光明日報記者?崔興毅
太陽也會“打噴嚏”，而且威力還不?。∽鳛殡x地球最近的恒星，太陽雖然看起來很平靜，但其實“動作”很多，黑子、耀斑、太陽風……當發(fā)生日冕物質(zhì)拋射時，太陽會噴出大量帶電粒子。
“強烈的太陽爆發(fā)會釋放出100億顆百萬噸級核彈的能量，一旦沖向地球，會造成嚴重影響?！敝袊茖W(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員閻敬業(yè)告訴記者，高鐵、電網(wǎng)、輸油管線等地面高技術(shù)系統(tǒng)可能會因為地磁擾動產(chǎn)生感應(yīng)電流而癱瘓甚至損毀，天上的衛(wèi)星也可能由于災(zāi)害性空間天氣受損。
影響如此之大，可以提前預(yù)警嗎？
當然！在四川省甘孜州稻城縣噶通鎮(zhèn)群山之間，我國建設(shè)了一個“觀天神器”——圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡項目（DSRT），它是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施子午工程二期標志性設(shè)備之一，是全球規(guī)模最大、性能最強、可以實時成像的圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡。
它由313個直徑6米的拋物面天線組成，所有天線均勻分布在直徑1000米的圓環(huán)上，圓環(huán)中心100米高的定標塔為整個觀測鏈路提供定標基準，狀如一顆巨大的“千眼天珠”。
DSRT的核心任務(wù)就是實時監(jiān)測地球空間天氣事件的源頭——太陽。“這些拋物面天線就像向日葵一樣，時刻追隨著太陽的方向轉(zhuǎn)動?！遍惥礃I(yè)介紹，313面單元天線接收到的信號，經(jīng)過800米的長光纖傳輸回中央機房，再進行變頻、采集等后續(xù)處理，可以像巨大的“射電相機”一樣測量太陽的射電圖像和頻譜。
“通俗來說，就是盯著太陽看。結(jié)合其他監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)，可以計算出等離子體到達地球的時間，從而為衛(wèi)星、通信設(shè)施、電網(wǎng)等正常運行提供空間天氣預(yù)警，保障各種設(shè)備的運行安全?！敝袊茖W(xué)院國家空間科學(xué)中心稻城亞丁臺站執(zhí)行站長吳俊偉說。
要想看得清，選址很重要。這里海拔3830米，空氣稀薄，透明度高；緯度較低，可觀測到的天區(qū)范圍更大；群山環(huán)抱下，人類生產(chǎn)活動所產(chǎn)生的電磁干擾也能被有效隔絕。
高海拔帶來了有利的觀測條件，但也大大增加了建設(shè)難度。僅從樣機研制到聯(lián)調(diào)聯(lián)試，科研團隊就排查和解決了數(shù)百項技術(shù)難題。
2021年12月，DSRT完成了一套16部天線的試驗系統(tǒng)搭建，成功獲取高質(zhì)量的太陽射電圖像和頻譜，驗證了總體方案。雖然試驗系統(tǒng)規(guī)模只有國際同頻段系統(tǒng)的1/3，但圖像質(zhì)量明顯更好。去年11月，團隊完成了313個天線的系統(tǒng)集成，DSRT正式進入聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，太陽活動將被“盡收眼底”。
前不久，DSRT成功獲取了連續(xù)射電圖像序列，首次從連續(xù)射電圖像中實時識別出脈沖星閃爍。DSRT由此開啟了觀測脈沖星和快速射電暴的“副本”任務(wù)?！坝捎贒SRT獨有的大視場高質(zhì)量成像能力，我們也會在太陽落山后，配合射電天文學(xué)家開展夜天文觀測，充分發(fā)揮重大科技基礎(chǔ)設(shè)施平臺的效能。”閻敬業(yè)說。
觀天逐日，探秘星辰，這是屬于DSRT的硬核浪漫。
《光明日報》（ 2023年05月10日?01版）
?
【曬曬咱的國之重器37】?
光明日報記者 詹媛
你想不想“看透”地球，弄清楚哪里藏著石油、天然氣、金屬礦產(chǎn)？何處有巖層斷裂，易引發(fā)地震？
這可不容易。不過，有了我國自主研發(fā)的?？罩亓x，就可以給地球做個“CT”，“透視”地下結(jié)構(gòu)了。
海空重力儀，專測重力。地球上的物體，都受重力作用，重力豎直向下，指向地心。在地球緯度、地層中礦藏變化等因素的影響下，不同位置的重力會有細微變化，這也是發(fā)現(xiàn)石油、天然氣、金屬礦產(chǎn)等的重要依據(jù)。
也就是說，利用海空重力儀測得的重力數(shù)據(jù)，就可以分析地下有些什么——如果是金礦、銀礦這類密度大的物質(zhì)，重力就偏大；如果是天然氣，那就是空腔，重力自然就小。
我國此前勘探開發(fā)大慶油田和勝利油田，重力數(shù)據(jù)貢獻可不小！不過，由于重力變化極細微，有時甚至不超過平均值的百萬分之一，對測量環(huán)境和儀器的精度要求非常高?？墒?，以前的普通重力儀，只能在地表使用，到了飛機、輪船上，一晃一顛，就“暈”了，指不準地心，就測不準，沒法用。
那海底和高山峻嶺下的寶藏，就不找了嗎？這些地方的地球物理研究，就這么受限制了嗎？絕對不行，得想辦法，讓重力儀不“暈船、暈機”。
這種技術(shù)也有，可就是多年被國外壟斷。尤其是高精度的?？罩亓x，以前全部依賴進口，且因技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運，進口數(shù)量非常少，無法滿足實際需求。
好在，我們有聰明的航天工程師！他們把火箭、航天器上的慣性姿態(tài)穩(wěn)定、位姿解算這些先進技術(shù)，嫁接給重力儀，讓它有了穩(wěn)如泰山的座椅。
乘飛機、上輪船，再搖晃，它也不怕，從此能上天下海，給地球做“CT”。
這個海空重力儀，可是個“優(yōu)等生”。它由中國航天科工三院33所耗時10年打造，首次參加海洋船載重力測量，就一鳴驚人——實驗精度優(yōu)于1mGal。這說明，它能敏銳捕捉測量點上，地球重力百萬分之一的細微差別。
作為科技部重點研發(fā)計劃項目和國家重大科研儀器研制項目，近幾年它在山東、湖北、四川等地開展測量，不僅能在大風干擾、大起伏飛行這樣非常不穩(wěn)定的環(huán)境中精確測量重力，還實現(xiàn)了超長待機，連續(xù)通電工作211天無故障。在基礎(chǔ)重力圖測量、油氣礦產(chǎn)勘探、地球物理研究等領(lǐng)域發(fā)揮了很大作用。
航天工程師們說，下一步，他們還要升級這個?？罩亓x，讓它精度更高、成本更低、更易攜帶，在神州大地發(fā)現(xiàn)更多寶藏。
《光明日報》（ 2022年11月27日?01版）
?
【曬曬咱的國之重器36】
光明日報記者 陳海波
帶給我們光和熱、讓萬物自由生長的太陽，也會有“發(fā)脾氣”的時候。
1989年3月13日，加拿大魁北克地區(qū)發(fā)生大規(guī)模停電——持續(xù)12個小時，數(shù)百萬人在寒冬中“瑟瑟發(fā)抖”。
停電事故的“罪魁禍首”，遠在1.5億公里之外——原來，太陽爆發(fā)一次大風暴，產(chǎn)生大量帶電的高能粒子并直沖地球，對地球電磁環(huán)境造成嚴重破壞，進而使魁北克地區(qū)的輸電線路嚴重過載，導(dǎo)致停電。
這場停電，更加堅定了科學(xué)家們的決心——摸清太陽的“脾氣”。因為，作為太陽系的中心，它對地球和人類的影響無處不在。
我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”，正擔負著這一使命。
2021年10月14日，這顆以中國神話中太陽女神羲和命名的探測衛(wèi)星，開始了逐日之旅。它運行于距地面517公里高度的太陽同步軌道，24小時連續(xù)“盯著”太陽。由此，我國正式步入“探日”時代。
10個月后，“羲和號”帶來了好消息——2022年8月30日，國家航天局宣布，“羲和號”在國際上首次成功實現(xiàn)空間太陽Hɑ（氫阿爾法）波段光譜的掃描成像。
Hɑ波段可不簡單?！八翘柣顒釉谔柕蛯哟髿庵许憫?yīng)最強的譜線，能夠直接反映太陽爆發(fā)的源區(qū)特征。對其開展探測，可大大提高我們對太陽爆發(fā)物理機制的認知?！眹腋叻直媛蕦Φ赜^測系統(tǒng)總設(shè)計師兼副總指揮、國家航天局對地觀測與數(shù)據(jù)中心主任趙堅解釋。
“羲和號”的主要工作就是探測Hɑ譜線，它搭載的太陽Hɑ成像光譜儀可對太陽掃描“拍照”。掃描一次全日面只需46秒，獲得300多張照片，分別對應(yīng)不同位置的太陽圖像，相當于給太陽低層大氣做CT掃描。分析掃描得到的精細的光譜數(shù)據(jù)，可以了解太陽爆發(fā)時大氣溫度、速度等物理量的變化，進而建立太陽爆發(fā)從光球到日冕的能量積累、釋放、傳輸?shù)耐暾锢砟Ｐ汀?/p>
作為一名“攝影師”，想拍得更清晰，相機必須拿得穩(wěn)。
要在相距1.5億公里的地方給太陽“拍照”，一次微小的振動，都會讓成像效果大打折扣。但是，這難不倒“羲和號”。
我們平時拍照或攝像時，為了防止抖動，會給相機或攝像機裝上穩(wěn)定器?！棒撕吞枴辈捎昧朔墙佑|式磁浮衛(wèi)星平臺，就像給相機裝上了穩(wěn)定器，任它“風吹雨打”，我自巋然不動！
不過，“羲和號”可有得忙了。
太陽活動存在周期性，大約11年一個周期，2021至2022年是人類有紀錄以來第25個太陽活動周期的開始。也就是說，又到了太陽“愛發(fā)脾氣”的時候。太陽黑子、耀斑和日冕物質(zhì)拋射等太陽活動，不僅會顯著影響地球電磁環(huán)境，還可能干擾通信和導(dǎo)航、威脅航天員的健康，甚至毀壞航天器。
“羲和號”適逢其時，毫不懈怠。目前，它每天都在按計劃給太陽“拍照”，已觀測到近百個太陽爆發(fā)活動。相關(guān)研究正在進行，將助力我們更好地搞清楚太陽的“脾氣”，從而提出對策措施。
“我國作為航天大國，及時開展太陽探測活動，十分必要，不能缺席。”趙堅對“羲和號”充滿自信。
希望，太陽下次“發(fā)脾氣”時，人類應(yīng)對會更加從容。
《光明日報》（ 2022年10月02日?01版）
【曬曬咱的國之重器35】?
光明日報記者 張亞雄
2022年7月24日，中國人的太空家園首次在有航天員在軌駐留的狀態(tài)下迎來航天器的到訪。
那天，中國空間站問天實驗艙“搭乘”長征五號B遙三運載火箭一飛沖天，準確進入預(yù)定軌道。隨后成功對接于天和核心艙組合體前向端口。
這可是一個發(fā)射重量達到23噸的“大家伙”?！斑@塊頭和分量，相當于北京地鐵13號線列車的一節(jié)車廂。”航天科技集團五院問天實驗艙總體系統(tǒng)主任設(shè)計師張嶠為它精準畫像。
的確，它是全世界現(xiàn)役在軌最重的單艙主動飛行器。包括工作艙、氣閘艙和資源艙三大艙段，總長17.9米，直徑4.2米。
可別看它塊頭大，這個“大家伙”可是一位集平臺功能與試驗載荷功能于一身的靈動的“全能型”選手。
論平臺功能，問天實驗艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求。張嶠說：“這就好比天和核心艙‘想休息’了，問天實驗艙能立刻頂上，‘帶你一起飛’！”
論試驗載荷功能，問天實驗艙裝載了多個實驗機柜與艙外載荷適配器，把一個個大型科學(xué)實驗室搬到了太空。由于空間站能夠提供長期的微重力、輻射等特殊研究環(huán)境，科學(xué)家或?qū)l(fā)現(xiàn)在地球上被重力掩蓋的物質(zhì)本質(zhì)規(guī)律。而且有“快遞小哥”天舟貨運飛船在天地間往返運輸，以后，中國人能在太空開展大規(guī)?？臻g科學(xué)實驗了！
但太空中的科學(xué)實驗室可真不一般。作為中國空間站第二艙段的首個科學(xué)實驗艙，問天實驗艙內(nèi)有多個寬約1米、高1.8米、深0.8米的科學(xué)實驗柜，包括生命生態(tài)實驗柜、生物技術(shù)實驗柜、變重力科學(xué)實驗柜，還有科學(xué)手套箱、低溫存儲柜等。
每一個科學(xué)實驗柜就是一個綜合實驗室。“就相當于把地面上數(shù)十平方米實驗室的實驗設(shè)備高度集成到一個2立方米的實驗柜空間里。”載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師、中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心集成技術(shù)中心主任王珂說。
“未來，問天實驗艙將以生命科學(xué)和生物技術(shù)研究為主，在空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、微重力物理科學(xué)、空間材料科學(xué)、空間新技術(shù)與應(yīng)用試驗等領(lǐng)域開展研究，探索未知?！陛d人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師、中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心研究員呂從民告訴記者。
問天實驗艙里還有一個“更衣間”，在外方內(nèi)圓、空間大且性能優(yōu)越的氣閘艙。有了它，航天員在作出艙準備和艙外返回時將更加從容、舒展。未來，這里將成為整個空間站系統(tǒng)的主要出艙通道。
與天和核心艙相似，問天實驗艙外也搭載了一個機械臂。這個機械臂小巧且精度高，方便進行精細操作，它還可以與核心艙大機械臂形成組合臂，開展更多艙外操作。
“屆時，組合臂能夠在空間站的天和、問天、夢天三艙組合體之間爬行，‘機甲戰(zhàn)士’控制的艙外范圍更大了?！睆垗嘎叮磥?0年，在空間站搭載的科學(xué)實驗載荷將通過機械臂精準投送到對應(yīng)的標準載荷接口位置，這樣，就實現(xiàn)了“即插即用，不再需要航天員出艙進行人工操作”。
“全能型”的問天實驗艙還有一個新使命——“太空新教室”，新的太空授課將在這里進行。
按照任務(wù)時間表，中國空間站的另一個20噸級的航天器——夢天實驗艙將在今年10月?lián)駲C發(fā)射。到那時，天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙將形成“T”字基本構(gòu)型，中國空間站在軌建造將最終完成。
更加令人期待的是，今年年底神舟十四號、十五號航天員乘組的首次“太空會師”。那一刻，屬于中國人的溫馨舒適、安全高效、前沿尖端的太空家園將帶給我們更多振奮與感動。
《光明日報》（ 2022年09月01日?01版）
光明日報記者 崔興毅
現(xiàn)如今，我們的生活根本離不開電，出差時沒有移動電源，手機都不敢撒開了用。電能豐富的地面尚且如此，身在太空的“出差三人組”，是如何實現(xiàn)充電自由的呢？要知道，那些飛行器的運轉(zhuǎn)，可都需要電能供給。
答案藏在飛行器兩邊的巨型翅膀里。
仔細觀察你會發(fā)現(xiàn)，飛行器翅膀上裝有許許多多深色玻璃的小鏡子，每一個小鏡子宛如一座小型太空發(fā)電站，經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)后組成太陽電池陣，從而獲得較高的電壓和較大的電流，為航天器源源不斷提供能量。
可別小看這些玻璃片，它們的威力可大啦！它們在天上連續(xù)工作一天的發(fā)電量可抵得上一個家庭約一年的用電量！
“如此大量的用電需求，需要依靠各個飛行器的太陽電池陣齊發(fā)力?！敝袊娍铺栯姵仃噷＜姨K彬介紹，根據(jù)每個飛行器的特質(zhì)按需定制，我國打造了三代各具特色的太陽電池陣。
“比如，神舟系列載人飛船采用了第一代剛性太陽電池陣技術(shù)；天舟系列貨運飛船應(yīng)用了第二代半剛性模塊化太陽電池陣技術(shù)；空間站核心艙則是我國首次應(yīng)用第三代柔性太陽電池陣技術(shù)?！?/p>
這三代電池陣產(chǎn)品各有特色，有的是性能較穩(wěn)定，有的是發(fā)電能力較強，有的則是體積小。不同特性的電池陣組合在一起后，形成一個太陽電池陣，宛如一座巨大的“能量加油站”，可以完全滿足空間站多系統(tǒng)的同時用電需求。
目前最新一代的太陽電池陣是柔性陣，也是最新的明星產(chǎn)品。2021年發(fā)射的天和核心艙就采用了這種太陽電池陣，這也是該技術(shù)在我國航天工程領(lǐng)域的首次應(yīng)用。
今年，隨著正在開啟的6次重大發(fā)射任務(wù)，我國空間站即將完成全面建造。這對整艙的體積、重量，特別是功率提出了更高要求。可“寸土寸金”的核心艙，如何實現(xiàn)“小馬拉大車”？
最新的柔性太陽電池陣便采用了單板厚度不足1mm的單體，整體面積重量較傳統(tǒng)太陽電池陣減少了一半以上。即便已是“纖肢曼體”，科研人員還在絞盡腦汁壓縮。蘇彬介紹：“我們把每塊太陽電池板設(shè)計成古代奏章那樣，在空間站發(fā)射階段，可以相互折疊收攏壓緊于收藏箱內(nèi)，但光電轉(zhuǎn)換效率卻提高了近20%?！?/p>
面積體積壓縮了，發(fā)電量會不會降低？
“當然不會！”蘇彬表示，為確保空間站在軌壽命，中國電科研制團隊持續(xù)開展高壓柔性太陽電池陣發(fā)電試驗，在完成8萬余次高低溫循環(huán)試驗后，最終實現(xiàn)太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率突破30%，達到世界先進水平。
