede energi via en sporvognlignende strømaftager til en sender -antenne modul med en diameter på 1 km. Da OMEGA har brug for en diameter på 8-10 km for at levere den ønskede effekt på 2 GW og også af hensyn til varmebeskyttelse - skal senderen til overførsel af energi til jorden installeres i en sikker afstand fra fokuspunktet af det konkave spejl - der er stadig en række løse tekniske problemer. Fra 2021 beskæftiger Duan Baoyans akademiske workshop sig blandt andet med vibrationsdæmpning i ikke-lineære dynamiske systemer ( dvs. i princippet kaosforskning ), den distribuerede styring af multi-body-systemer , udvikling af matematiske modeller til komplekse, fleksible og elastiske strukturer, mekaniske slagprocesser og adaptiv kontrol , men også med spørgsmålet om, hvordan komponenterne i en så stor struktur kan bringes ud i rummet og samles der.

Siden 4. august 2021 har Institut for Matematik og Fysik fra National Foundation for Natural Sciences finansieret med 15 millioner yuan (i form af købekraft omkring 15 millioner euro) under titlen “ Dynamik og kontrol ved samling af store rumfartøjer i rum”(超大型航天结构空间组装动力学与控制) et femårigt forskningsprojekt, hvor fremgangsmåder findes til at holde komponenterne stabil under byggefasen, både hvad angår position kontrol og deformation og vibrationer under samling . Et andet fokus i projektet er på at reducere vægten af ​​komponenterne.

Zhuri projekt

OMEGA -kraftværket repræsenterer et slutpunkt; navnet hentyder til det vilkårligt store fasede array eller ALPHA -koncept af John C. Mankins fra 2012, det mest realistiske koncept for et orbital solkraftværk til dato, men som på grund af dets retningseffekt på grund af Cassegrain -konfigurationen i løbet af natten på The destination gav betydeligt mindre elektricitet end i dagslys. Da OMEGA -kraftværket ikke kan nedskaleres efter behag af termologiske årsager, er konstruktionen af ​​mindre modeller (som det var tilfældet med FAST) vanskelig. I stedet beskæftiger institutioner sig overalt i Kina nu med delvise aspekter af projektet. På forsøgsgrundlaget for rumbaserede solkraftværker nær Chongqing er der i 2019 udviklet fasede array-antenner med et stærkt fokus på energistrålen under ledelse af Yang Shizhong siden 2019 . Først blev energioverførselstestene udført med en platform trukket af bundne balloner i højder på 50–300 m. Siden 2017 har gruppen af ​​Duan Baoyan, der arbejder på et stratosfærisk - luftskib , iført et eksperimentelt kraftværk og er allerede strøm, dog ført ind i nettet.

I december 2018 blev " Shaanxi Provincial Focus Laboratory for Systems of Space-Based Solar Power Plant" under ledelse af Duan Baoyan og Wu Weiren etableret på Xi'an University of Electrical Engineering and Electronics samt "Interdisciplinary Research Center for systemer til rumbaseret solcelleanlæg ". Ved den lejlighed fik projektet officielt navnet "Zhuri" eller "Sun Chase" (逐日 工程), afledt af legenden " Kuafu Chases the Sun ", hvor en kæmpe forsøger at indhente solen.

