研究領域
大氣探測技術研究。從事云能天自動化觀測技術研究。
GPS探空系統研制,微型飛機人工影響天氣應用研究以及風廓線儀試驗條件研究。
在研項目
持行業專項“新型能見度技術和標定技術研究”。
完成項目
1.主持完成中國氣象局“天氣雷達數字化圖像傳輸系統研制”項目;
2.主持完成“天氣雷達數字化組網拼圖體系研究”項目;
3.主持完成“天氣雷達自動化探測系統”項目;
4.主持完成中國氣象局“微型無人駕駛飛機氣象探空系統研制”項目;
5.主持完成中國氣象局“GPS探空系統研究”項目;
6.主持完成“人工影響天氣微型無人駕駛飛機研制”項目;
7.參加國家“十五”攻關項目“人工影響天氣技術研究和示范工程”;
8.主持完成行業專項“風廓線雷達關鍵技術標準體系研究”。
主持國家自然科學基金面上項目“人工影響天氣無人駕駛飛機試驗研究”。
1.主持完成中國氣象局下達的GPS探空系統研制工作,GPS探空系統通過中國氣象局的科技成果鑒定和性能樣機考核。
2.主持完成人工影響天氣微型無人駕駛飛機(文章轉載自: http://www.gerenjianli.com/Mingren/02/ 請保留此標記)系統開發,獲得中國氣象局科技開發二等獎。人工影響天氣微型無人駕駛飛機在北京市氣象局等單位或項目中投入應用,2004年到現在飛行了一百多架次,在人工影響天氣工作中開始發揮作用。
3.參加國家“十五”攻關項目“人工影響天氣技術研究和示范工程”,主持完成第九專題的研究。
4.主持完成風廓線雷達終端處理軟件1.0版研制,已通過業務考核。
馬舒慶:觀云測雨 把脈天公
人類在千百年來一直試圖預測天氣。
不論是耕種的農民,從事貿易的商賈,還是軍事上的行動,能否預知未來的天氣都是成敗得失的關鍵。隨著人類文明的誕生,氣象科學開始萌芽。相傳我國在公元前3000多年的黃帝時代,就設有專人從事氣候觀測,且在甲骨文中關于天氣現象的知識就已十分豐富、細致。
古語說:天有不測風云。足見古人認為天氣的變化是難以琢磨的,而如今的人們卻可以享受天氣預報這個科技成果,天氣預報的準確作出和氣象探測技術有很大的關系。
在氣象探測領域有著32年豐富經驗、現任中國氣象局氣象探測中心副總工程師的馬舒慶,無疑是我國氣象探測現代技術的領軍人之一。
他主持完成了中國氣象發展戰略研究中空基氣象觀測戰略研究和編寫,以及“氣象災害監測預警工程可研報告編寫”。在綜合觀測發展規劃、綜合觀測研究計劃(2008年版)、海洋氣象綜合觀測發展規劃中,他發揮著核心技術的作用,領導了我國高空探測技術規范編寫(2000年)、地面氣象觀測規范(2008年)、邊界層風廓線雷達技術標準(2009年)、對流層風廓線雷達技術標準(2009年)的編寫,同時完成L波段探空系統考核(二期、三期)和全國風廓線雷達對比試驗。
馬舒慶不僅在推進綜合氣象觀測整體發展發揮了重要作用,而且在天氣雷達、無人駕駛飛機氣象探測和探空方面探索創新,做出了突破性貢獻。
農場里走出的大學生
“我是在農場里長大的。”采訪伊始,馬舒慶開門見山講起了自己的少年時代,面前的他舉止從容,氣質儒雅,使人很難將這位學者與農場少年聯系在一起。
1974年,馬舒慶高中畢業,分配回農場務農。由于中學階段經歷了“文革”,半農半學的學校生涯使少年馬舒慶農活熟練。很快,這個干活勤快話卻不多的少年得到了大家的一致好評,短短三個月后就被選為農業科學試驗隊的副隊長。