“相比之前載人航天任務(wù)最長2年的設(shè)計壽命，現(xiàn)在空間站在軌的運行時間可延長至15年?！碧K彬介紹，在天和、問天、夢天三艙組合后，柔性太陽電池陣總發(fā)電面積接近400平方米，總共可提供超過100千瓦的電能。
不過，想要電能源源不斷，還得防御復(fù)雜太空環(huán)境的危險——
每天在軌飛行的太陽電池陣都要經(jīng)受十幾次的高低溫循環(huán)溫度考驗，遭受腐蝕性極強的原子氧侵蝕，接受到會使材料變脆變暗的強紫外線照射等。
怎么辦？“我們在太陽電池片上設(shè)計了石英蓋片，用于減少對太陽光的反射，濾去有害的紫外線，同時提高太陽電池耐受空間帶電粒子輻射損傷的能力，減少太陽電池性能的衰降?！碧K彬介紹，他們還給柔性基板添加了超薄硅橡膠“鎧甲”，順利通過了大劑量的原子氧、高低溫、紫外線等環(huán)境考核試驗。
現(xiàn)在，我們的巨能太空發(fā)電站，在平均光電轉(zhuǎn)換效率、發(fā)電能力等方面都達到了國際領(lǐng)先水平，即使面對超低軌中復(fù)雜的供電環(huán)境，也能讓屬于中國的太空之家能量充沛、穩(wěn)如泰山！
《光明日報》（ 2022年07月26日?01版）
光明日報記者 張亞雄
這里是北京雁棲湖畔的懷柔科學(xué)城。
群山環(huán)繞中，一個圓環(huán)狀的大科學(xué)裝置靜靜矗立其間。它是被公眾親切地稱為“放大鏡”的高能同步輻射光源（High?Energy?Photon?Source，簡稱HEPS）。
提起光源，你的腦海中會浮現(xiàn)出燈泡的畫面吧，于是把HEPS想象成一個“大型燈泡”。
其實不然。這里的“高能”可不是“前方高能”里的那個“高能”，而是指物理學(xué)中探索微觀世界物質(zhì)探針所具有的高能量。
據(jù)HEPS工程總指揮潘衛(wèi)民研究員介紹，從高空俯瞰，HEPS整體建筑形似一個放大鏡，設(shè)計寓意為“探索微觀世界的利器”?！巴ㄋ椎刂v，你可以把HEPS視為一個具有超精密、超快、超穿透能力的巨型X光機?！迸诵l(wèi)民說。
作為國家“十三五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，HEPS由加速器、光束線站及配套設(shè)施等組成，總建筑面積約12.5萬平方米。周長約1.5千米的主體環(huán)形建筑，如同放大鏡的鏡框，里面安裝有儲存環(huán)加速器、光學(xué)元件、衍射儀等科學(xué)儀器。其中的儲存環(huán)里，分布著2400多塊磁鐵及各類高精尖設(shè)備。
“同步輻射是指接近光速的帶電粒子在做曲線運動時沿切線方向發(fā)出的電磁輻射，也叫作同步光。為了研究材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)與變化的過程，科研人員需要借助強力的科研裝置進行探測解析?！敝锌圃焊吣芪锢硌芯克彼L、HEPS工程常務(wù)副總指揮董宇輝研究員說，作為研究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平臺，HEPS能對物質(zhì)內(nèi)部進行多維度掃描，“HEPS運行的首要目標，就是提供高能、高亮度的硬X射線。”
產(chǎn)生X射線的常見方式有兩種：一是用加速后的電子轟擊金屬靶，產(chǎn)生X射線；二是在同步輻射裝置中，當電子以接近光速的速度“飛行”時，會在磁場作用下發(fā)生曲線運動，沿著彎轉(zhuǎn)軌道切線方向發(fā)射連續(xù)的電磁輻射。
“這就像下雨時，我們快速轉(zhuǎn)動雨傘，沿著雨傘邊緣的切線方向會飛出一簇簇水珠。”董宇輝說，與常規(guī)X射線相比，同步輻射光源產(chǎn)生的同步輻射光頻譜更寬、亮度更高、相干性和準直性更好。
同步輻射光源根據(jù)加速器中電子的能量，可以分為低、中、高三種，各有側(cè)重。董宇輝介紹，HEPS側(cè)重于對微觀結(jié)構(gòu)及演變的多維度、實時、原位表征，可用于航空發(fā)動機單晶葉片等工程材料結(jié)構(gòu)的多維度表征和1微米量級蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)演變表征等。“作為探測物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探針，X射線的光源亮度是最為關(guān)鍵的指標——更高的亮度能將物質(zhì)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)‘看’得更清楚。因此，獲得更高亮度的X射線源一直是科學(xué)家孜孜以求的目標?！?/p>
多年來，我國持續(xù)發(fā)展同步輻射光源，有力支撐了國內(nèi)基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。但我國目前所擁有的同步輻射裝置均處于中、低能區(qū)，能區(qū)地域分布、光譜亮度等還滿足不了經(jīng)濟發(fā)展和國家戰(zhàn)略需求。建設(shè)更高亮度的第四代高能同步輻射光源，成為潘衛(wèi)民、董宇輝等我國當代“追光人”的一大愿望。
2008年，HEPS科研團隊就開始對我國建設(shè)HEPS的必要性和可行性進行論證。此后經(jīng)過近十年攻關(guān)，科研人員成功完成關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和樣機研制任務(wù)，具備了建設(shè)先進高能同步輻射光源的能力。
2019年6月，HEPS開工啟動，建設(shè)周期6.5年，預(yù)計將于2025年12月底竣工。建成后，它將在材料科學(xué)、化學(xué)工程、能源環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等眾多領(lǐng)域大顯身手。
2021年6月28日，HEPS首套科研設(shè)備——電子槍（直線加速器端頭，即加速電子產(chǎn)生的源頭）安裝完成，標志著HEPS工程正式進入設(shè)備安裝階段。
目前，HEPS各建筑單體已陸續(xù)交付設(shè)備安裝。可以預(yù)見，3年后，全球“最亮”的光源將照亮微觀世界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)奧秘。
《光明日報》（ 2022年07月13日?01版）
光明日報記者 楊舒
沒有陽光、雨水和土壤，能種出糧食來嗎？
農(nóng)業(yè)科學(xué)家說：“能，而且長得更快！”
2021年10月，在國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展上，一幢泛著紅紫色柔光的玻璃小屋格外亮眼。
這可是一座植物工廠。四層栽培架上，一排排水稻青苗齊整整扎在特殊的營養(yǎng)液里，在顆顆彩色LED節(jié)能燈的“撫觸”下，正奮力拔節(jié)。
在這里，稻子從插秧到收獲只需60天左右，比在常規(guī)大田的生長周期整整短了一半！
這好比“坐火箭”的速度從何而來？
原來，植物生長依賴光合作用，在不同的生長階段，所需的光、溫、水、氣、肥等參數(shù)各有不同。在這座植物工廠里，科學(xué)家摸透了水稻的脾氣，只消精準模擬自然環(huán)境，把各項參數(shù)調(diào)節(jié)到最理想的狀態(tài)，給秧苗吃上“私人定制”的“小灶”，光合作用就自然加速了。提早開花，加速結(jié)果，稻子“早熟”也就夢想成真了。
科學(xué)家說，這里面最難啃的“硬骨頭”是為水稻量身定制最適合的光環(huán)境。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所植物工廠創(chuàng)新團隊首席科學(xué)家楊其長介紹，陽光中包含著赤橙黃綠青藍紫7種可見光和紫外線等光譜，其中的紅、藍光對植物光合作用促進最大，其他光譜也對植物的開花、結(jié)實和色素形成具有獨特功能。
但日常照明光和植物生長用光的差別可不小。“我們的很多試驗都失敗了，要么把植物‘曬’死了，要么就是長勢不行”，不斷摸索下，楊其長團隊首次在國際上提出了植物“光配方”思想，突破多項核心技術(shù)，終于讓發(fā)光二極管——LED以不同的光譜配方模擬陽光成為可能。
營養(yǎng)液代替泥土，無須擔心蟲害，不用噴灑農(nóng)藥……多種“黑科技”加持下，兩個月就成熟的水稻一年能收獲6茬。品質(zhì)怎樣呢？“實驗已證明，這樣種出來的水稻不僅周期短了，畝產(chǎn)有保證，品質(zhì)也不錯?！睏钇溟L說。
不過，給水稻“吃小灶”、縮短它們生長周期的意義可不僅在于增加產(chǎn)量，在育種專家眼中，這座植物工廠正是絕佳的水稻育種加速器。
“高效的育種產(chǎn)業(yè)是保障國家糧食安全的關(guān)鍵。”中國科學(xué)院院士錢前說，傳統(tǒng)的水稻育種周期長，一年頂多能繁育2至3代，育成一個新品種往往要幾年甚至幾十年時間。但依靠植物工廠，這一時空瓶頸就能被打破，從而實現(xiàn)“快速育種”。
不僅如此，植物工廠育種加速器可以不受土地、空間和氣候條件的約束，若就近建在實驗樓或育種單位附近，一年四季均可進行加代育種，將大大節(jié)省育種工作者的時間。
楊其長說，未來，這座植物工廠水稻育種加速器有望實現(xiàn)每年6茬以上的“快速育種”，栽培層數(shù)甚至可以達到10層以上，“依靠植物工廠，這也為水稻和其他作物的加代育種和高效栽培提供了新的技術(shù)路徑”。
事實上，智能植物工廠一直是國際高技術(shù)競爭的重要領(lǐng)域，但直到21世紀初，中國科學(xué)家才正式加入這條科研賽道。
現(xiàn)在，我國已是植物工廠產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最快的國家，擁有規(guī)模以上植物工廠200多座，產(chǎn)品和技術(shù)裝備已走上國際舞臺，推廣到歐美、日本等發(fā)達國家。
在楊其長看來，為育種加速，僅僅是植物工廠顛覆傳統(tǒng)農(nóng)作方式的一種可能，不久的將來，在非可耕地，在荒漠、戈壁甚至太空等特殊空間，人工打造一個適宜農(nóng)作物生長的環(huán)境，植物工廠將大有可為——“它代表著未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向！”
《光明日報》（ 2022年07月07日?01版）
光明日報記者 張蕾
“東方紅，太陽升……”
提起“東方紅”衛(wèi)星，許多人都不陌生。
1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”成功發(fā)射，它不僅開創(chuàng)了中國航天的新紀元，還把“太空‘聽得到’《東方紅》”的豪邁，撒向寰宇。
此后50余年，中國衛(wèi)星研制能力實現(xiàn)從無到有、從弱到強的跨越式發(fā)展，“東方紅”衛(wèi)星（平臺）家族，從“一號”到“五號”，枝繁葉茂，不斷壯大——
2019年12月27日，中國文昌航天發(fā)射場，實踐二十號衛(wèi)星隨長征五號運載火箭發(fā)射升空。
2020年1月5日，衛(wèi)星成功定點于東經(jīng)105.5。，幾個月后在軌完成全部功能驗證和新技術(shù)試驗。
至此，我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代大型地球同步軌道衛(wèi)星公用平臺——“東方紅五號”（以下簡稱東五平臺）研制成功了！
衛(wèi)星公用平臺有啥過人之處？
“衛(wèi)星公用平臺就好比一輛公共汽車，通過搭載不同的乘客（載荷）來實現(xiàn)衛(wèi)星的應(yīng)用性能。”中國航天科技集團五院實踐二十號衛(wèi)星總設(shè)計師李峰這樣比喻。
如此一來，只需做少量適應(yīng)性修改，就可裝載不同的有效載荷，從而縮短了衛(wèi)星研制周期，節(jié)省了研制經(jīng)費，提高了衛(wèi)星可靠性。據(jù)介紹，目前，世界上許多國家都采取了衛(wèi)星公用平臺的設(shè)計方法。
作為東五平臺的首飛試驗星，實踐二十號重達8噸，有近8米高，攜帶了我國目前面積最大、翼展最長的太陽翼。而且，為適應(yīng)多種載荷及擴展需求，實踐二十號放棄了傳統(tǒng)的承力筒式結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新性地采用桁架結(jié)構(gòu)技術(shù)，有效提升了平臺的承載能力和適應(yīng)性。
“如果說東四平臺讓我們具備了同國際同行同臺競技的實力，那么到了東五平臺，我們就能實現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變！”
中國航天科技集團五院總工程師、實踐二十號衛(wèi)星總指揮、東方紅五號衛(wèi)星公用平臺總指揮周志成院士自豪地說，東五平臺填補了東方紅系列大型衛(wèi)星平臺型譜的空白，可滿足中國近20年內(nèi)高通量通信衛(wèi)星的需求。
能力超強，設(shè)計理念新，東五平臺的一身“絕技”讓它擁有廣闊的應(yīng)用前景——
可廣泛應(yīng)用于高軌通信、微波遙感、光學(xué)遙感、空間科學(xué)探測、科學(xué)試驗、在軌服務(wù)等，是世界航天領(lǐng)域少有的多適應(yīng)性平臺。
“在助力國民經(jīng)濟發(fā)展、給人民生活帶來更多便利的同時，東五平臺也能在技術(shù)推動、商業(yè)航天市場拓展等領(lǐng)域擁有更大作為?！敝袊教炜萍技瘓F五院實踐二十號衛(wèi)星產(chǎn)保經(jīng)理郝燕艷肯定地說。
《光明日報》（ 2022年06月14日?01版）
光明日報記者 齊芳 光明日報通訊員 王敏
位于黃渤海交匯處的長島，水天一色。
站在長島岸邊，遠遠望去，海面上均勻分布著一座座“微型牧場”——這些長、寬各70米的海面平臺，容納水體達7萬立方米，搭載了水下聲吶、水下機器人、5G通信、海洋數(shù)據(jù)監(jiān)測等多種系統(tǒng)。平臺里面，魚群穿梭涌動，生機無限。平臺周圍，一條條海參捕撈船在繁忙作業(yè)，收獲滿滿。
這是我國自主研發(fā)的“經(jīng)?！毕盗猩詈Ｖ悄芫W(wǎng)箱。作為國家級海洋牧場建設(shè)的排頭兵，山東省煙臺市正在規(guī)劃建設(shè)未來海洋牧場之城，深海智能網(wǎng)箱是該市實施“百箱計劃”的第一步。
你能想到嗎？如此巨大的平臺，工作人員只需4人，數(shù)十萬尾魚完全實現(xiàn)了自動化、智能化養(yǎng)殖。煙臺中集藍海洋科技有限公司總經(jīng)理郭福元說：“首批‘經(jīng)海系列’深水智能網(wǎng)箱里的許氏平鲉、花鱸已開始收獲，單體網(wǎng)箱年產(chǎn)漁獲600-1000噸?！?/p>
海洋占地球表面積的70.8%左右，當土地承載已經(jīng)滿負荷，海洋能不能成為新“糧倉”？又該如何在利用的同時，保護好海洋生態(tài)環(huán)境？
中國科學(xué)院海洋研究所研究員楊紅生告訴記者：“牧養(yǎng)互動是實現(xiàn)海洋農(nóng)牧化的重要途徑，從立體開發(fā)角度出發(fā)，水面的深海智能網(wǎng)箱是實現(xiàn)工業(yè)化生態(tài)養(yǎng)殖和智能化監(jiān)測的重要載體，水下的海洋牧場是實現(xiàn)環(huán)境保護、資源養(yǎng)護和漁業(yè)持續(xù)產(chǎn)出三大功能的藍色糧倉。”
深海智能網(wǎng)箱設(shè)計和建造并不容易——網(wǎng)衣系統(tǒng)性能與強度設(shè)計、網(wǎng)箱大型桁架式結(jié)構(gòu)設(shè)計及防腐、坐底式網(wǎng)箱平臺非線性流—固—土耦合動力響應(yīng)分析、抗臺風分析及設(shè)計……處處都是難點。
我國科研人員潛心研究、自主攻關(guān)。正如“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家、中國科學(xué)院海洋研究所研究員張立斌所說：“在‘藍色糧倉科技創(chuàng)新’專項的支持下，我國海洋牧場實現(xiàn)了由以機械化、農(nóng)牧化和工程化為特征的1.0階段，向以生態(tài)化和信息化為特征的2.0階段的重大轉(zhuǎn)變?！?/p>
如今，153個國家級海洋牧場示范區(qū)順利獲批建設(shè)，我國海洋生態(tài)牧場做出了自己的特色：“因海制宜”，突破了南北方典型海域生境修復(fù)新技術(shù)，完成了海洋牧場生境從局部修復(fù)到系統(tǒng)構(gòu)建的跨越；“因種而異”，突破了關(guān)鍵物種資源修復(fù)技術(shù)，實現(xiàn)了生物資源從生產(chǎn)型修復(fù)到生態(tài)型修復(fù)的跨越；“因數(shù)而為”，突破了環(huán)境與生物資源遠程實時監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報技術(shù)，實現(xiàn)了海洋牧場從單因子監(jiān)測評價到綜合預(yù)警預(yù)報的跨越。
