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等离子智能避雷球新技术冲击250年历史避雷针 |
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| http://cn.newmaker.com
7/16/2007 2:44:00 PM
佳工机电网
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据中国投资报道，为一项民间发明的技术产品在军队推广而专门召开一次大型会议，在这样一桩罕见事件中成为主角，庄洪春至今回味无穷。
去年1月15日，解放军总装备部“军民两用技术委员会”在人民大会堂海南厅召开了一次特别会议。
总装、总参、总后、海军、陆军、空军、二炮、武警及有关兵工厂的技术和采购单位的首长、参谋和专家，约120多人参加了会议。此外，信息产业部副部长、9名将军、4名院士参加了本次特别会议。
这次会议，有望成为中国军品民产的一个里程碑。与会者的焦点正是庄洪春的发明：等离子智能避雷球。
一鸣惊人
66岁的庄洪春是国际宇航科学院院士、中科院研究员。“等离子避雷装置”很早就引起了国际重视。早在2002年12月，韩国汉城举办的国际发明博览会上，“等离子避雷装置”赢得了唯一的特别金奖，联合国国际专家组称该装置“对人类生存和保障的最佳发明”。
这项发明很快引起了军方关注。军队无论是作战期间，还是日常的军事训练，都要进行大量的通讯，其中移动通讯需求量在信息化时代正急速增长。过去军队移动通讯的解决是在移动车辆上安装天线，可是在雷雨天气，通讯车上高耸的天线更容易引来雷击，破坏车内的电子通讯设备。得知庄洪春院士在云南进行等离子避雷新技术实验，消息灵通的距云南比较近的某军区决定试用庄洪春的“智能避雷系统”。
经过对“智能避雷系统”的使用，2005年11月20日，该军区对庄洪春的“智能避雷系统”做出用户报告。报告说：“信息装备等离子避雷系统”从信息装备的电磁防护要求出发，充分考虑基于弱电技术的信息装备对雷击的防护要求，采用全新的等离子避雷概念，既避免了直接雷击对武器装备的破坏，更彻底解决了地钉接地引雷防护过程中，对信息装备元器件的损毁。
站在前人的肩膀上
1964年，23岁来自江苏宜兴的庄洪春从中国科技大学地球物理系空间物理专业毕业，3年后取得中国科学院硕士学位，随后被分配到中科院应用地球物理研究所(现空间科学与应用研究中心)工作至今。1988年，庄洪春曾作为中美首次国家级空间科学合作专家组代表赴美执行合作研究，使我国空间深测仪器第一次在国外进行成功的联合测量。1991年，庄洪春又当选为国际宇航科学院院士、博导。
作为国内空间电学研究及工程应用的学科带头人，庄洪春比其他人更有机会了解卫星上的等离子避雷技术。上世纪50年代末，中国开始向太空放卫星，放卫星过程中出现了一种鲜为人知的现象：一旦卫星位置升高，两三天后，卫星就出现失灵现象。如气象卫星原本应拍摄云层情况，但几天后，卫星不拍摄云层，却拍摄天空中的星星。面对这个棘手问题，各卫星大国纷纷组织科学家对这个现象进行研究。几年后，美国航天中心率先找到卫星失灵的原因。原来卫星放到天空后，卫星上的电位自动升高，甚至可升高到上万伏。因为卫星表面的材料各不相同，升高的电位也不同，材料之间产生电位差，同时卫星与空间位置之间也产生了电位差。在真空环境，卫星很容易放电，放电后卫星上的仪器设备就受到电磁干扰，一些微电子设备很快就坏掉了。卫星上的指导系统、自动控制系统、计算机软件也因此受损。所以就出现应该拍云层，却拍星星的失灵现象。
“卫星的造价是以亿为单位的，当时不敢多放，放上去两三天就坏了”，庄洪春回忆说。经反复实验，科学家们发现在卫星表面覆盖上一层等离子体，就可以让卫星有电也不放电。卫星表面的电荷有正有负，通过导电能力很强的等离子体传到空间。电荷到达空间后自由游动，正负互相交流，产生平均后就不会产生高电压，也就不会放电。