“我學著老隊長的樣,每天早早來到地里,收工后整理整理公用的農具等等,下雨天我主動要求替隊長巡視稻田”,憶起往事,他的聲音不禁充滿了感情。馬舒慶當時主要負責一些農業試驗工作,一天勞動下來,身體已經非常乏力,但是到了晚上,他仍然堅持在油燈下讀些自己喜歡的書,讀書使這個少年的心中充滿了寧靜、愉快和充實。
馬舒慶很快發現自己對農業自動化很感興趣。他了解到農場存在不能實現插秧自動化的技術問題,于是找來機械和材料力學方面的書自學,開始琢磨插秧機。“文革”導致的知識匱乏,使他暫時無法實現自己的目標,同時也更增強了求學的渴望。
1977年,招生制度改革,恢復高考。此時,幾年的農場生活中,同齡人多已在農場成家生子,安于現狀,而馬舒慶卻興奮地看到了自己命運的轉機,“是時代給了我機會,”始終沒有放下書本的馬舒慶順利考入大學。報考志愿時,馬舒慶對攻克農場自動化插秧技術仍然“耿耿于懷”,因此填報了自動化專業,但理科成績優異的他被當時全國80所重點學校之一的南京氣象學院優先選擇,成為了大氣探測專業的一名學生。
來之不易的求學生涯使馬舒慶倍加珍惜,大學期間一直成績優異,并成為本科生中唯一一個自主選題做畢業論文的學生。當時他對信號處理比較關注,結合現有知識,他敏銳地感覺到這將成為未來的發展方向,因此選擇了信號處理方向作為自己的畢業論文選題,當時在專業中是最前沿的領域,受到老師的贊許和嘉獎。
初露鋒芒
1982年,大學畢業的馬舒慶被分配到江西省氣象臺。
當時,氣象臺天氣雷達與預報室相距15千米,預報員看不到天氣回波圖像。馬舒慶得知后,利用自己值班后的業余時間,在畢業論文基礎上,查資料、搞設計、寫方案。這位剛從大學畢業的26歲年輕人寫的天氣雷達數字化圖像傳輸方案順利通過了專家、省臺領導、省局領導的審查!
之后,馬舒慶帶領課題組日夜奮戰,設計電路、采購器件、編制軟件、調試系統,不到一年的時間,天氣雷達數字化圖像傳輸系統研制成功,投入業務使用。
在國家氣象局科教司組織成果鑒定會上,專家們給出了這樣的評價:“天氣雷達數字化圖像傳輸系統不僅解決了遠距離雷達資料傳輸難題和業務急需,也標志我國天氣雷達從模擬信號處理走向數字化信號處理。”
隨后,馬舒慶又接連完成了江西省氣象局利用天氣雷達數字化圖像傳輸系統和天氣雷達自動化觀測系統研究。這套天氣雷達數字化圖像傳輸系統推廣到黑龍江省、吉林省、福建省、山東省等地的氣象局使用,均受到好評。
豐碩的科研成果使馬舒慶以第一作者身份獲得了3項省部級科技進步獎(二等獎1項、三等獎2項),1項省部級計算機技術應用獎。
馬舒慶曾經這樣問過自己的領導:“解局長,我剛畢業,提出的項目,領導就不怕(經費)打水漂?”局長說:“我知道不會打水漂,因為我看過你走過的腳印,踏實的腳印。”
有了領導的信任和鼓勵,馬舒慶又主持完成了幾項成果。1990年,他榮獲江西省青年科技獎,1991年破格晉升為高工。為此,《江西日報》曾頭版報道了這名年輕人勤奮耕耘、勇于攀登的事跡。
高掌遠跖
1989年,馬舒慶從業務單位調到了江西省氣象科研所從事遙感應用研究。
新的崗位上,他很快進入角色,凝練并完成新的課題:無人機遙感與氣象衛星遙感結合。
在一次全國氣象科研所所長聯席會上,時任所長的劉祖侖介紹了無人機遙感應用研究,引起了與會者的關注,同時也提出了挑戰:國際上也在研究微型無人機氣象探測,中國能不能研制出的氣象探測微型無人機?
這是一個全新的領域,一個全新的課題,一個全新的挑戰!