從近淺海走向深遠海并不是終點，全域型生態(tài)牧場建設(shè)的3.0階段正在開啟——它將以數(shù)字化和體系化為特征，兼顧海水與淡水。楊紅生說：“從大農(nóng)業(yè)觀和大食物觀的角度出發(fā)，在海洋里像在陸地上生產(chǎn)糧食一樣生產(chǎn)食物，實現(xiàn)耕海牧漁，是我們幾代人的夢想?！?/p>
現(xiàn)在，“十四五”國家重點研發(fā)計劃課題“海洋牧場智能管控與少人化精準協(xié)同作業(yè)應(yīng)用示范”正在進行中，科研人員將基于北斗精準導(dǎo)航與高分辨率遙感集成技術(shù)，提升海洋牧場智能管控與少人化精準協(xié)同作業(yè)水平，構(gòu)建科學(xué)選址—規(guī)劃布局—生境修復(fù)—資源養(yǎng)護—安全保障—融合發(fā)展全產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈條，實現(xiàn)海洋牧場構(gòu)建原理、技術(shù)、裝備、模式等自主創(chuàng)新，拓展牧場建設(shè)新空間，打造“北斗+海洋牧場”的全域型海洋生態(tài)牧場。
走向深藍的號角已經(jīng)吹響，全域型海洋生態(tài)牧場的畫卷已經(jīng)展開。未來更加可期！
《光明日報》（ 2022年05月31日?01版）
光明日報記者?崔興毅
說起“天宮課堂”，大家不會陌生——花形折紙在水膜里的緩緩“盛開”、泡騰片放入藍色水球的神奇一幕、奇思妙想碰撞的天地互動……傳道授業(yè)“天上來”，這場長時間的天地“視頻通話”是怎樣實現(xiàn)的？
“我們在天地之間打造了一條高效、穩(wěn)定的通信傳輸‘天路’！”中國電科測控專家陳建民介紹，在測控站、中繼衛(wèi)星系統(tǒng)中，中國電科從不同維度編織了一條全覆蓋的航天測控通信網(wǎng)，與架設(shè)在太空中、距地球3.6萬公里的中繼衛(wèi)星組網(wǎng)運行。“天宮課堂”的圖像和聲音，就是由測控站收下來，“送”到我們眼前的。
聲像傳輸只是“開胃菜”，航天測控系統(tǒng)的神功可大著呢！
比如，已成功落火并持續(xù)開展探測活動的火星探測器“天問一號”。它距地球幾億公里，卻能精準接收地面指令，順利完成每一次動作。
這穿越天地間的“令”和“行”，都要靠航天測控系統(tǒng)來支撐，而整個過程就像“打電話”。
再以神舟十三號載人飛船為例。地面測控站通過無線電波，發(fā)出“你在哪”的“問詢”，神舟十三號通過接收機接收到這個信號，并通過應(yīng)答機以無線電波的形式，向地面測控站進行反饋。通過無數(shù)次這樣的問答，技術(shù)人員可以準確知曉神舟十三號的高度、具體位置、飛行軌跡，并指導(dǎo)它完成飛行、變軌、對接等一系列動作。
現(xiàn)在，月球和火星探測是國際深空探測的重頭戲。要想更好讀懂“星月故事”，除了“做客”參觀，坐地“遙感”也很重要。作為地球與深空探測器聯(lián)系的唯一紐帶，測控大家族中的深空探測測控系統(tǒng)正大顯身手。
為完成首次火星探測任務(wù)，我國于2020年在新疆喀什地區(qū)完成了4副35米口徑天線組陣深空測控系統(tǒng)的建設(shè)，建成亞洲最大70米口徑全可動天線。這讓我們具備了穩(wěn)定接收微弱人造數(shù)據(jù)信號和感知極微弱宇宙自然天體輻射電磁波的能力，實現(xiàn)了宇宙深空探測器遙感數(shù)據(jù)接收和射電天文觀測科學(xué)研究，極大助力“天問一號”科學(xué)數(shù)據(jù)的接收。
要知道，在執(zhí)行任務(wù)的過程中，每一個測控站都不是單獨行動。它們密切配合，確保飛行器一直在可視范圍內(nèi)，并且以接續(xù)傳遞的方式，無死角捕獲飛行器的位置和狀態(tài)?？梢哉f，這是一場精湛的技術(shù)接力，需要密切協(xié)同配合。
作為航天測控通信系統(tǒng)總體研制單位，中國電科牽頭研制了喀什、佳木斯以及南美地區(qū)等地的系列深空測控站。在執(zhí)行航天任務(wù)時，技術(shù)專家就要分赴海內(nèi)外，在測控站外場長時間駐守，對設(shè)備進行維護、升級，不分晝夜，經(jīng)受戈壁、海浪、異國等種種考驗，直到收到發(fā)射成功的消息后，他們才能放下那顆懸著的心。
遙望星河，心系蒼穹。正是有了這些太空“守望者”，我們才有可能不斷揭開宇宙的神秘面紗。
《光明日報》（ 2022年05月19日?01版）
【曬曬咱的國之重器27】
光明日報記者?陳海波
逝者如斯夫，不舍晝夜。對于兩千多年前的古人來說，時間就是晝夜交替。對于今天的科學(xué)家而言，時間是原子的“跳動”。
在中國計量科學(xué)研究院，有一種特殊的計時設(shè)備——鍶原子光晶格鐘。它以鍶原子的躍遷頻率作為時間計量標準。而且，可以把時間測量的準確度提高到35億年不差一秒。
時間這么精確有什么用？大有用處！而且，科技越發(fā)展，用處越大！
就拿已深入每個人生活的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來說，精密時間測量發(fā)揮了重要作用。導(dǎo)航系統(tǒng)需要多顆導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)運行，每顆衛(wèi)星上都放置有特殊的高準確度的鐘，將時間發(fā)送到地面。科研人員根據(jù)接收到不同衛(wèi)星信號的時間差和坐標，計算出地面的具體位置。在這個過程中，時間越精確，時間差的測量誤差就越小，定位的準度就越高。
中國計量院時間頻率研究所所長房芳告訴記者，高精度的時間測量還在5G通信、航天發(fā)射和測控、智慧城市等領(lǐng)域有著不可替代的作用。
不過，要實現(xiàn)高精度的時間測量，并不容易。在很長的歷史里，人類計時一直用的是天文秒。就是將地球自轉(zhuǎn)的周期等分為86400份，據(jù)此得到秒長。天文秒取決于地球運動的周期，會隨地球運動速率的變化而變化，不夠穩(wěn)定，這自然也會影響其準確度。
隨著量子物理的發(fā)展，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些量子現(xiàn)象的穩(wěn)定性遠遠優(yōu)于天文現(xiàn)象，非常適合作為時間頻率基準，于是提出原子秒，并將其定義到銫-133原子躍遷頻率上，即銫-133原子振蕩91億9263萬1770次為1秒。中國計量院研制的銫原子噴泉鐘，準確度達到6000萬年不差一秒。
銫原子噴泉鐘屬于微波鐘，它采用的是原子躍遷吸收微波波段的頻率。“而鍶原子光晶格鐘的光學(xué)頻率比微波頻率更穩(wěn)定，穩(wěn)定度提高后，準確度也相應(yīng)會提高，因此其準確度可以高幾個量級?！狈糠冀忉?，這種基于光學(xué)頻率的原子鐘又被稱為光鐘。
中國計量院從2005年開始自主研制鍶原子光晶格鐘，并不斷改進，相對頻率準確度目前可達到10-18秒，相當于35億年不差一秒，未來還可能提高到上百億年不差一秒。
目前，科學(xué)界正在探討未來進一步修改秒的定義的方案，使時間測量更精準。鍶原子光晶格鐘等光鐘，頻率更穩(wěn)定，測量的結(jié)果也更準確，為進一步修改秒定義提供了現(xiàn)實可能性。
當然，光鐘更加直接的作用，是作為時間頻率計量的基準。鐘表走得快了還是慢了，必須有一個最終的參照，光鐘就承擔這樣的角色。
光鐘還可以用來探測引力波。引力波出現(xiàn)時會改變引力勢，而引力勢會改變光鐘的頻率。光鐘的準度越高，越有利于探測引力波。此外，光鐘在驗證相對論、檢驗物理常數(shù)變化、發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)等前沿物理領(lǐng)域都可以發(fā)揮重要作用。
逝者如斯夫，我們的科研人員正在為實現(xiàn)更精準的時間測量而不舍晝夜地工作著。
《光明日報》（ 2022年05月07日?01版）
光明日報記者 張亞雄
2017年5月5日14時許，上海浦東國際機場，世界的目光聚焦于此。
引擎轟鳴、啟動滑行，機頭昂起、直插云霄，鯤鵬振翅、一飛沖天……
15時19分，伴隨著飛機發(fā)動機漸近的轟鳴和人群中激情如火的歡呼，一架后機身被天空藍色與大地綠色包裹著的客機舒展雙翼，穩(wěn)穩(wěn)地降落在上海浦東國際機場第四跑道上。
一個歷史性的時刻就此定格。中國自主研制的C919大型客機首飛成功！
歷經(jīng)多年設(shè)計研發(fā)，國產(chǎn)中程干線客機終于破繭成蝶，翱翔藍天。
從此，萬里碧空，多了一款屬于中國的完全按照世界先進標準研制的大型客機！這是我國大型客機項目取得的重大突破。
為什么取名C919？
它的全稱是“COMAC919”（飛機主制造商中國商飛公司的英文名稱簡寫）?！癈”是“COMAC”的第一個字母，也是中國的英文名稱“CHINA”的首字母；第一個“9”，寓意經(jīng)久不衰、持久耐用；“19”則代表最大載客量為190座。合起來，就代表著中國一款持久耐用的190座民用客機。
從1970年我國自主研制的“運十”飛機立項，到2017年C919首飛成功，歷經(jīng)47個春秋，中國人的“大飛機夢”終于成真。
飛機設(shè)計有多難？在“運十”飛機副總設(shè)計師程不時看來，研制飛機，就猶如譜寫一首自己的歌。而C919并非循著前人的曲子填詞，而是重新根據(jù)需求創(chuàng)作新曲。
2008年中國商飛公司成立后，從初步設(shè)計到詳細設(shè)計再到機體制造，C919走過了7個年頭。2000多份機翼圖紙，機頭、機身、機翼、翼吊發(fā)動機等一體化設(shè)計，近200項專利申請，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的干線飛機C919，全部設(shè)計均由中國人自己的團隊自主完成。
“大飛機是我們建設(shè)創(chuàng)新型國家的一個標志性工程，也是一個國家裝備制造業(yè)的標志?！敝袊こ淘涸菏俊919大型客機首飛放飛評審會評審委員會主任張彥仲說，“C919大飛機的研制，不僅僅是一個飛機本身，它可以帶動材料、裝備制造、電子系統(tǒng)、信息等一系列產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！?/p>
的確，在C919研制過程中，我國大型客機技術(shù)創(chuàng)新體系逐步形成，吸引和帶動了多所高等院校和多家企業(yè)參與大型客機項目研制——5個大類、20個專業(yè)、6000多項民用飛機技術(shù)，C919的設(shè)計研制，帶動了我國技術(shù)、材料、工藝的群體性突破。
C919有何驕人之處？與同類型飛機相比，它在安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性、舒適性方面特色突出——
“采用先進的氣動設(shè)計，氣動阻力比同類型飛機小”；
“安全性大家最關(guān)心。它完全按照國際適航標準設(shè)計，確保了安全性”；
“與同類型150座級飛機相比，經(jīng)濟性能更好，因采用了先進的動力系統(tǒng)，它排放的尾氣和噪聲，比現(xiàn)有飛機要低50%以上?！睆垙┲偃鐢?shù)家珍。
“大飛機創(chuàng)造了一個大時代。”中國民用飛機設(shè)計專家、中國商飛公司專家咨詢組成員吳興世說。完成立項論證、可行性論證、預(yù)發(fā)展階段工作，轉(zhuǎn)入工程發(fā)展階段，C919，正迎來蓬勃發(fā)展的春天。
《光明日報》（ 2022年05月03日?01版）
光明日報記者?齊芳
這是一條能游弋于萬米海底的“中國魚”。
身長3.8米，橘色的魚背、黃色的魚腹，一雙大眼睛明亮有神！
要問它是誰？它就是我國自主研發(fā)的全海深自主遙控潛水器——“海斗一號”。
水深范圍從6000米到11000米左右的深?？臻g，被科學(xué)家稱作“海斗深淵”，是人類了解不多的神秘世界，是地球上最深的海洋區(qū)域。海斗深淵究竟什么樣？什么樣的生物生存在那里？生態(tài)環(huán)境如何？藏著哪些資源……探知這些問題，絕不僅僅是為了滿足人類的好奇心。
中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所研究員彭曉彤曾這樣寫道：“以深淵進入技術(shù)、深淵探測技術(shù)為代表的深海技術(shù)，代表了當前國際深海工程技術(shù)的頂級水平；以深淵地學(xué)、深淵生命科學(xué)為代表的深淵科學(xué)研究，代表了當前國際深?？茖W(xué)研究的最新前沿?！?/p>
頂級水平！最新前沿！可想而知，探索海斗深淵有多難。
通信、控制、材料……處處是難題，最難的，是如何克服深海壓力。因為，海水深度每增加10米，壓力就會增加一個大氣壓。這意味著，在萬米海底，一個手指甲蓋大小的面積就要承受一噸重量。
但，這是建設(shè)海洋強國必須要征服的高峰。在“十三五”國家重點研發(fā)計劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點專項的支持下，中國科學(xué)院沈陽自動化所聯(lián)合國內(nèi)十余家科研單位，用近4年的時間協(xié)同攻關(guān)，終于“啃”下了這塊硬骨頭！
“海斗一號”在中國國內(nèi)首次采用全海深高精度聲學(xué)定位技術(shù)和機載多傳感器信息融合技術(shù)，能夠滿足科學(xué)研究的多種需求。
它有靈活的手臂——具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全海深電動機械手，能抓取、能布放、能采樣；
它還能“看”——通過高清攝像系統(tǒng)等設(shè)備，人類終于可以看清海斗深淵的真實面貌。
2020年5月，“海斗一號”首探馬里亞納海溝。10884、10907、10802、10863……這些數(shù)字不僅代表著一次次被打破的無人潛水器世界紀錄，更顯示出“海斗一號”卓越的穩(wěn)定性。它獲取的樣品與影像資料為我國科學(xué)家深入研究海底世界提供了寶貴的一手資料，至今仍在產(chǎn)出科研成果。
2021年10月，“海斗一號”再探馬里亞納海溝，在萬米海底工作的航時、航程以及連續(xù)坐底工作時間等多項技術(shù)指標取得重要突破，首次在國際上實現(xiàn)對馬里亞納海溝挑戰(zhàn)者深淵西部凹陷區(qū)進行大范圍、全覆蓋巡航探測。
中國科學(xué)院沈陽自動化研究所副所長李碩說：“‘海斗一號’連續(xù)萬米深潛與科考應(yīng)用的成功，標志著我國無人潛水器技術(shù)與裝備進入全海深探測與作業(yè)應(yīng)用的新階段，標志著我國在全海深無人潛水器領(lǐng)域邁向國際領(lǐng)先水平。”
后續(xù)任務(wù)緊鑼密鼓。李碩說：“除了按計劃執(zhí)行深淵科考任務(wù)，我們也將進一步提升‘海斗一號’的智能化水平和科考應(yīng)用能力，為推進國家深遠海戰(zhàn)略發(fā)展作出更大貢獻?！?/p>
“海斗一號”的故事還將繼續(xù)，未來更加可期！
《光明日報》（ 2022年04月29日?01版）
光明日報記者 楊 舒
清明一過，73歲的山西翼城老農(nóng)劉懷智從墻上取下一袋珍珠玉米“老種子”，又要開始播種了。
產(chǎn)量不高，格外“嬌氣”，這把不起眼的小粒玉米，整個翼城只有他家還在種，卻讓第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查的科研人員如獲至寶。
“這是一個珍貴的地方品種，至少有100年歷史。經(jīng)過鑒定，爆米花率達到99%以上，粒粒都能爆開，品相優(yōu)于當前主流品種，極具開發(fā)價值，能夠保留下來是非常小概率的事件！”中國科學(xué)院院士錢前說。
如今，這把瀕臨消失的種子有了安全的家——
2021年9月，國家農(nóng)作物種質(zhì)資源庫新庫在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院建成，并投入試運行。作為全球單體量最大、保存能力最強的國家級種質(zhì)庫，這里可以收藏各類珍貴的農(nóng)作物種子等品種資源150萬份，貯藏壽命最長可達50年，作為保障糧食安全的戰(zhàn)略資源，堪稱種子的“諾亞方舟”。
小小種子，為什么要精心保護？
1954年，孢囊線蟲病使美國大豆產(chǎn)業(yè)遭遇毀滅性打擊，該國科學(xué)家從種質(zhì)資源庫中“翻箱倒柜”，找到了20世紀初從中國收集到的獨特品種——北京小黑豆，正是利用其中特有的抗病基因，最終培育出的大豆新品種才令產(chǎn)業(yè)得以復(fù)蘇。
高產(chǎn)、抗病、抗旱、耐鹽堿……多種多樣的農(nóng)作物種子蘊含著巨量的遺傳基因，成為培育農(nóng)作物新種的堅實“素材庫”，然而，許多像珍珠玉米這樣的品種正在加速消失，種質(zhì)資源庫應(yīng)運而生。
但一份種子想要入庫，可不是件容易事。
每一個品種都要先經(jīng)田間種植“考驗”2到3年，在確認其特點與庫內(nèi)種存在顯著差異后，才可被“收編”。入庫后的種子，又要經(jīng)過仔細“體檢”，通過處理、清選、生活力檢測、干燥等十多道“關(guān)卡”，最終裝瓶密封。