这项技术研究历时数年，在60年代中期定型，从那个时候一直到现在卫星上都在使用该技术。
10年磨剑
尽管传统的避雷针可以保护建筑物不被雷击，但在引雷过程中产生的感应电流经常损害建筑物内的微电子设备。对此，一种名为消雷器的避雷设备应运而生，但经过近20年的实验，科学家们发现消雷器并不能彻底消除雷害。
1995年，庄洪春萌发了把卫星上的避雷技术应用到地面防雷的设想，于是在中科院空间科学与应用研究中心申请立项研究，同时申请了专利。
难题接踵而至。相比卫星所处的真空环境，地面环境复杂得多。另外，用什么方法产生等离子体？测试产生的等离子体密度够不够？每走一步都是如履薄冰。从1995年到2002年7年间，庄洪春领导的实验小组仅大型实验报告就做出86个，小的实验数不清。
2000年之前，庄洪春完成了理论研究、计算机模拟计算、实验室研究。2000年后，研究转入实用化阶段，2002年将实用化的产品拿到云南省做场外实验。
云南省西双版纳每年雷暴天120多天，是一个最理想的检验避雷技术场所。庄洪春带领空间电学组10多名研究人员来到西双版纳，专门挑选了高发雷击点40多处，安装等离子避雷装置。
外场实验效果相当好，雷不打被保护的物体，也不损害被保护物体内的电子设备。与传统避雷针技术不同的是，这项避雷技术无需接地。
2003年12月12日到14日，由云南省防雷中心主持，在西双版纳召开了“等离子避雷球试用鉴定验收会”。会上邀请了包括清华大学、中国气象科学研究院等9位权威避雷专家。
专家组意见认为：“与传统防雷方法相比，等离子避雷的思想是使雷电在目标上的感应电荷消失或失效，从而雷电与目标间不能产生电击穿，使目标不遭直接雷击，从而保护目标内信息技术设备不遭直接雷害，是适应现代化和信息化时代要求的避雷新产品，建议有关部门尽早发放生产和使用许可证，使这一新产品早日服务于社会。”
3天后，云南省防雷中心给庄洪春的智能等离子避雷球发放了“防雷新产品使用许可证”，允许等离子避雷球HC/DG系列和HC/DY系列产品在云南使用。同时，庄洪春还取得了多项中国专利、美国专利、防雷新产品使用许可证、防雷产品销售和生产许可证、国家气象局测试报告等一系列证书。
长达8年的试验，终于大功告成。
雷击对被保护物体内的电子设备造成的雷害通常是3个途径，即直接雷害、空气中传输的间接雷害、线路入侵的过电压雷害。庄洪春对《中国投资》说，等离子避雷系统的工作原理是，清除被保护对象遭雷击的危险性，该装置对雷击危险性进行实时监测，在雷击到来的前一瞬间，向被保护对象导体上输送与雷击相同极性的电荷，对消那里的感应电荷所产生的雷击危险性，保护地面、水面、空中的固定和移动物体不遭雷击，使物体内部的微电子设备也免遭直接雷害。同时使被保护对象对感应雷害的反应缓慢上千倍，其损害强度大为减弱，使物体内部微电子设备免遭间接雷害。此外，在雷击到来前把对外线路自动断开，切断线路侵入雷害。这样3种途径的雷害都得到了消除。
产业化
2003年，为了将这项新避雷技术产业化，庄洪春成立了北京卫昊康等离子技术开发有限责任公司。按照中科院的相关规定，等离子智能避雷系统转入了发明人庄洪春名下。既无资金、又无营销能力的庄洪春面临着一项新的实验，如何将这项全新的等离子避雷技术产业化？
自知没有营销天赋的庄洪春，决定与有资金和营销能力的个人或公司合作。庄告诉《中国投资》，目前已有8位合作对象与他组建了合资公司。庄洪春以技术入股，合作方出资金和营销渠道，赢利后双方分成。
66岁的庄洪春表示，这项新技术的诞生必然对已有250年历史的避雷针技术产生颠覆性的冲击。目前，国内有上千家避雷针生产厂家，庄希望与他们合作，使这项新技术不断完善，加大推广力度。
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