劉所長連夜趕回南昌,與馬舒慶及無人機項目組技術人員商討。隨后,馬舒慶帶著無人機項目組奔赴新中國第一駕飛機誕生的地方——南昌飛機制造公司,向相關技術專家請教、研討。專家認為研制微型氣象無人機困難非常大:首先,氣象無人機在復雜天氣包括強烈天氣,如何才能扛得住惡劣天氣,沒有可借鑒的資料;其次,國內外還沒有微型無人機的飛控系統。
這等于宣告了國內不可能研制氣象探測微型無人機。回去的路上,誰也沒有說話。大家心里都明白:這樁事沒戲了。
但是馬舒慶不愿意就此放棄。基于自己對相關技術的了解,他覺得這個項目還是有一線希望的。第二天一上班,他就把大家聚到一起分了工。經過半年努力,微型無人機氣象探控系統設計方案送到劉所長手上,經過幾輪上北京匯報、論證,科教司終于批準立項,作為中國氣象局的重點項目下達給江西省氣象科研所。
依托南飛公司和北航,馬舒慶帶領團隊完成了無人機的機體氣動設計、結構設計、動力設計和研制。飛控沒有現成的,馬舒慶和助手們就自己設計電路、編制軟件、調試系統,并在飛行試驗中一次又一次修改電路,一遍又一遍修改軟件。飛機摔壞了,修!飛機跑遠了,找!夜以繼日,翻山越嶺,夏日跑道高溫烘烤,隆冬曠野寒風刺骨。就在研制工作即將完成時,馬舒慶因為過度勞累病倒了,但就算住進醫院,他還是在研究分析試驗資料。
經過幾個月綜合試驗,1994年11月5日,氣象探測微型無人機第一次成功完整完成自主駕駛飛行,比國外(澳大利亞和美國)早了整整3年。由國內業內頂尖專家組成的鑒定委員會對“微型無人機氣象探控系統”的鑒定結果是這樣表述的:“該成果是我國研制成的第一套微型無人駕駛飛機氣象探空系統,從整體看,接近90年代中期國際先進水平,其中控制系統和探空方法的研究具有國際先進水平。”“微型無人機氣象探控系統”獲中國氣象局氣象科技進步獎二等獎。
1996年,以微型無人機氣象探控系統為基礎的“Returnable Sonde”發表在美國著名雜志“Journal of Atmospheric and Oceanic technology”上。
2003年,馬舒慶作為中國氣象代表團成員,在世界氣象組織人工影響大會上報告微型無人機在人影中的應用,引起強烈反響。
2010年,在我國航空界無人機盛會——尖兵之翼上,馬舒慶作了題為“無人機技術在氣象上的應用”的大會報告,狂風暴雨中微型氣象無人機的飛行試驗震驚了與會代表,詳實的飛行軌跡資料分析,也讓無人機業內專家看到了微型無人機適應各種天氣的能力。
多年后,馬舒慶回憶起這段難忘的經歷,曾寫道:
“當我們第一次實現自主飛行;
當我們第一次參加科學試驗飛行;
當我們第一次陣地上與軍機一起執行演習任務;
當我們第一次成功完成對狂風暴雨的臺風飛行探測;
當我們第一次成功的在電閃雷鳴中完成人影作業試驗;
當我們第一次國際講壇上報告無人機在氣象上的應用;
……
我們忘卻了艱辛,充滿自信和驕傲!”
走向世界
無線電探空網的資料是大氣科學、天氣預報的基準資料。
1996年,為了推動中國探空技術和業務發展,馬舒慶承擔了研制中國GPS探空系統及探空儀的任務。為了保證任務順利完成,中國氣象局先后安排馬舒慶參加中芬探空儀對比試驗、出訪芬蘭維薩拉公司等活動,并以觀察員身份參加世界氣象組織在毛里求斯舉行的國際探空儀對比。同樣為更好地完成這個使命,1999年,馬舒慶從江西省氣科所被調入中國氣象局大氣探測綜合試驗基地擔任總工。
在完成對維薩拉公司及國際上主要先進探空技術分析后,馬舒慶面對的第一個問題就是:模仿對方,還是基于新技術另辟蹊徑?
馬舒慶和項目組的同事們走院所、下車間、住試驗室,硬是闖出了一條新路:采用碼相關技術作為測風的核心技術,使用物理防輻射技術研制溫度傳感器。2004年1月,中國GPS探空系統終于破繭而出。中國氣象局科教司在北京南郊中國氣象局大氣探測綜合試驗基地召開了“GPS探空系統成果技術鑒定會”。GPS探空儀施放升空后,世界氣象組織時任秘書長來到地面接收終端前,仔細查看探空實時數據,提出了一個問題:“維薩拉公司的GPS探空系統在氣球施放后的一分鐘左右,經常缺失測風數據,你們的系統會這樣嗎?”馬舒慶回答:“維薩拉采用頻率鎖相器,抗干擾能力不強。我們采用碼相關技術,不會丟失測風數據。”并且讓操作員打出這次探空的前十分鐘數據,遞給了他。這次參觀給秘書長留下深刻印象,他希望中國探空儀走向世界,打破探空儀世界市場壟斷的格局。
此時,GPS探空系統還只是試驗室原理樣機,要能批量生產技術性能穩定的地面接收系統和探空儀,還有一系列工藝和測試技術需要攻克。為了實現走向世界的目標,馬舒慶提出無償將GPS探空系統技術提供給廠家,和他們一起建立穩定的生產能力。探測中心領導同意了這個大膽建議,很快與中國華云公司、南京大橋機器廠、航天科工集團23所簽訂了合作協議,向他們提供了GPS探空系統樣機、原理圖、軟件源代碼。經過五年艱苦奮斗,三家都帶著自己的探空系統參加了2010年世界氣象組織探空儀國際對比。在這五年舉行一次的探空儀“奧運會”上,航天科工集團23所的探空儀探測精度達到GCOS探空要求,排名獲得亞洲第一、全球第四的好成績,其中溫度探測的防輻射和響應速度性能最優。
中國研制的探空系統終于開始走向世界!