這些種子將被保存在不同條件的庫里：在-18℃、濕度低于50%的低溫庫，含水量5%～8%的農(nóng)作物種子將就此“沉睡”，壽命可從1～2年延長到數(shù)十年，喚醒后發(fā)芽率仍在九成以上；在試管苗庫，草莓、香蕉、馬鈴薯等幾乎不用種子種植的作物以莖尖作為保存材料，在試管中可一待數(shù)月；在超低溫庫，-196℃的液氮則能讓作物組織迅速進入冷凍休眠，就像給生長按下了暫停鍵，幾十年后取出，依然可以活力不減。此外，這里還以DNA的方式保存著一些特有、珍稀、瀕危、野生的作物遺傳資源。
不僅如此，帶有視覺識別功能的機器人滾筒輸送線實現(xiàn)了種子的快速存取，感知氣味的電子傳感器可以隔空分辨種子的代謝變化，監(jiān)測在庫種子的活力……智能化、信息化來相助，讓科研人員“穿著棉大衣、登梯爬高存種子”的歷史一去不復(fù)返。
新中國成立以來，我國先后啟動了三次全國性的農(nóng)作物種質(zhì)資源征集，但直到1986年，才建成自己的國家作物種質(zhì)庫（老庫）。早年間，種子只能裝進紙袋或布袋、放在木頭抽屜柜里貯存，保存壽命通常只有兩到三年。
一晃30多年，誰能想到，如今，我國國家農(nóng)作物種質(zhì)資源庫已保存種質(zhì)資源總量突破52萬份，位居世界第二。而其中約28萬份資源已經(jīng)在野外、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上消失或絕種，庫中所藏，已是“絕版”。
在錢前看來，國家農(nóng)作物種質(zhì)資源庫是保障國家糧食安全的大國重器，是作物種質(zhì)資源的“人才庫”，也是打贏種業(yè)翻身仗的“彈藥庫”。
依靠這些珍貴的種質(zhì)資源，科學(xué)家們正通過雜交、分子設(shè)計等手段，將優(yōu)異的農(nóng)作物基因結(jié)合在一起，最終育出突破性的新品種，讓中國人用自己的手攥緊中國種子，端穩(wěn)中國飯碗。
《光明日報》（ 2022年04月22日?01版）
光明日報記者 鄧暉
這里是垂直巖石覆蓋厚度達2400米的“極深地下”！
這里是世界上最“黑”的房子！
在這個深藏于四川涼山彝族自治州，錦屏山交通隧道中部地下的“黑”房子里，伴隨著原子核信號放大后的微微閃光，科研人員在不間斷運行的儀器旁凝神尋找、捕捉。
這里，就是中國錦屏地下實驗室。
科研人員每時每刻的工作就是“找東西”。他們在找什么？
找宇宙中最“弱”的光——暗物質(zhì)，一種一直沒有被“看見”，卻在物質(zhì)起源和宇宙演化過程中具有重要地位的物質(zhì)。
如果把宇宙全貌比作一片海洋，到目前為止，人類礙于有限的理解和觀察手段，還只是在探索這片“海洋”的一小部分。天文學(xué)的眾多觀測數(shù)據(jù)表明，暗物質(zhì)約占整個宇宙物質(zhì)質(zhì)量的85%。但，它看不見、摸不著，幾乎不和任何物體發(fā)生作用。
為了捕捉到這神秘又“靦腆”的暗物質(zhì)，21世紀以來，國際上相繼開展了20多個探測實驗。人們相信：誰先揭開它的面紗，誰就將促成人類對物質(zhì)世界和宇宙認識的又一次重大飛躍。
當前，暗物質(zhì)探測方法大體分為“上天”“入地”和“人造暗物質(zhì)”三類：“上天”指間接探測實驗，為減少地球大氣層的干擾，通常在太空進行；“入地”指直接探測實驗，為減少宇宙線的干擾，通常在地下實驗室進行；“人造暗物質(zhì)”指加速器實驗，即通過普通粒子的對撞來產(chǎn)生暗物質(zhì)粒子，主要在歐洲核子中心的大型強子對撞機上進行。
中國錦屏地下實驗室開展的研究就屬于“入地”。
在這里，2400米的巖石隧道就像一個暗室，牢牢地把宇宙射線的噪聲擋住。與國際上其他地下實驗室相比，這里巖石覆蓋最深，宇宙線通量最小，可用空間最大，并且具備交通便捷、電力及水源充足的優(yōu)勢。
2010年12月12日，“中國錦屏地下實驗室”揭牌并投入使用，標志著中國擁有了世界一流的潔凈的低輻射研究平臺。隨后，清華大學(xué)牽頭的盤古計劃（CDEX）高純鍺暗物質(zhì)實驗和上海交通大學(xué)牽頭的熊貓計劃（PandaX）液氙暗物質(zhì)實驗項目入駐。
“類似于‘等暗物質(zhì)自投羅網(wǎng)’?！鼻迦A大學(xué)工程物理系教授、CDEX暗物質(zhì)實驗負責人岳騫介紹，在這個極度安靜的實驗室里，兩支團隊所放置的探測器中的靶粒子會和暗物質(zhì)“相撞”，并從它們身上得到一點能量，而這個能量可以變成電離信號也可以變成熱振動信號，或是閃爍光信號?？茖W(xué)家們可以把暗物質(zhì)粒子和普通物質(zhì)相互作用后的各種參數(shù)都記錄下來，從中統(tǒng)計規(guī)律，再利用這些蛛絲馬跡一點點拼湊出暗物質(zhì)的信息。
事實上，暗物質(zhì)和普通物質(zhì)相撞的概率極低?？茖W(xué)家們可不是守株待兔。
4000立方米的實驗室一期里，每一個實驗環(huán)節(jié)的精心設(shè)計，每一位科研人員的分秒必爭，都向著兩個目標奔赴——增效，千方百計提升暗物質(zhì)的碰撞信號；降本，絞盡腦汁屏蔽背景的干擾信號。
成果接二連三。2013年，CDEX合作組發(fā)表了我國首個暗物質(zhì)直接探測實驗結(jié)果。2014年，給出點電極高純鍺暗物質(zhì)探測方面國際最靈敏實驗結(jié)果，這一結(jié)果利用相同探測技術(shù)，確定性地排除了美國CoGeNT實驗組給出的暗物質(zhì)存在區(qū)域。近兩年，雖然在中國錦屏地下實驗室的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設(shè)施”還在緊鑼密鼓的建設(shè)過程中，但兩個實驗組持續(xù)取得新突破，在暗物質(zhì)年度調(diào)制、暗光子、軸子等不同暗物質(zhì)模型下給出了一系列國際先進成果，保持國際“并跑”。
眼下，正在建設(shè)的二期實驗空間將增加到30萬立方米。更多科研團隊正摩拳擦掌，等待進入擴建后的這個極深地下實驗空間。
暗黑世界，只為那一眼“看見”！在這條路上，每一點執(zhí)著堅持后的發(fā)現(xiàn)都將使人類對物質(zhì)世界的認識更進一步，也必將在科學(xué)史上鐫刻下屬于中國科學(xué)家的一筆。
《光明日報》（ 2022年04月12日?01版）
光明日報記者 崔興毅
你可能一直對蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站、日本福島核事故心有余悸；你可能總會對與核有關(guān)的一切加一份小心——“安全嗎？”
但如果你認識“華龍一號”，你一定會放下?lián)?，給它一個大大的贊！
“華龍一號”是什么？
它是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代壓水堆核電創(chuàng)新成果。3月25日，“華龍一號”示范工程第2臺機組——中核集團福清核電6號機組正式具備商運條件。至此，“華龍一號”示范工程全面建成投運，我國核電技術(shù)水平和綜合實力躋身世界第一方陣。
我們?yōu)槭裁磳Α叭A龍一號”的安全性底氣十足？
那是因為，設(shè)計人員給它配備了世界上最堅固的盾牌——“雙層安全殼”！有了它，可以抵御17級臺風，可以應(yīng)對9級烈度地震的襲擾。而在反應(yīng)堆內(nèi)部，“華龍一號”創(chuàng)新性采用“能動與非能動相結(jié)合”設(shè)計理念，以非能動安全系統(tǒng)作為高效、成熟、可靠的能動安全系統(tǒng)的補充，層層布置，縱深防御，抗震能力大幅提升。
“可以說‘華龍一號’具有目前人類對核電最高級別的安全防護，能夠確保我們不會發(fā)生類似于福島這樣的核事故?！敝泻思瘓F華龍一號總設(shè)計師邢繼言辭肯定。
不僅安全性高，“華龍一號”的發(fā)電能力也不容小覷。目前，“華龍一號”福建福清核電5、6號兩臺機組，每年能發(fā)電接近200億度。
“200億度”，這是什么概念？
讓我們以三峽大壩來舉例——平均年發(fā)電量900億度。這樣看，建造9臺“華龍一號”，就能抵得上一個三峽大壩。而且，水力發(fā)電受自然環(huán)境影響，在豐水期與枯水期的效能截然不同，核電則能日夜不停地提供電力，不受季節(jié)和地域限制。
“200億度，還相當于每年減少標準煤消耗624萬噸、減少二氧化碳排放1632萬噸，相當于植樹造林1.4億棵，對實現(xiàn)我國雙碳目標意義重大?！毙侠^說。
要知道，設(shè)計建造核電站可不是個簡單的事。這樣一個極其復(fù)雜的超級工程，涵蓋上千個系統(tǒng)，僅設(shè)計圖紙就超十萬張，每更改一個數(shù)據(jù)，就意味著需要重新進行一輪分析計算。也正因此，國際上大部分三代核電機組的首堆建設(shè)都曾陷入拖期泥潭。
但“華龍一號”卻創(chuàng)造了建設(shè)工期的世界紀錄——以68個月的最短周期，打破“首堆必拖”的魔咒，成為全球首個按期投產(chǎn)的三代核電首堆。
“華龍一號”能按期推進，秘籍就藏在中國30余年不間斷建設(shè)核電的積淀里——
“‘華龍一號’中的全新設(shè)計，可以說是革命性的，沒有任何現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒，怎么辦？”
“對于設(shè)計上的改進，以前的整個試驗方案都行不通了，怎么辦？”
“試驗方案有幾種，用哪種最合適？”
為了找到這一系列問題的答案，中國核電人一次次推演論證、又一遍遍調(diào)整甚至推翻，合力闖過技術(shù)難關(guān)。
“我們深信，為華龍拼命一點都不苦，看不到核電自主創(chuàng)新的出路，才是真的痛苦！”“華龍一號”福清5、6號機組總工程師魏峰如此感嘆。
的確，假如“華龍一號”會說話，它會告訴你一個關(guān)于核電自主創(chuàng)新夢想成真的傳奇故事。
從過去建設(shè)核電站用的地板磚、水泥都要從國外進口，到現(xiàn)在的三代核電“中國芯”“能動＋非能動相結(jié)合”安全技術(shù)、綜合性熱工水力試驗平臺……716件國內(nèi)專利、80件國外專利，覆蓋設(shè)計、制造、建設(shè)、調(diào)試等全部領(lǐng)域，只為核心關(guān)鍵設(shè)備不受制于人。
如今，“華龍一號”作為我國核電走向世界的“中國名片”，已經(jīng)與巴基斯坦、阿根廷等60多個國家和地區(qū)達成合作進展。而作為全球市場接受度最高的三代核電機型之一，“走出去”的“華龍一號”收益相當可觀——每出口1臺，就相當于出口30萬輛汽車，能拉動裝備和設(shè)計超過百億元人民幣，全壽命周期超過千億元人民幣。
《光明日報》（ 2022年04月04日?01版）
光明日報見習記者?張曉華?光明日報記者?張蕾
你可能不知道，2017年9月25日至28日，當你打開微信，啟動頁面上的“地球”，正好是從我們的祖國上空拍攝的。
而地球的這張長焦特寫，出自目前最牛的靜止軌道“地球攝影師”——風云四號A星。
“風云”這個名字，你不該陌生。它是我國獨立自主研制的一套完整氣象衛(wèi)星系統(tǒng)。自1970年開始研制起，風云系列氣象衛(wèi)星從零起步、發(fā)展迅速，最終助力我國成為世界上少數(shù)同時擁有極軌和靜止軌道氣象衛(wèi)星的國家之一。
而風云家族可是個大家族。
截至目前，我國已成功發(fā)射“兩代四型”共19顆風云氣象衛(wèi)星。其中，風云一號和風云三號屬于極軌衛(wèi)星，它們通過南北兩極圍繞地球飛行，能夠進行全球觀測；風云二號和風云四號屬于靜止軌道衛(wèi)星，它們始終和地面保持相對靜止，用于對我國及周邊區(qū)域進行氣象探測。
天氣預(yù)報、氣候預(yù)報、災(zāi)害監(jiān)測、科學(xué)研究，在眾多重要領(lǐng)域，風云家族成員個個身手不凡，業(yè)務(wù)覆蓋近百個行業(yè)，能持續(xù)為全球118個國家和地區(qū)提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務(wù)，難怪被稱為“百姓星”“中國星”。
風云家族的每個成員都身懷絕技。
2021年7月1日，為慶祝中國共產(chǎn)黨成立100周年大會提供精準氣象預(yù)報；兩個半月后，陜西“十四運”開幕式結(jié)束10分鐘后大雨如注……中國航天科技集團八院風云四號氣象衛(wèi)星產(chǎn)品保證經(jīng)理陳曉杰說：“這些‘分鐘級’的氣象保障服務(wù)都有賴于2021年6月3日發(fā)射的風云四號B星，它搭載的快速成像儀衛(wèi)星載荷可以實現(xiàn)1分鐘間隔250米分辨率的高時空觀測，能為精細化監(jiān)測以及人影作業(yè)的準確實施提供有力支撐?！?/p>
參加“十四運”氣象服務(wù)的還有被稱為“黎明星”的風云三號E星：它在晨昏時間進行觀測，可彌補全球數(shù)值天氣預(yù)報6小時同化窗口內(nèi)衛(wèi)星觀測資料的空白，有效提高天氣預(yù)報的精度和時效；它搭載的微光觀測設(shè)備，在光線不足的情況下也可“看得清”地球上的風起云涌；它攜帶的太陽全能譜觀測儀，可實現(xiàn)對日冕層的全能譜觀測，這是對地球環(huán)境影響最直接的太陽外部結(jié)構(gòu)，將為科學(xué)家理解地球氣候和天氣變化的原因提供更全面的資料。
我們再說說微信啟動畫面的“拍攝者”——風云四號A星。它對我國及周邊區(qū)域每5分鐘成像一次，最高分辨率為500米；在國際上首次實現(xiàn)垂直探測儀器和成像觀測儀器同臺工作，一顆星做了別的國家兩顆衛(wèi)星的工作，被稱為中國氣象衛(wèi)星界的“實力擔當”。
風云家族的未來可宏大呢！
據(jù)悉，2035年前，我國將建成第三代風云氣象衛(wèi)星綜合觀測體系，實現(xiàn)星地—星間協(xié)同智慧觀測，全球觀測數(shù)據(jù)獲取和處理時效將達到1小時以內(nèi)?！暗谌鷼庀笮l(wèi)星將實現(xiàn)精準預(yù)報，滿足全要素、精細化氣象觀測需求，在氣象預(yù)報、氣候預(yù)測、大氣化學(xué)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測以及防災(zāi)減災(zāi)等應(yīng)用領(lǐng)域起到主導(dǎo)作用?！敝袊教炜萍技瘓F八院風云三號衛(wèi)星總體主任設(shè)計師陳曉飛描繪的藍圖令人振奮。
大千世界，氣象萬千，且看“風云”如何變幻……
《光明日報》（ 2022年03月23日?01版）
光明日報記者?張蕾
照顧300多頭駱駝在大漠戈壁中“閑庭信步”，會是什么感覺？
曾經(jīng)，這是牧民巴都瑪拉最艱巨的任務(wù)——每天騎著摩托車在沙漠里漫無目的地找放養(yǎng)的駱駝，一找就是一天。
而今，一款“神器”讓巴都瑪拉如獲至寶——給駱駝戴上北斗定位項圈，通過手機可以遠程實時掌握駱駝群的位置和移動速度?！斑^去找駱駝每天要跑幾十里地甚至更遠，現(xiàn)在有了這個寶貝，找駱駝輕松了，不用在沙漠中奔波受苦?！卑投棘斃_心地說。
巴都瑪拉口中的這個寶貝，正是北斗，全稱為“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”。
中國人對于“北斗”的信賴由來已久。北斗星，猶如茫茫蒼穹中的一座燈塔，在暗夜中指引方向，于星際間探索未知——也正因此，我國將自主研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)命名為“北斗”。
2020年6月23日9時43分，北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，約30分鐘后進入預(yù)定軌道。至此，中國北斗工程完成了“三步走”，55顆導(dǎo)航衛(wèi)星在浩渺太空“織”出一盤“大棋局”。
殊不知，為了這盤“大棋局”，數(shù)十載里，千軍萬馬闖過了千難萬險，付出了千辛萬苦。
北斗棋局，始于20世紀后期。
棋路清晰“三步走”：“2000年年底，建成北斗一號系統(tǒng)，向中國提供服務(wù)；2012年年底，建成北斗二號系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務(wù)；2020年中期，建成北斗三號系統(tǒng)，向全球提供服務(wù)。”北斗一號衛(wèi)星總設(shè)計師、中國工程院院士范本堯回憶。
棋局之高明，范本堯更是如數(shù)家珍：“首次成功采用由‘3顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星+3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星+24顆中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星’組成的多軌混合星座，大大提高了我國周邊地區(qū)的定位精度，以及導(dǎo)航系統(tǒng)自身的健壯性和生存能力；首次成功采用RDSS+RNSS導(dǎo)航雙體制，不僅讓導(dǎo)航系統(tǒng)有了備份，還擁有報文通信功能；部分衛(wèi)星首次使用激光星間鏈路，在高、中、低軌星座間以及地面站間形成通信鏈路，不僅提高了導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度，還解決了在國外無法建站的難題；衛(wèi)星部件100%實現(xiàn)國產(chǎn)化，特別是自主研制出星載高精度原子鐘，打破了核心部件長期依賴進口、受制于人的局面……”