Weblinks

Individuelle beviser

  1. a b c d e 李龙飞 、 康传义:小 学科 里 做大 学问 —— 记 我 校 原 校长 中国 工程 院士 段 段 宝岩 教授. I: xidian.edu.cn. 24. februar 2012, adgang til 28. december 2020 (kinesisk).
  2. a b c d 段 宝岩. I: ysg.ckcest.cn. Hentet 29. december 2020 (kinesisk).
  3. a b 驱动 观 天 之 眼 敢 采 九天 之 火. I: news.sciencenet.cn. 13. marts 2019, adgang 29. december 2020 (kinesisk).
  4. 电子 机械 大师 、 天线 结构 设计 泰斗 叶尚辉 同志 逝世 , 享年 91 岁. I: thepaper.cn. 22. marts 2018, adgang til 29. december 2020 (kinesisk).
  5. ^ Ingeniørskolen. I: liverpool.ac.uk. Adgang 29. december 2020 .
  6. Duan Baoyan og Andrew Templeman: Entropibaseret metode til topologisk optimering af fagværkskonstruktioner. I: researchgate.net. Adgang 29. december 2020 .
  7. 段 宝岩. I: xidian.edu.cn. Hentet 29. december 2020 (kinesisk).
  8. URSI XXIV. generalforsamling i International Union of Radio Science, Kyoto, Japan, 25. august-2. september 1993, første meddelelse. I: digitallibrary.usc.edu. Adgang 29. december 2020 .
  9. ^ Ron Ekers: History of the Square Kilometer Array (SKA) Born Global. I: arxiv.org. 17. april 2012, adgang til 29. december 2020 .
  10. a b 付一枫: “观 天 巨 眼” 中 的 西 电 智慧 : 段 宝岩 团队 HURTIG 纪 略. I: xidian.edu.cn. Hentet 29. december 2020 (kinesisk).
  11. 高 琰 森:密云 模型. I: gywb.cn. Adgang 31. december 2020 (kinesisk). Indeholder fotos af modellen.
  12. 段 宝岩:电子 装备 机电 耦合 理论 、 方法 及 应用. I: nlc.cn. Hentet 1. januar 2021 (kinesisk).
  13. 科学 中国 人 2009 年度 人物 候选人 : 段 宝岩. I: tech.sina.com.cn. 13. april 2010, adgang 1. januar 2021 (kinesisk).
  14. 973—— 国家 重点 基础 研究 发展 计划. I: cas.cn. Hentet 1. januar 2021 (kinesisk).
  15. 郑晓静 教授. I: xidian.edu.cn. Hentet 1. januar 2021 (kinesisk).
  16. a b 段 宝岩 et al.: OMEGA 型 空间 太阳能 电站 聚光 系统 设计. I: zgkj.cast.cn. 25. oktober 2014, adgang 2. januar 2021 (kinesisk).
  17. 李国欣 、 徐 传 继:我国 发展 空间 太阳能 电站 的 必要性 和 相关 技术 基础 分析. I: tow.cnki.net. Hentet 2. januar 2021 (kinesisk).
  18. a b 李军 et al.:空间 太阳能 电站 发展 历程 回顾 与 前景 展望. I: 空间 电子 技术, 2018, nr. 2, s. 8–15.
  19. 段 宝岩:加快 发展 空间 太阳能 电站 研究. I: cae.cn. 26. december 2014, adgang til 2. januar 2021 (kinesisk).
  20. 两院 院士 上书 发改委 建议 在 太空 建立 太阳能 太阳能 发电站. I: solarcell.net.cn. 2. september 2011, adgang 2. januar 2021 (kinesisk).
  21. 王立. I: qxslab.cn. Hentet 15. oktober 2020 (kinesisk).
  22. 杨士 中. I: ccee.cqu.edu.cn. Hentet 2. januar 2021 (kinesisk).
  23. 教学 科研 机构. I: cqu.edu.cn. Hentet 2. januar 2021 (kinesisk).
  24. 著名 通信 专家 杨士 中 受聘 为 我 校 双 聘 院士. I: rsc.xidian.edu.cn. 15. november 2005, adgang 2. januar 2021 (kinesisk).
  25. 段 宝岩. I: qxslab.cn. Hentet 2. januar 2021 (kinesisk).
  26. a b Duan Baoyan et al.: Et nyt designprojekt for rumsolekraftværk (SSPS-OMEGA). I: researchgate.net. 6. januar 2016, adgang til 2. januar 2021 .
  27. ^ Dynamisk modellering, analyse og kontrolteknologi til rumstørrelsessystem i stor skala. I: qxslab.cn. Adgang 2. januar 2021 .
  28. Forskningsindhold: Modellering og analyse af fleksibel multikropsdynamik i Spacel-solcellestationsstrukturer. I: qxslab.cn. Adgang 2. januar 2021 .
  29. 研究 方向. I: qxslab.cn. Hentet 2. januar 2021 (kinesisk).
  30. ^ Konstruktion af superstor rumsystem. I: qxslab.cn. Adgang 2. januar 2021 .
  31. Rummestrukturteknologi i stor skala. I: qxslab.cn. Adgang 2. januar 2021 .
  32. Andrew Jones: Kina forsker i udfordringer ved ultra-store rumfartøjer i kilometerstørrelse. I: spacenews.com. 27. august 2021, adgang 27. august 2021 .
  33. 中国 将 研发 千米 级 超大型 航天 器 , 将 通过 模块化 设计 、 多次 发射 、 空间 组装 建造. I: ithome.com. 23. august 2021, adgang 25. august 2021 (kinesisk).
  34. 中国 在 研 千米 级 超大型 航天 器 要 建造 "歼 星舰" 了 吗? I: mil.news.sina.com.cn. 25. august 2021, adgang 25. august 2021 (kinesisk).
  35. 我国 计划 建造 千米 量级 的 超大型 航天 器. I: Weibo.com. 22. august 2021, adgang 25. august 2021 (kinesisk). Indeholder originaltekst fra Foundation for Natural Sciences.
  36. 研究 成果. I: qxslab.cn. Hentet 2. januar 2021 (kinesisk).
  37. ^ Zheng Wei et al.: En forenklet termisk model og sammenligningsanalyse for et stratosfærisk lettere end luft-køretøj. I: energyresources.asmedigitalcollection.asme.org. Adgang 2. januar 2021 .
  38. 冯毓璇:西 电 获批 "陕西 省 空间 太阳能 电站 系统 重点 实验室". I: news.xidian.edu.cn. 25. december 2018, adgang til 3. januar 2021 (kinesisk).
  39. 西安 电子 科技 大学 前沿 交叉 研究院 研究院 2020 年 面向 海内外 招聘 人才. I: sxrsksw.com. 21. februar 2020, adgang til 3. januar 2021 (kinesisk).
  40. 段 宝岩: “逐日 工程” 落地 西安. I: snkjb.com. 24. december 2018, adgang til 3. januar 2021 (kinesisk).