2011年2月,航天科工集團23所GPS探空系統以優良的性價比,從包括世界最著名的探空儀生產廠芬蘭維薩拉公司在內的四個競爭對手中脫穎而出,成功中標“印度氣象示范工程項目”,這是中國國產G PS探空系統第一次登上國際舞臺。2012年至今,航天科工集團23所銷售的探空儀已經產生經濟效益3400萬元。
采訪中,馬舒慶強調:“我們單位主要以業務為主體,研究的東西直接面向應用,解決業務中的具體問題。我們的國家GDP已居全球第二,經濟體量如此之大,是改革開放的偉大成果。對我國氣象發展是個重要契機,是氣象大國走向氣象強國的機遇。我們的重要任務是把國家的經濟實力轉變成先進的氣象科技,滿足國家經濟和社會的發展。”
如何完成任務、成就事業、不辱使命,有兩種做法,一種是照搬國外,步老外后塵;另一種是基于現代技術、針對國家需求,學習成功經驗,自主開拓創新。每次,馬舒慶都毫不猶豫地選擇后者。在探索、創新、開創未來的征程中,每當接受新的知識,接觸新的技術,他都能感受到自己內心深處的快樂。
壯心不已
中國著名氣象學家竺可楨曾說過:“教授是大學的靈魂”。對于學生來說,遇到一名博學敦行的學者作為自己的老師,無疑是人生中最大的幸事。
2005年,馬舒慶開始承擔一部分指導研究生的工作,盡管他認為自己當導師的時間并不長,還有待積累經驗,但他帶起學生來精益求精的態度和質量卻有口皆碑。馬舒慶不僅僅從學業上給予學生支持,對學生的個人修養和成長也不吝于指導。
“現在的學生大部分都很勤奮,工作努力,但需要指導他們一些具體的做法。目標管理對學生是不適用的,要幫助他們梳理在研究中遇到的問題,找到解決渠道。”學業以外,每年招進來新生,馬舒慶都會向他們推薦一些自己喜歡的讀物,遇上特別中意的書,還會要求學生寫讀書筆記。馬舒慶的學生都知道,他和學生之間每周一次的交流溝通是雷打不動的。相比于如今一名導師帶十幾名甚至幾十名學生,馬舒慶“慢工出細活”的指導方式更顯得尤為可貴。他常常鼓勵自己的學生創新:“雖然是碩士,但能夠做出的創新性工作并不比博士少,只是研究時間、深入程度有所差別而已。”
事實上,創新思想一直貫穿著馬舒慶三十二年的氣象探測生涯。古人云:“三十而立”,馬舒慶在自己26歲時就已經做出令人矚目的創新成果,奠定了自己在業界的地位。更難能可貴的是,多年來,他一直保持著旺盛的創造力,擅于提出思路,同時具有很強的執行能力。2008年之前他就已經成功申請了十幾項專利,2008年之后提出的專利申請已達近40個項目。即便到了即將退休的年齡,他對專業技術的敏銳性和創新性仍然絲毫不遜色于年輕人,僅在2014年就做出了5項發明。馬舒慶期待著退休之后,把更多的精力集中到技術工作上來,他說:“我已經不是18歲的生產隊長,也不是剛剛畢業的大學生,蹣跚學步的孩子已然叫我爺爺了。但我記得小時唱的一首歌《革命人永遠是年輕》,我的心中依然充滿激情,我要去翻越山嶺,我要依靠民族的力量,和年輕的一代一起書寫新的篇章!”
來源:科學中國人2015年第4期 大地春秋