更難能可貴的是，以自力更生為風骨、自主創(chuàng)新為靈魂的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，始終將服務(wù)全球、造福人類作為初心與使命。
廣袤原野，定位“神器”可以助力牧民智慧放牧；田間地頭，高精度技術(shù)能幫助農(nóng)民起壟、播種、噴藥、收獲。還有我們?nèi)粘Ｉ钪械臅r時處處：當你想找“小黃車”時，當老人走失、驢友迷路時；當然，還有民航、海事、全球搜救的關(guān)鍵時刻……自建成開通以來，北斗系統(tǒng)運行穩(wěn)定且性能不斷提高，持續(xù)滿足著全球用戶的需求，成為我國積極推動構(gòu)建人類命運共同體的生動案例。
如今，北斗系統(tǒng)的規(guī)模應(yīng)用已進入市場化、產(chǎn)業(yè)化和國際化發(fā)展的關(guān)鍵階段。“目前，全球一半以上的國家和地區(qū)都在使用北斗產(chǎn)品?！北倍沸l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計師、中國工程院院士楊長風說。
仰望星空，北斗璀璨，浩渺的星河從未離我們?nèi)绱酥?。中國的北斗，世界的北斗，一流的北斗——這是北斗系統(tǒng)不變的初心，更是時代賦予中國的歷史使命。
《光明日報》（ 2022年03月21日?01版）
光明日報記者 楊舒
距離地面500公里左右的太陽同步軌道上，來自中國的“悟空”正在遨游。
每天，這顆1米見方的小小衛(wèi)星繞地飛行大約15圈，用“火眼金睛”努力探測著宇宙高能粒子的蹤跡。
這只“孫猴子”到底在找什么？
其實，浩瀚的銀河系中，除了恒星、行星等這些我們?nèi)庋劭梢姷奶祗w，還可能存在許多看不見的暗物質(zhì)?？茖W(xué)家們推測，它們不發(fā)光、也基本不與其他物質(zhì)有相互作用，在一般光學(xué)手段觀測下，猶如“隱身”。
不過，當一對暗物質(zhì)粒子偶然碰撞時，可能會湮滅，并放出電子、正電子和伽馬射線等高能粒子。如果能夠精確“捕捉”到這些粒子的信息，就可能反推出暗物質(zhì)存在的蛛絲馬跡。
2021年9月7日，“悟空”號暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星首批伽馬光子科學(xué)數(shù)據(jù)向全球公開。自2015年12月17日成功飛天，“悟空”一次次所發(fā)布的寶貴數(shù)據(jù)令世界矚目，推進著人類對宇宙的進一步認識。
這只“孫猴子”到底長什么樣？
這顆由中國科學(xué)院研制生產(chǎn)的衛(wèi)星，體積比一張辦公桌大不了多少，像一個倒立的銀白色四層蛋糕，有效載荷卻達到1.4噸，內(nèi)部集成了近8萬路電子學(xué)信道。從上到下，“悟空”裝備有四大探測器：塑閃陣列探測器、硅陣列徑跡探測器、BGO（鍺酸鉍）量能器和中子探測器。其中，BGO量能器包含300多根60厘米長的鍺酸鉍晶體。這些漂亮的“水晶棒”猶如孫悟空的“金箍棒”，對入射粒子的能量能進行極為靈敏的測量。
它的視力究竟要多強，才能稱得上“火眼金睛”？
據(jù)“悟空”號首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士常進介紹，“悟空”號是世界上迄今為止觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的空間宇宙線探測器，也是我國第一顆空間天文衛(wèi)星。它平均每秒就能“捕捉”60個高能粒子，可以對GeV到數(shù)十TeV量級之間的電子、伽馬射線等宇宙線粒子進行測量。
這是什么概念？1GeV是10億電子伏特，1TeV是1000GeV，即1萬億電子伏特。而人眼所能接收到最敏感的可見光能量，僅僅約為2電子伏特。
飛行6年多，“悟空”號已經(jīng)完成全天區(qū)掃描超過11次，獲取了百億個高能宇宙射線事件。每天清晨和傍晚，這只“孫猴子”都會飛過中國的上空。位于北京密云、新疆喀什和海南三亞等處的接收站每天接收著“悟空”號傳回的數(shù)據(jù)，透過這些數(shù)據(jù)，暗物質(zhì)的面紗已陸續(xù)被揭開……
2021年5月，“悟空”號團隊繪出迄今最精確的高能氦核宇宙線能譜，并觀測到能譜新結(jié)構(gòu)。這是“悟空”號繼精確測量電子能譜、繪制高能質(zhì)子宇宙線能譜后，第三次發(fā)布重要科學(xué)結(jié)果，標志著我國空間高能粒子探測已躋身世界最前列！
國際物理學(xué)界普遍認為，揭開暗物質(zhì)之謎，將是繼日心說、萬有引力定律、相對論及量子力學(xué)之后的又一次基礎(chǔ)科學(xué)變革。
踏入暗物質(zhì)探測競賽的前沿，中國科學(xué)家們相信，借助“悟空”“火眼金睛”的廣大神通，我們將可以窺見嶄新的宇宙面貌，離逮住那“看不見摸不著”的暗物質(zhì)，也許不遠了！
《光明日報》（ 2022年02月22日?01版）
光明日報記者?張翼
“受益無窮”還是“談核色變”？中間只隔著“安全”與“高效”兩個詞。
2020年9月28日，國家電力投資集團有限公司正式發(fā)布我國三代核電自主化標志性成果“國和一號”——通過三代核電自主化，我國正在實現(xiàn)對國際最高水平的趕超。
山東榮成的冬天，寒風凜冽，空氣濕冷。
“國和一號”拼裝現(xiàn)場，廖正友正在一項一項地進行著安全排查，不容放過任何一個細節(jié)。他是中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司國核示范工程項目部的安全員，更讓他引以為傲的是，他是“國和一號”締造者中的一員。
自2008年啟動項目研發(fā)，600多家單位、31000余名技術(shù)人員參與，累計形成知識產(chǎn)權(quán)成果超過7600項，設(shè)備國產(chǎn)化率超過90%……這，就是“國和一號”的簡歷。
這份簡歷的底紋，印著四個大字——自主創(chuàng)新?！啊畤鸵惶枴蚱屏硕囗棽牧霞霸O(shè)備制造技術(shù)壟斷，主泵、爆破閥、壓力容器、蒸汽發(fā)生器、堆內(nèi)構(gòu)件等關(guān)鍵設(shè)備材料全部實現(xiàn)自主化設(shè)計和國產(chǎn)化制造?！贝笮拖冗M壓水堆核電站國家科技重大專項總設(shè)計師、國家電力投資集團有限公司核能總工程師鄭明光語出豪邁。
但是，有誰知道，今天的這份豪邁緣自一個大門檻。
根據(jù)以前與外方的合作協(xié)議，只有電功率超過135萬千瓦，我國才能擁有三代非能動核電的自主知識產(chǎn)權(quán)。
135萬千瓦，對非能動安全和主要設(shè)備來說，就是那個大門檻?！斑@不是簡單的等比例放大，而是要具備自主設(shè)計、研制和試驗的能力——不掌握核心技術(shù)，這個大門檻就邁不過去?！编嵜鞴庹f。
于是，從核電“大動脈”主管道到“心臟”主泵，從“大腦”核設(shè)計與安全分析軟件到“中樞系統(tǒng)”核電儀控，再到電纜、儀表等遍布核島各處的“血管”“神經(jīng)”……三代核電自主化技術(shù)攻關(guān)團隊在關(guān)鍵核心技術(shù)上狠下功夫，一項項空白逐步掃清。
72小時、56個月、60年、900萬噸、153.4萬千瓦，它們之間有什么關(guān)聯(lián)？
它們，可以換算成“國和一號”安全、經(jīng)濟與環(huán)保的效果圖——采用非能動安全系統(tǒng)、事故后無須人工干預(yù)時間為72小時，建造周期56個月，電站整體和主體設(shè)備壽命60年，每年二氧化碳減排量約900萬噸，單機組發(fā)電功率153.4萬千瓦……
還有一個數(shù)字你該了解：核電技術(shù)從二代跨越到三代，安全水平提高100倍。
這是安全性質(zhì)的飛躍。那么，“國和一號”的安全性到底有多硬核？
讓我們用事實說話。
先看“國和一號”最外層的混凝土屏蔽廠房：僅厚度就有1.1米，采用獨特的SC特殊結(jié)構(gòu)，兩層鋼板內(nèi)部填充高性能、高強度的混凝土，縱使臺風、海嘯來襲，商用大飛機撞擊，它都巋然不動。
再看由4道屏障構(gòu)成的內(nèi)部安全保護：燃料芯塊、燃料包殼、一回路壓力邊界、鋼制安全殼，特別是直徑43米、高70多米的鋼制安全殼，仿佛一個巨大的膠囊型鋼鐵屏障，事故后可以將放射性物質(zhì)牢牢包裹住。
而作為三代非能動核電特殊標志的頂部“帽子”，實際上是一個大水箱，代表著最關(guān)鍵的核安全設(shè)計理念——不依賴外在動力源即可運行?！鞍寻踩到y(tǒng)的水箱放在高位，一旦發(fā)生事故時，水會在重力作用下流到反應(yīng)堆堆芯或安全殼表面，自動冷卻堆芯與安全殼系統(tǒng)，保證反應(yīng)堆堆芯與安全殼這道安全屏障不受損壞。”鄭明光介紹。
得三代先進核電技術(shù)“真經(jīng)”者，得清潔能源的未來！如今，國之重器“國和一號”的創(chuàng)新故事仍在上演，讓我們拭目以待。
《光明日報》（ 2022年02月11日?01版）
光明日報記者?齊芳
深冬寒夜，中國科學(xué)院大氣物理研究所2號樓816辦公室燈火通明。
楊東旭副研究員帶領(lǐng)課題組一直在忙——利用我國首顆全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星（碳衛(wèi)星）取得的觀測數(shù)據(jù)，他們在分析計算全球碳匯和碳排放時空分布的新結(jié)果，討論我國碳匯變化趨勢?！斑@能夠幫助我們了解這顆衛(wèi)星的優(yōu)勢和不足，以便優(yōu)化未來衛(wèi)星的設(shè)計”。
二氧化碳排放是地球變暖的元兇之一。誰排放了二氧化碳？排放了多少？這些二氧化碳又去哪里了？
這是科學(xué)研究需要回答的問題，是政策制定的科學(xué)依據(jù)，也是全球氣候變化國際談判中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)——
“碳衛(wèi)星”能夠幫助我們給出答案！
2016年12月22日，它在酒泉成功發(fā)射。它帶在“身上”的，有我國科研人員自主研發(fā)的高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測儀、多譜段云與氣溶膠探測儀等探測設(shè)備。這一下子，標志著我國在溫室氣體監(jiān)測領(lǐng)域達到了先進水平。
有了觀測數(shù)據(jù)只是第一步，接下來是數(shù)據(jù)的反演——
太陽輻射在大氣中是如何傳輸?shù)?？大氣散射、吸收有什么特征？中國科學(xué)院大氣物理研究所的科研團隊研制出了中國碳衛(wèi)星二氧化碳濃度反演算法，高精度模擬，精確地刻畫，這些問題，迎刃而解。
正因為有了這樣精度優(yōu)、效率高的算法，全球大氣二氧化碳含量的實時變化情況可以真實、客觀地反映出來，碳源匯的定量計算與監(jiān)測也有了依據(jù)。
這顆“碳衛(wèi)星”真是出手不凡：2017年9月，首幅全球二氧化碳分布圖問世，平均精度達到2.11ppm；2020年，中科院大氣物理所劉毅團隊改進了數(shù)據(jù)質(zhì)量和反演算法，將數(shù)據(jù)精度提升到1.5ppm，并獲得陸地生態(tài)系統(tǒng)日光誘導(dǎo)葉綠素熒光數(shù)據(jù)產(chǎn)品；2021年，獲取了中國“碳衛(wèi)星”首個全球碳通量數(shù)據(jù)集。
“這是一個里程碑式的結(jié)果，標志著我國具備了全球碳收支的空間定量監(jiān)測能力，是國際上繼日本、美國之后的第三個具備該技術(shù)的國家。”楊東旭自豪地說，這顆“碳衛(wèi)星”，讓我國科技工作者和相關(guān)部門能夠掌握第一手數(shù)據(jù)，增加了我國在氣候變化全球談判中的底氣。
工作還在繼續(xù)，正如劉毅所說：“我們希望能與其他國家合作形成碳衛(wèi)星‘虛擬星座’，聯(lián)合觀測大氣二氧化碳，為全球氣候變化提供更加豐富的監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時，我國新一代‘碳衛(wèi)星’的設(shè)計與研發(fā)已經(jīng)提上日程。這將助力我國實現(xiàn)‘雙碳’目標，也體現(xiàn)了一個大國的擔當。作為科研人員，我們深感使命光榮?！?/p>
《光明日報》（ 2022年02月08日?01版）
??【曬曬咱的國之重器16】
光明日報記者 詹 媛
身在洼地，卻能捕捉遙遠星系的極微弱信號。這是怎么做到的？
這，就是我國500米口徑球面射電望遠鏡——“中國天眼”（FAST）的過人之處！
它是世界最大單口徑射電天文望遠鏡，目之所及，即是“光年之外”；“功力”強大，洞悉深暗宇宙。
山廓作眼瞼，圈梁是眼眶，反射面板當眼球，饋源艙為瞳孔——高空看它，銀色巨“眼”，氣象非凡：它的口徑達500米，相當于30個足球場的接收面積，光反射面板就有4450塊；除了大，值得驕傲的還有，它是世界上靈敏度最高的射電望遠鏡。
眾所周知，天文學(xué)是一門高度依賴觀測設(shè)備的科學(xué)。沒有觀測設(shè)備，只能開展理論研究或者根據(jù)別人的資料進行研究。
現(xiàn)在好了！歷時22年，有了“天眼之父”南仁東傾畢生心血建成的“中國天眼”，“我們在國際天文學(xué)領(lǐng)域的地位不一樣了……在射電天文學(xué)領(lǐng)域，我們已經(jīng)進入第一方隊?！敝袊茖W(xué)院院士、FAST科學(xué)委員會主任武向平說。
引力理論、星系演化，乃至物質(zhì)和生命的起源，解鎖這些困擾人類已久的宇宙奧秘，“中國天眼”可以發(fā)揮什么作用？
來看看它的成績單吧！
正式驗收兩年來，已發(fā)現(xiàn)約500顆脈沖星，成為世界上發(fā)現(xiàn)脈沖星效率最高的設(shè)備?！拔覀冇行判乃褜さ?000顆脈沖星?！眹姨煳呐_首席研究員韓金林說，作為大質(zhì)量恒星死亡后的殘骸，脈沖星長期以來都是天文和物理的前沿研究領(lǐng)域，對其發(fā)現(xiàn)和研究，是國際上大射電望遠鏡關(guān)鍵科學(xué)目標之一。“中國天眼”，已經(jīng)成為世界上最強大的脈沖星搜尋利器！
年觀測時長超過5300小時，已遠超國際同行預(yù)期的工作效率；基于觀測數(shù)據(jù)發(fā)表的高水平論文達到120余篇……其中，快速射電暴（宇宙中最明亮的射電暴發(fā)現(xiàn)象）研究成果發(fā)表于國際科學(xué)期刊《自然》雜志，使得我國相關(guān)科研團隊迅速成為國際快速射電暴的核心研究力量。1月6日，《自然》雜志以封面文章形式發(fā)表“中國天眼”中性氫譜線測量星際磁場的重大進展，人類破解恒星誕生謎題又前進了一步。
按照科學(xué)目標和相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃，“中國天眼”還確立了多個優(yōu)先和重大項目，包括多科學(xué)目標漂移掃描巡天、中性氫星系巡天、銀河系偏振巡天、脈沖星測時、快速射電暴觀測等。
科技創(chuàng)新離不開國際合作和開放共享。
“中國天眼”在建設(shè)之初，即確立了按照國際慣例逐步開放的原則。從2021年3月31日向全球科學(xué)家開放觀察申請至今，“中國天眼”已收到全球共7216小時的觀測申請，最終，14個國家（不含中國）的27份國際項目獲得批準，并于2021年8月啟動。
好消息不斷——“中國天眼”正在考慮拿出1%的觀測時間對全國中小學(xué)生開放?！爸行W(xué)生可以提出好的科學(xué)想法，由專業(yè)天文學(xué)家?guī)椭麄儊韺崿F(xiàn)?！蔽湎蚱秸f。
洞悉宇宙，全人類將借助“中國天眼”，獲得更廣闊的視野。
《光明日報》（ 2022年01月25日?01版）
南極洲，一艘巨輪，身披中國紅，高昂起船首的破冰艏柱，犁開一條水道緩緩駛來。
這是中國“雪龍2”號！
2021年11月23日，中國第38次南極科學(xué)考察隊第二批101名隊員乘坐“雪龍2”號極地科學(xué)考察船，從上海啟程，開赴南極。自2019年7月交付使用以來，這艘我國首次自主建造的極地科考破冰船已歷經(jīng)多次大考，成為咱中國人探索極地的“神兵利器”。
南極，蘊含著無數(shù)科學(xué)奧秘，早在百年前，歐美國家就已紛紛邁出了科考的腳步。
但直到1984年，我國科學(xué)家才首次“出征”南極。彼時，沒有破冰船，僅靠普通船只開啟了步履維艱的極地探索。
9年后，我國從烏克蘭購買了一艘尚未完工的北冰洋運輸補給船，經(jīng)多次改造，成為我國唯一一艘極地科考破冰船——“雪龍”號。這艘功勛船“單兵作戰(zhàn)”，一干就是20多年。然而，功能上的“半路出家”，加之船齡上的“老驥伏櫪”，老“雪龍”已然不能勝任我國極地科考的艱巨任務(wù)。
“雪龍2”號因時而生。
它由自然資源部所屬中國極地研究中心組織實施建造。對標世界一流科考破冰船，“雪龍2”號船長超過120米，船頭形似一個破冰的錘頭，可以每小時2至3海里的速度在1.5米厚的冰層中連續(xù)“行走”。它的續(xù)航力達到2萬海里，在額定人員編制的情況下，中途不補給，最長可以在海上連續(xù)活動60天。
讓全球嘖嘖稱羨的是，“雪龍2”號有一把獨門絕活——雙向破冰。船頭、船尾不論是正向行駛，還是倒退時都可破冰。不僅如此，它的螺旋槳強度也比普通船舶高得多，在遇到難以破碎的冰脊時，可用船尾高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳把冰“削”碎，開出一條水路。
以往，在“雪龍”號上，科考隊員取樣和布放探測器時，都須冒著墜海的風險站在船邊，如果浮冰太多，取樣更難。但在“雪龍2”號上，設(shè)計有一個直通海底的“井口”——月池，讓科考儀器可以在船上直接入水，即便船外被100%海冰覆蓋，也不怕了。
此外，各式各樣的傳感器遍布全船，組成了智能“神經(jīng)系統(tǒng)”，使其在復(fù)雜的環(huán)境中也能實現(xiàn)自動駕駛。先進動力定位系統(tǒng)的配置，更能令船體在狂風大浪中“穩(wěn)如泰山”。
“‘雪龍2’號不僅填補了我國在極地科考重大裝備領(lǐng)域的空白，更彰顯出我國船舶技術(shù)的不斷提高。”“雪龍2”號總設(shè)計師吳剛說。
“雪龍2”號的命名人是中國科學(xué)院院士、自然資源部第二海洋研究所研究員陳大可。對于這艘巨輪的期待，陳院士在命名詞中這樣寫道：
“我命名你為‘雪龍2’號，愿你：承續(xù)永恒的南極精神，滿載極地人和祖國的期許，承載起極地求索的使命與擔當，承載起興海強國的光榮與夢想，面向南北兩極，劈波斬浪，破冰前行，順利平安！”
《光明日報》（ 2022年01月13日 01版）
【曬曬咱的國之重器14】?
光明日報記者 齊芳
細菌、病毒、真菌、支原體、衣原體……
談及它們，你定會避之不及。但是，你知道嗎？在地球生物圈，它們占據(jù)著重要位置——環(huán)境、食品、醫(yī)藥、健康、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化學(xué)化工、材料、生物安全，與人類存續(xù)相關(guān)的所有環(huán)節(jié)，幾乎都與它們有關(guān)。其家族成員還包括放線菌、立克次氏體、螺旋體……它們，都是微生物。
微生物研究，是科技界持續(xù)關(guān)注的熱點，也正因此，微生物科學(xué)數(shù)據(jù)成為一種重要戰(zhàn)略資源。
2019年6月，作為我國首批啟動的20個國家科學(xué)數(shù)據(jù)中心之一，依托中科院微生物研究所，與中國疾控中心傳染病所、中科院海洋所、中科院上海植物生理生態(tài)研究所、中科院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心等單位共建的國家微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心，開始承擔起保存、整合、挖掘、利用微生物科學(xué)數(shù)據(jù)的重大使命。
模式微生物、基因序列、標本、菌種……從開始的自有數(shù)據(jù)共享，到如今，國家科技計劃匯交數(shù)據(jù)、期刊數(shù)據(jù)、華大基因等測序公司數(shù)據(jù)源源不斷地匯集，你能想象嗎？這里，已匯集數(shù)據(jù)條數(shù)超過40億、3PB；這里，已成為我國最重要、在世界上有極大影響力的微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心。
不僅如此，國家微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心還制定了第一個微生物數(shù)據(jù)領(lǐng)域的國際ISO數(shù)據(jù)標準，覆蓋資源、物種、組學(xué)、功能等方面的數(shù)據(jù)管理與發(fā)布。他們還在此基礎(chǔ)上開發(fā)了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)管理平臺，在國內(nèi)外上百家單位使用。
中心主任、中科院微生物所研究員馬俊才時常會被問到這樣一個問題：“國際上已經(jīng)有GENBANK、GISAID等比較知名的微生物數(shù)據(jù)庫，如果科學(xué)是無國界的，為什么我們還要建立自己的數(shù)據(jù)庫？”
馬俊才的回答總是耐心而堅定——
“國家微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心與這些數(shù)據(jù)庫從來不是非此即彼的關(guān)系，它的建立，既是為了保障國家微生物數(shù)據(jù)主權(quán)，也是為了依法依規(guī)推動數(shù)據(jù)共享和國際交流?！?/p>
馬俊才說，目前幾家比較大的數(shù)據(jù)庫均在國外，數(shù)據(jù)收錄和公布的流程比較復(fù)雜、時間比較長，有些數(shù)據(jù)庫的下載還要收費。
“我們國家財政支持的科研所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，中國科學(xué)家使用還得給別人交錢，這合理嗎？”
好消息來了！馬俊才說，作為國家科技資源共享服務(wù)平臺，中心數(shù)據(jù)資源全部免費共享，“這從某種程度上解決了我國科學(xué)家不能使用我國數(shù)據(jù)的窘境”。
有了科學(xué)數(shù)據(jù)，還要讓數(shù)據(jù)“活”起來——
國家微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心在數(shù)據(jù)的加工整理和分析挖掘上下了大功夫。馬俊才說，他們以國家微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心為依托，與國家食品安全領(lǐng)域開展合作，建立了國家食源性致病微生物全基因組數(shù)據(jù)庫及溯源網(wǎng)絡(luò)，對31個省區(qū)市的60種食品基質(zhì)、9000株細菌、500株真菌、500株病毒的菌種進行測序，并建立了相應(yīng)的大數(shù)據(jù)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)，保障國家食品安全。
接下來的目標是什么？馬俊才說：“我們也在不斷提升自己的能力和國際影響力，建立更多數(shù)據(jù)標準、牽頭國際重大合作計劃，爭取吸引更多國內(nèi)、國際科學(xué)家把科學(xué)數(shù)據(jù)提供給我們，建立更多具有國際權(quán)威的微生物數(shù)據(jù)庫?！?/p>
《光明日報》（ 2022年01月04日?01版）
【曬曬咱的國之重器13】?
光明日報記者 顏維琦
它是玩轉(zhuǎn)“跨界”的頂尖高手，有人說它好比變形金剛里的“大黃蜂”——一次掃描可以同時獲得兩種模態(tài)的數(shù)據(jù)，10分鐘三床位即可完成全身掃描，同時采集患者組織結(jié)構(gòu)、功能狀態(tài)及分子代謝信息等多維度信息，從分子水平提供精準“情報”，從而大大提高腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)等疾病的早期發(fā)現(xiàn)，有助于疾病防治關(guān)口前移，提升重大疑難疾病的診治水平。
它又被業(yè)界譽為“科技皇冠上的明珠”，是目前世界上最先進的分子影像學(xué)檢查設(shè)備，堪稱高端醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備領(lǐng)域最尖端技術(shù)的代表。要摘取“明珠”，談何容易！由于研發(fā)難度極高，此前只有兩家跨國公司具備研發(fā)能力。聯(lián)影醫(yī)療“一體化PET/MR”投入市場后，這一狀況才得以打破。
2018年10月，由聯(lián)影醫(yī)療牽頭主導(dǎo)，攜手數(shù)十家頂級科研院所、醫(yī)院完成的“一體化PET/MR”項目獲國家藥品監(jiān)督管理局認證，正式進入市場。這是“十三五”以來國家大力推動產(chǎn)學(xué)研醫(yī)深度融合創(chuàng)新的成果，填補了中國在高端醫(yī)療設(shè)備最尖端領(lǐng)域的空白。
一體化PET/MR，顧名思義，就是把正電子發(fā)射計算機斷層掃描儀（PET）與磁共振成像系統(tǒng)（MR）有機整合到一起。聯(lián)影醫(yī)療牽頭完成的這一設(shè)備，實現(xiàn)了核心部件自主研發(fā)，且性能領(lǐng)先國際。在復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院進行的臨床驗證中，不到一年時間，累計掃描患者上千人，第三方檢測機構(gòu)評估顯示，各項核心性能參數(shù)達到甚至部分超過國際先進水平，其中空間分辨率提高60%，成像速度提高一倍。截至目前，聯(lián)影醫(yī)療“一體化PET/MR”已在國內(nèi)十余家頂級三甲醫(yī)院投入使用。
在顱腦腫瘤、胰腺癌、前列腺癌、多發(fā)性骨髓瘤等腫瘤診斷中，聯(lián)影醫(yī)療“一體化PET/MR”能夠?qū)崟r、全方位鎖定病灶，不放過局部微小病灶與遠端轉(zhuǎn)移灶，助力醫(yī)生精準診斷。
這一影像診斷中的“全能王”，還能全方位提供關(guān)于大腦解剖、生理、代謝與功能方面的信息，助力神經(jīng)退行性疾病、癲癇等腦科學(xué)方面的前沿探索。沒有電離輻射，可大幅減少射線劑量，也讓它對兒童和需要多次復(fù)查的腫瘤患者更為友好。
“更加精準、更加高效、更多信息、更加安全”，作為國產(chǎn)醫(yī)學(xué)影像尖端設(shè)備的代表，一體化PET/MR在腦圖譜繪制、新冠肺炎患者康復(fù)監(jiān)測等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用，助力科學(xué)家們邁向科研更高峰。
《光明日報》（ 2021年12月26日?01版）
光明日報記者 齊 芳
仰望星空，你是否會好奇：我們身處的宇宙從何而來？宇宙中究竟有什么？未來又向何處去？
青藏高原上，有一群科學(xué)家正努力尋求答案——
在海拔4410米的四川省稻城縣海子山，鋪開一張占地面積約1.36平方公里的“大網(wǎng)”，捕捉被稱為“宇宙飛彈”的宇宙射線。這就是由國家發(fā)展改革委立項支持的高海拔宇宙線觀測站，昵稱“拉索”（LHAASO）。
高能宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子，其能量跨度為109~1020電子伏特，主要由質(zhì)子和多種元素的原子核組成，并包括少量電子和光子。宇宙線彌漫在整個宇宙，攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動及地球空間環(huán)境等重要科學(xué)信息。研究宇宙線及其起源是現(xiàn)代物理學(xué)中最基礎(chǔ)的問題之一，也是人類探索宇宙的重要途徑。
“LHAASO的核心科學(xué)目標是探索高能宇宙線起源以及相關(guān)的宇宙演化和高能天體活動，并尋找暗物質(zhì)；廣泛搜索宇宙中尤其是銀河系內(nèi)部的伽馬射線源等。”LHAASO首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻介紹，LHAASO通過捕捉光子來研究宇宙線，這張“大網(wǎng)”的一個個節(jié)點是布置在地面上的5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器，“大網(wǎng)”的中心是占地78000平方米的水切倫科夫探測器，水切倫科夫探測器外側(cè)就是18臺廣角切倫科夫望遠鏡。
讓曹臻自豪的是，LHASSO具有最高的超高能伽馬射線探測靈敏度、甚高能伽馬射線巡天普查靈敏度，最寬廣的能量覆蓋度對宇宙線能譜和成分進行精確測量，不僅是目前國際上最先進的地面宇宙線探測站，更能夠長期占據(jù)這類實驗研究領(lǐng)域的制高點。
還在試運行的LHAASO已經(jīng)產(chǎn)出了世界級的原創(chuàng)成果：2021年5月，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》刊登了LHAASO國際合作組的最新成果——首次在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量超高能宇宙線加速器，為尋找超高能宇宙線的來源劃定了目標。同時，LHAASO記錄到能量達1.4拍（拍=千萬億）電子伏的伽馬光子。這是人類觀測到的最高能量光子，突破了人類對銀河系粒子加速的傳統(tǒng)認知，開啟了“超高能伽馬天文學(xué)”的時代。
除了這些天體物理的發(fā)現(xiàn)，LHAASO在其他領(lǐng)域也能大顯身手?！氨热缥覀兣c氣象學(xué)家合作，探索雷電和宇宙線的關(guān)系。再比如，宇宙線在到達地球的時候會受到太陽拋射的影響，我們也可以嘗試利用宇宙線數(shù)據(jù)進行空間天氣預(yù)報。還有，LHAASO建在青藏高原上，還要開展氣溶膠測量，結(jié)合這一特殊的地理位置，我們聯(lián)合氣象研究單位，為生態(tài)和環(huán)境研究開辟了一個新的場所?！辈苷橥嘎?。
LHAASO是我國第三代高山宇宙線實驗站，從學(xué)生到首席科學(xué)家，曹臻親身經(jīng)歷了中國科學(xué)家在這一領(lǐng)域從跟隨、并跑到主導(dǎo)的過程。曹臻說：“近些年國家越來越重視基礎(chǔ)研究，我們有信心在這一領(lǐng)域保持國際領(lǐng)先優(yōu)勢。在LHAASO規(guī)劃時，我們就已經(jīng)留出了升級改造的空間，而我們也在探索新一代宇宙線探測設(shè)備——現(xiàn)在我們要捕捉的是光子，未來要捕捉中微子，最終圓滿地解決宇宙線起源這個世紀謎題。”
《光明日報》（ 2021年12月23日?01版）
光明日報記者 常河
2020年12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉院士團隊成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機“九章”。同日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了該成果，這是“一個最先進的實驗”“一個重大成就”，審稿人如此評價。
有多重大？答案是：這一突破使我國成為全球第二個實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。
所謂“量子優(yōu)越性”，即對于特定任務(wù)，量子計算機可以解決，而現(xiàn)存的任何經(jīng)典計算機運用任何已知算法，都不能在一個可接受的時間內(nèi)完成。
有多“優(yōu)越”？“九章”對于處理高斯玻色取樣的速度比超級計算機“富岳”快100萬億倍，也就是說，當求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時，“九章”需200秒，而截至2020年，世界最快的超級計算機“富岳”需6億年。同時，“九章”克服了谷歌超導(dǎo)量子比特計算機“懸鈴木”的一個漏洞。
“在費曼提出量子計算的概念近40年后，‘九章’在實驗上嚴格地證明了量子計算的加速能力，把夢想變成了現(xiàn)實?！迸私▊F隊成員、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸朝陽說，和原子、離子、超導(dǎo)電路等類型的量子計算機相比，光量子計算可在室溫下、空氣中運行，能克服量子噪聲極限，結(jié)構(gòu)亦相對比較簡單?！啊耪隆沟梦覈谝淮芜M入國際量子計算第一方陣。”
“九章”啥樣？在安徽合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心，兩個通過光纖連接起來的長3米寬1.5米的不起眼“盒子”和“盒子”里密布的光學(xué)元器件，就是“九章”。“一個用來產(chǎn)生光源，另一個進行干涉，把光信號變成電信號后引到隔壁的探測器進行分析?！标懗柕膶W(xué)生、“九章”論文第一作者、95后博士生鐘翰森介紹。
值得一提的是，研制出“九章”的團隊，除了潘建偉、陸朝陽幾位導(dǎo)師外，主力都是像鐘翰森這樣的年輕人！
更值得驕傲的是，“九章”構(gòu)建后不到一年，2021年10月，“九章”的升級版“九章二號”成功構(gòu)建，再次刷新國際光量子操縱的技術(shù)水平，其處理特定問題比目前全球最快的超級計算機快億億億倍。
加上2021年10月中國科大發(fā)布的超導(dǎo)量子計算機“祖沖之二號”，這一系列令人矚目的成果，標志著我國已成為世界上唯一一個在超導(dǎo)和光量子兩個“賽道”上達到“量子優(yōu)越性”里程碑的國家。
“證明‘量子優(yōu)越性’，可以說是量子計算機研制征程上的一個里程碑?！耪露枴汀鏇_之二號’的誕生，像一對雙子星，照亮了量子應(yīng)用更廣闊的前程?！迸私▊フf。
《光明日報》（ 2021年12月18日?01版）
【曬曬咱的國之重器10】?
光明日報記者 齊芳
在中國科學(xué)院干細胞與再生醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究院一樓科普平臺里，展示著幾項最新研究成果。在干細胞藥物、再生醫(yī)學(xué)、解密衰老等項目中，幾個小試劑盒顯得有些單薄，卻有重要的價值和意義?！斑@是一種能夠快速檢測新冠病毒的試劑盒，與傳統(tǒng)的檢測方法相比，它不需依賴復(fù)雜的儀器設(shè)備，更便捷、更簡單、更快速。大家都做過核酸檢測，專門的采樣人員給被檢測者采集拭子，然后由專業(yè)檢測人員使用專用設(shè)備進行檢測?！笨破掌脚_負責人李天達副研究員說，“這種新試劑盒不需要依賴專用檢測設(shè)備，能夠大大提高檢測速度。這種試劑未來有望做成驗孕棒樣的檢測試紙，實現(xiàn)家用及時檢測?！?/p>
這種試劑是在新型基因編輯工具“CRISPR-Cas12b”基礎(chǔ)上研發(fā)成功的。CRISPR-Cas12b是該院李偉研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊自主研發(fā)的，是我國擁有CRISPR系統(tǒng)發(fā)明專利的基因編輯工具。
基因編輯技術(shù)是生命科學(xué)的底層技術(shù)，它仿佛一把有魔力的“剪刀”，不僅能“剪切”基因，還能用于“修補”基因。它的發(fā)現(xiàn)，推進了人類對生命的認知，也極大地改變了生命科學(xué)的研究形態(tài)和生命科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2020年諾貝爾化學(xué)獎授予了發(fā)現(xiàn)基因編輯技術(shù)的兩位科學(xué)家，發(fā)達國家在競相布局基因編輯技術(shù)的相關(guān)專利和產(chǎn)業(yè)。“基因編輯技術(shù)在生命科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域顯示出強大的生命力，在新藥物的研發(fā)、遺傳疾病的治療等方面具有非常吸引人的應(yīng)用前景?！崩顐ソ忉專爱a(chǎn)業(yè)發(fā)展與核心專利技術(shù)緊密相關(guān)，如果一個國家沒有自己自主知識產(chǎn)權(quán)的基因編輯技術(shù)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就會受到鉗制。”
我們可以繼續(xù)延用“剪刀”來解釋為什么需要自己的基因編輯技術(shù)——每個家庭都不止有一把剪刀，在家庭工具箱里，有針對各種不同情況的剪刀，也需要更換更好用的剪刀?！案鲊茖W(xué)家都在積極研發(fā)自己的‘基因剪刀’，并不斷更新?lián)Q代，美國已經(jīng)給CRISPR-Cas9授予了專利?！崩顐ソ榻B，“與其他基因編輯工具相比，CRISPR-Cas12b更精準，也更容易在生命體中遞送基因治療藥物。同時，它具有更寬廣的活性溫度和酸堿范圍，這意味著CRISPR-Cas12b更加穩(wěn)定、易于儲存，也更適合體外檢測——正是基于這一優(yōu)勢，我們開發(fā)出了那款檢測新冠病毒的新試劑?！?/p>
如今，這項新技術(shù)正用于多項生命科學(xué)的基礎(chǔ)研究和多款基因藥物的研發(fā)，而李偉也在帶領(lǐng)團隊努力開發(fā)更多的基因“剪刀”?！吧茖W(xué)基礎(chǔ)研究進展與應(yīng)用的距離非常近，很多情況下，我們既要進行基礎(chǔ)研究，也要深入產(chǎn)業(yè)開發(fā)?！崩顐ッ刻斓墓ぷ髋诺脻M滿的——結(jié)束采訪，他馬上就要開研究組會，他說，“生命科學(xué)的進展與生命息息相關(guān)，面向人民生命健康，科技工作者責無旁貸?！?/p>
《光明日報》（ 2021年12月12日?01版）
【曬曬咱的國之重器9】?
光明日報記者 常河
面對即將來臨的能源危機，我們擁有一個共同的夢想，那就是尋求一種無限而清潔的能源，從而實現(xiàn)人類的永續(xù)發(fā)展。如果說“夸父追日”是古人戰(zhàn)勝自然的美好愿望，那么東方超環(huán)則代表了今人把夢想變?yōu)楝F(xiàn)實的努力。
在安徽省合肥市西郊科學(xué)島，有一個形似鍋爐的龐然大物，它高11米、直徑8米、重400噸，由超高真空室、縱場線圈、極向場線圈、內(nèi)外冷屏、外真空杜瓦、支撐系統(tǒng)等六大部件組成。這些部件我們雖然不太懂，但組成的龐然大物可不簡單，它是一個享有國際聲譽的巨大科學(xué)裝置，即由我國自行設(shè)計、研制的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置——東方超環(huán)（EAST）。它的建成，標志著在穩(wěn)態(tài)運行的物理和工程方面，我國開始引領(lǐng)磁約束聚變研究的國際前沿，成為首個掌握新一代先進全超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)的國家。
2021年5月28日凌晨，東方超環(huán)所在的控制大廳里傳來捷報：正在開展的第16輪物理實驗，實現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億度101秒等離子體運行和1.6億度20秒等離子體運行，創(chuàng)造了東方超環(huán)運行的新世界紀錄！
是不是感覺過于專業(yè)聽不懂？沒關(guān)系，先聽聽專家怎么說……
“這是東方超環(huán)的第98958次放電，取得了上億攝氏度百秒量級的成果，標志著我國在穩(wěn)態(tài)磁約束領(lǐng)域的研究處于國際領(lǐng)先水平——更重要的是，這一系列創(chuàng)新研究成果和技術(shù)積累，為我國建造自己的東方超環(huán)提供了堅實的科學(xué)和工程基礎(chǔ)?！苯輬髠鱽砟且豢?，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤激動極了。
在第98958次放電的背后，是中國人孜孜以求的聚變能源夢。
時光回溯到15年前：2006年9月，我國耗時8年、耗資2億元人民幣自主設(shè)計、建造的新一代熱核聚變裝置——東方超環(huán)，首次成功完成放電實驗，獲得電流為200千安、時間接近3秒的高溫等離子體放電，一舉成為世界上首個也是唯一建成并真正運行的全超導(dǎo)非圓截面核聚變實驗裝置。
目前，東方超環(huán)已經(jīng)成為國際上相關(guān)研究的重要實驗平臺，其成果將為未來國際熱核聚變實驗堆（ITER）實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束放電提供科學(xué)和工程上的支持。
為什么全世界相關(guān)領(lǐng)域的研究人員都對東方超環(huán)這個龐然大物如此感興趣？“核聚變能具有資源豐富、無碳排放和清潔安全等突出優(yōu)點，是人類未來理想的清潔能源之一，可為實現(xiàn)碳中和作出重要貢獻?！彼卧茲寡?，中國磁約束核聚變研究科研工作者的夢想就是在有生之年，讓世界第一個核聚變反應(yīng)堆率先在中國發(fā)電，因此“第一盞由被核聚變能點亮的燈泡一定要在中國”。
《光明日報》（ 2021年12月06日?01版）
【曬曬咱的國之重器8】
光明日報記者張蕾
10年前，有人在網(wǎng)上發(fā)帖問：“國際空間站何時輪到中國人上去？”下面一條回復(fù)霸氣十足：“中國人要上就上自己的空間站！”
如今，這個夢想實現(xiàn)了。2021年4月29日，隨著“天和”核心艙發(fā)射，中國空間站正式進入組建階段。按照計劃，2021年至2022年，我國會通過11次航天發(fā)射完成空間站建設(shè)，包括4次貨運飛船、4次載人飛船發(fā)射，以及“問天”和“夢天”兩個實驗艙發(fā)射。
中國空間站的基本構(gòu)型為“天和”核心艙、“問天”和“夢天”兩個實驗艙，每個艙段規(guī)模20噸級，整體呈T字構(gòu)型……說到這兒，也許你會產(chǎn)生疑問：科幻電影里的宇宙飛船看起來奇形怪狀，為啥中國空間站要設(shè)計成T字構(gòu)型呢？“我國的空間站采用運載火箭發(fā)射各艙段入軌、上天后交會對接的建設(shè)方式，整體構(gòu)型仍然要在‘以節(jié)點艙為球心的輻射狀’構(gòu)型上做文章。因此，我們沒有走蘇聯(lián)‘和平號’空間站的老路，而是設(shè)計成獨特的T字構(gòu)型。”中國載人航天工程空間站系統(tǒng)總指揮王翔這樣解釋。
與國際空間站相比，中國空間站雖然起步晚，但起點高，具有中國特色。在中國航天科技集團五院空間站系統(tǒng)主任設(shè)計師張昊眼中，中國空間站夠用、好用而且安全，載荷支持效率高，可提供多種標準接口，有望取得可觀的工程應(yīng)用效益?！坝绕涫桥鋫淞舜笮筛鶛C械臂，均有7個自由度，可獨立和組合使用，最大作業(yè)半徑達15米，具有負載25噸的抓取能力和厘米級的高精度操作能力，在航天員的協(xié)同下可完成艙外載荷的安裝、更換等復(fù)雜操作，還能把航天員送到想去的地方，完全達到世界第三代空間機械臂的水平?！?/p>
當然，中國空間站的亮點遠不止于此。就拿循環(huán)利用來說，為了減少天地往返運輸成本，核心艙采用物化再生式生命保障系統(tǒng)，航天員出汗和呼吸產(chǎn)生的水蒸氣可以冷凝水的方式回收，排泄的尿液也會回收凈化，重新作為生活用水使用……
在太空開展科學(xué)實驗是中國空間站的主要使命。據(jù)悉，神舟十三號任務(wù)將進行航天醫(yī)學(xué)、微重力物理等科學(xué)技術(shù)試驗與應(yīng)用，有望獲得大量科研數(shù)據(jù)，產(chǎn)出高水平的科學(xué)成果；此外，航天員還會給青少年帶來精彩的天地授課內(nèi)容，成為鼓勵學(xué)子們熱愛航天、參與探索、追求科學(xué)的實踐平臺。
后續(xù)，我國將擇機發(fā)射大口徑、大視場的空間天文望遠鏡“巡天”——其視場角是美國哈勃空間望遠鏡的300倍，如果在軌運行10年，可以對40%以上的天區(qū)進行觀測。很多國際科學(xué)家對此非常感興趣，而我國也一直在努力推進“巡天”的開放使用。
值得一提的是，中國空間站的建成還將為開展包括航天員聯(lián)合飛行在內(nèi)的更廣泛國際合作提供精彩舞臺。目前，已經(jīng)有不少國家和地區(qū)提出了這方面意愿?！跋嘈旁谥袊臻g站完成建造、進入運營與應(yīng)用階段后，大家會看到其他國家的航天員參與中國空間站的飛行和科研任務(wù)?！敝袊d人航天工程辦公室副主任林西強表示。
顯然，中國空間站的時代已經(jīng)來臨……
《光明日報》（ 2021年12月02日?01版）
【曬曬咱的國之重器7】
光明日報記者 齊芳
什么是極低溫？
通常指-248.5939℃以下。
極低溫有什么用？
深空探測、可控核聚變裝置等50%以上的大科學(xué)裝置的核心部件都需要在穩(wěn)定的極低溫環(huán)境中運行。
如何測量極低溫？
靠一種標準溫度計來測量，而這種溫度計國內(nèi)還不到10支——它們已經(jīng)“服役”近半個世紀了。是的，你沒看錯，只有不到10支。
而更嚴重的是，長期以來，我國在極低溫區(qū)只有標準，基準建設(shè)并不完整?；鶞?，是全球治理體系和經(jīng)貿(mào)合作發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ)；溫度基準，是現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)研究最底層的地基之一，能否測定溫度基準是國家科技水平和綜合國力的象征之一。在極低溫區(qū)沒有基準，就意味著我們無法判斷這些標準溫度計在這一溫區(qū)是否準確，要送到有能力測定基準溫度的國家進行校準。
對我們這樣一個大國來說，主動權(quán)掌握在別人手中，是一件危險的事。
如今，這種情況得到了改變。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所正高級工程師高波帶領(lǐng)的國際研究團隊，原創(chuàng)性地提出了“定壓氣體折射率基準測溫原理”，并在2020年建成了極低溫區(qū)基準級測溫裝置。高波的眼睛里閃爍著光彩：“在-268.15℃~-248.65℃溫區(qū)，我國建成的首套基準級測溫裝置，準確度和測量速度均為世界第一?！?/p>
現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)體系之所以可以成為“世界語言”，一個很重要的原因是計量標準的統(tǒng)一。在人類社會發(fā)展相當長的時期內(nèi)，計量單位多是基于看得見、摸得著的實物來定義。高波說：“實物再如何精心保存，時間長了也會出現(xiàn)變化，細微的元素差異，都會給準確度帶來差別。隨著科技的發(fā)展，大家對計量的精確度要求越來越高，這種用實物定義單位的方法在長期穩(wěn)定性和全球通用性方面的缺陷就逐漸凸顯?！?/p>
于是，科學(xué)家們將目光投向了穩(wěn)定的自然常數(shù)——從2019年5月20日起，國際單位制發(fā)生變革，基本單位改由自然常數(shù)定義?！皽囟纫彩侨绱?。”高波解釋，“誰能更快、更準地基于自然常數(shù)建立基準級測溫裝置，誰在未來就擁有更多的話語權(quán)。”
這是一次難得的歷史機遇。
極低溫區(qū)基準級測溫裝置不僅填補了我國在溫度計量領(lǐng)域的空白，實現(xiàn)了這一溫區(qū)量值溯源的自主可控，更實現(xiàn)了“零”的突破——我國科研人員首次參與到極低溫區(qū)國際溫標賦值的工作中，目前，這種中國原創(chuàng)的方法已被國際溫度咨詢委員會收錄，獲得了國際官方認可；這套裝置，也成了極低溫區(qū)測溫裝置的世界級“標桿”。?換句話說，我們可以將它測得的溫度稱為“中國溫度”。
掌握溫度溯源的頭部技術(shù)，不僅對我國科技發(fā)展、工業(yè)發(fā)展具有重大意義，“中國溫度”的作用也將在國際范圍的科研項目和工業(yè)領(lǐng)域逐步顯現(xiàn)。
幾年來，高波幾乎全年無休地高強度工作?！拔覀兊哪繕耸恰^續(xù)向下’。當然，越接近絕對零度，工作越難?！备卟燥@單薄的身體中，似乎蘊藏著巨大的能量：“但我有信心！我們處在創(chuàng)新的時代，我們能做出更好的工作！”
《光明日報》（ 2021年11月29日?01版）
【曬曬咱的國之重器6】?
光明日報記者?楊舒
如果將組成物質(zhì)的原子比作一張大網(wǎng)，我們對這張網(wǎng)一下子拋出許多“彈珠”，有的“彈珠”會穿過大網(wǎng)，有的則會和網(wǎng)中的點、線發(fā)生碰撞，飛向不同方向。
聰明的科學(xué)家們記錄下所有“彈珠”的軌跡，通過計算，就能倒推出網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，看清這些原子組成的分子。這個能發(fā)射中子“彈珠”的“超級顯微鏡”，就叫散裂中子源。
2018年8月，由國家發(fā)改委立項支持、中國科學(xué)院與廣東省共同建設(shè)的中國散裂中子源正式“開門迎客”。繼英、美、日之后，中國成為世界上第四個擁有這一大科學(xué)“神器”的國家。咱們的科學(xué)家再也無須舟車勞頓、爭分奪秒，跑到國外排隊申請做實驗了。
中學(xué)物理課本上講過，所有物質(zhì)都由分子和原子組成，而原子內(nèi)部有原子核，核中又包含了中子。中子這個小東西不帶電，穿透力也強，如果將一束足夠多的中子射向一種材料，就能在不傷害其實體的前提下，“探測”到材料的微觀結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運動規(guī)律，可謂最強科研透視眼。
正因如此，大量制造中子的“工廠”——散裂中子源應(yīng)運而生。別看中子小到難以想象，散裂中子源卻是個由各種高、精、尖設(shè)備組成的龐然大物，考驗的是綜合國力。
要知道，它深藏在東莞大朗鎮(zhèn)13米到18米的地下，歷時6年半建成的一期工程，占地足有40個足球場大，光安裝加速器的隧道就有600多米長。
這么大投入，值得嗎？
當然值得！中國散裂中子源工程總指揮陳和生院士介紹，作為科學(xué)家夢寐以求的研究平臺，散裂中子源擔當?shù)氖腔浉郯拇鬄硡^(qū)綜合性國家科學(xué)中心的核心裝置重托，用途廣著呢。材料學(xué)、新能源、醫(yī)療制藥、關(guān)鍵電子器件的突破全都用得著它——
給航空發(fā)動機和高鐵輪軌的部件做“體檢”，檢測它們的安全性；模擬深海環(huán)境，摸清可燃冰在壓力釋放過程中的內(nèi)部變化，幫忙找到合適的開采條件；觀察離子電池充放電幾百次后的變化，以研發(fā)出容量更大、充電更快、更安全的電池……
開放3年來，這個“大家伙”已服務(wù)中外科學(xué)家團隊完成課題超過600項。2020年，依托這里，香港大學(xué)研發(fā)的超級鋼驚艷世界，我國首臺自主研發(fā)的加速器硼中子俘獲治療實驗裝置也“孵化”成功，將為癌癥治療帶來技術(shù)性革新。
就在上個月，又一個捕捉中子軌跡的利器——多物理譜儀在這里向全球開放。
中國散裂中子源將給世界更多驚喜。
《光明日報》（ 2021年11月25日?01版）
【曬曬咱的國之重器5】
光明日報記者 袁于飛
2021年10月21日，國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展在北京展覽館開門迎客。很多人看到，展館正門外左側(cè)有三個引人注目的“大家伙”：“蛟龍”號、“深海勇士”號、“奮斗者”號，正是它們仨，見證了中國的深潛科技實力從跟跑，到并跑，再到如今領(lǐng)跑世界的時代跨越！
領(lǐng)跑世界的跨越發(fā)生在2020年11月10日。那一天，北京時間凌晨4點50分左右，在位于太平洋馬里亞納海溝區(qū)域的海面上，中國第一艘萬米級載人潛水器“奮斗者”號，被從母船吊入深藍色的大海，開始沖擊萬米海深。
馬里亞納海溝，被稱為地球“第四極”，有史以來，只有三次人類“探底”的紀錄。1962年，美國曾有兩人乘坐“的里亞斯特”號潛水器下潛此地；2012年，拍攝過《泰坦尼克號》的導(dǎo)演卡梅隆駕單人潛艇“深海挑戰(zhàn)者”號，探底深淵。2019年，美國探險家維斯科沃等兩人乘“深潛限制因子”號也曾到達海溝深處。不過，他們多是探險型的，一人或兩人下潛，短暫停留便需緊急上浮。
而“奮斗者”號是工作型、科考型的，可以搭載三人潛入萬米海底，能夠自主巡航，進行生物礦物和地理物理等科學(xué)考察，空間大、時間長、乘員多，難度遠超類似深潛器。
那一天，“奮斗者”號如蛟龍入海，一路下潛：1000m、3000m、5000m、7000m……顯示深度的大屏幕上，“當前深度”一長再長。
一萬米!“嘩——”聚集在大屏幕前的海試隊員們，爆發(fā)出熱烈的掌聲。
隨后，深度數(shù)字繼續(xù)跳動：10001、10003、10100，直到10909，“奮斗者”號成功抵達海底，再次創(chuàng)造中國載人深潛紀錄。
“我們現(xiàn)在三個人的狀態(tài)良好，正在開展機械手功能測試，這里的景象妙不可言……”這是來自“奮斗者”號三位深潛員的回話，這是來自萬米深淵的中國人的聲音！
這的確是一次載入史冊的中國海試。不僅“奮斗者”號深潛成功，而且在全球首次實現(xiàn)了萬米洋底4K電視信號直播。美國、法國、日本、俄羅斯等都沒做到的，我們中國人做到了！
海洋深處充滿著神秘色彩，人類目前對深海的研究和認知，比對月球和火星的了解還要少。根據(jù)國際規(guī)則，海洋1000米深度以下叫深海，6000米深度以下叫深淵。在海洋里每下潛10米，便會增加1個大氣壓；如果深入海底10000米，那就是1000個大氣壓，相當于在指甲蓋大小的地方，壓上一部重型卡車。
也正因此，探秘深海和深淵，是一項難度極高的科考活動，涉及設(shè)計、材料、密封、工藝、通信、安全、集成、試驗等一系列技術(shù)，每一項都是極限技術(shù)，并且必須高度安全可靠。
逐夢深藍，一直是中國科研人員的夢想。2016年，科技部啟動“全海深載人潛水器”總體設(shè)計、集成與海試項目，中國科研人員準備向大洋深處進發(fā)。
這是一次勇敢的進發(fā)，更是一次震天動地的抵達。人們忘不了成功的那一刻，科學(xué)家們眼中的熱淚。“奮斗者”號總設(shè)計師、海試總指揮葉聰感慨萬千：“我覺得不能用這五年來講中國深潛的故事，應(yīng)該用二十年甚至更長一些。我國從沒有深海裝備到有深海裝備，從無人到有人，從簡單到復(fù)雜作業(yè)，這是老一輩科學(xué)家用肩膀托起來的。我們要牢記傳統(tǒng)又要開拓創(chuàng)新，所以‘奮斗者’號到達之處遠遠不是終點，應(yīng)該說，我們剛剛打開了海洋的一道門縫……”
《光明日報》（ 2021年11月18日?01版）
【曬曬咱的國之重器4】
光明日報記者 詹媛
如果地球上能源不足了，還有其他發(fā)電方案，來支撐人類的海量用電需求嗎？
這個問題，科學(xué)家早已想過——清潔、高效的核能，便是解決方案之一。
但是，蘇聯(lián)切爾諾貝利核災(zāi)難、日本福島核泄漏等核事故，讓人難免談“核”色變。
有沒有更安全的核電站？
有!我國國家科技重大專項——高溫氣冷堆核電站示范工程。位于山東，石島灣。
它最大的特征就是固有安全。這是1956年美國科學(xué)家泰勒提出的理念：要使公眾接受核能，反應(yīng)堆安全必須是“固有的”，也就是說在嚴重事故條件下，不用人為和機器干預(yù)，核電站的核心——反應(yīng)堆堆芯不會熔毀，放射性物質(zhì)不會大量外泄，進而不會發(fā)生嚴重的核事故。
這個構(gòu)想在中國變成了現(xiàn)實。
2021年9月12日，高溫氣冷堆核電站示范工程1號反應(yīng)堆成功實現(xiàn)首次臨界。這就相當于發(fā)動機點火，是反應(yīng)堆帶核功率運行的起點。預(yù)計在2021年年底，它將首次并網(wǎng)發(fā)電。
等它開始發(fā)電，有多少家庭能用上呢？每年發(fā)電量14億度，可以為200萬居民提供生活用電。不僅如此，預(yù)計它每年還可減少二氧化碳排放量90萬噸。為生態(tài)中國貢獻“綠色力量”，它同樣很給力！
這樣“固若金湯”的核電站，其他國家有嗎？答案是，全球僅此一座。
“中國是世界上首個實際建成這類核電站的國家?！彼目傇O(shè)計師——清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院院長張作義說，它在全球先進核能技術(shù)研發(fā)競爭中“殺出重圍”。
高溫氣冷堆核電站示范工程還有一個最令中國人自豪的特點——關(guān)鍵核心技術(shù)完全屬于中國。由清華大學(xué)與中核集團、華能集團建成的這座核電站，國產(chǎn)化率高達93.4%，形成的約5萬張圖紙、10萬頁文件,15000多件技術(shù)含量高、安全設(shè)計要求也高的核島設(shè)備等，我國都具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。
今天，這個超級工程矗立在石島灣。但誰能想到，60余年前，科研條件艱苦，生活設(shè)施落后，清華大學(xué)核研院原副總工程師薛大知回憶，當時建實驗設(shè)施，科研人員不但要研究設(shè)計，還要自己施工，搞水泥灌漿，“有時幾天幾夜不能好好睡覺，腳泡在水泥漿里。工地臨時固定支撐的模板上還有釘子，弄不好就會被扎到”。
經(jīng)過60多年的發(fā)展，中國建成了全球第一座“固有安全”的核電站，并且形成完整的產(chǎn)業(yè)體系。
就在11月11日，這一世界首座高溫氣冷堆核電站示范工程再傳喜訊：2號反應(yīng)堆首次臨界，這標志著示范工程順利完成雙堆臨界。
如今，中國毫無疑問是全球高溫氣冷堆的領(lǐng)跑者，在未來很長一段時間，還將繼續(xù)引領(lǐng)世界。
《光明日報》（ 2021年11月15日?01版）
【曬曬咱的國之重器3】?
光明日報記者?張蕾
2020年11月24日，萬千國人仰望夜空，看她拖著長長的尾焰越飛越高，在歡呼聲中劃過天際；23天后的12月17日凌晨，萬眾企盼中，她如流星般璀璨，點亮夜空，緩緩降落，穩(wěn)穩(wěn)地投入“家”的懷抱。
嫦娥五號回來啦！
作為嫦娥家族的“五妹”，嫦娥五號成為首個能“回家”的探測器——而且，她不僅平安回來，還帶回2千克珍貴的月球“土特產(chǎn)”。它們是嫦娥五號在月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區(qū)獲得的樣品，那里存在大約13億至20億年前的玄武巖，具有重要的科研價值。
這是一次意義非凡的太空之旅——此前，還從未有人類探測器造訪過那里，這也讓中國成為繼美國和蘇聯(lián)之后，第三個從月球取回樣本的國家。
月球不發(fā)光，是人類的夢想“照亮”了它。
2004年中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”。從“大姐”嫦娥一號到“五妹”嫦娥五號，從“繞”到“落”再到“回”，中國的探月之旅走了16年。而此次“回”的完成，并沒有為故事畫上句號——未來，一系列航天任務(wù)，包括對火星、小行星的采樣返回以及載人登月，都將用上源自嫦娥五號這次任務(wù)的技術(shù)。
從更長遠的視角來看，我國的月球探測分為“探、登、駐”三步走，即無人探測、載人登月、短期駐扎（建立月球基地）?！袄@、落、回”三小步中最后一步的完成，標志著“探、登、駐”三大步的第一階段完美收官。
作為富饒的“礦場”和理想的“太空補給站”，月球近年來成為深空探測的熱土。根據(jù)各國發(fā)布的計劃，2030年前，不少國家都希望將航天員送上月球，并謀劃建設(shè)永久科研基地?！霸虑蚴侨祟惖?，但誰開發(fā)誰利用。我們今天不去，以后可能想去都難?！辨隙鹣盗性虑蛱綔y器研制團隊的主心骨、中國航天科技集團五院技術(shù)顧問葉培建院士的聲音堅定有力。
600年前，我們曾錯過走向海洋；今天，我們不會再錯過太空了。后續(xù)，我國將陸續(xù)實施嫦娥六號、七號、八號等任務(wù)，同時還將規(guī)劃建設(shè)國際月球科研站。所以，“嫦娥姐妹”會飛得更高、更遠——因為，我們的目標是璀璨星空！
《光明日報》（ 2021年11月10日?01版）
【曬曬咱的國之重器2】?
光明日報記者?崔興毅
火星迎來了中國訪客！
2021年5月22日，第一輛從中國始發(fā)的火星車祝融號安全到達火星表面，開始巡視探測。
星際探測從來不是一件容易的事情。從1960年蘇聯(lián)第一個發(fā)射火星探測器至今，人類已向火星發(fā)射了數(shù)十個無人探測器，但成功著陸者寥寥。
是因為火箭運輸跟不上嗎？不是！是因為火星表面的環(huán)境太惡劣：大氣稀薄，晝夜溫差極大，白天溫度可達27℃以上，夜間溫度能到零下133℃，不可預(yù)估的沙塵天氣更是成了阻礙火星車生存及完成巡視探測的主要困難。蘇聯(lián)“火星3號”著陸后毀于火星的沙塵暴；美國“機遇號”因為太陽能電池被沙塵覆蓋而嚴重受損。
現(xiàn)在，祝融號的一項重要任務(wù)，就是研究火星天氣?？茖W(xué)家們因此將巡視器的著陸區(qū)選在火星北部的烏托邦平原，這里，沙塵暴頻發(fā)！
奔著沙塵暴去？這能行嗎？
“咱技術(shù)硬，不怕！”我國首輛火星車總體主任設(shè)計師陳百超說，祝融號使用四片蝴蝶狀砷化鎵構(gòu)成的太陽能面板，面板表面有一層特殊的防塵涂層，可以提高抗灰塵能力。如果灰塵積累到一定程度，還可以通過太陽能翅膀的輕微振動抖落灰塵。
除了沙塵暴，火星表面也不是一片坦途。
遍布的尖銳砂石會輕易破壞火星車的動力系統(tǒng)。美國“勇氣號”陷入沙坑，導(dǎo)致輪子出現(xiàn)故障，無法轉(zhuǎn)動，一直被困到任務(wù)結(jié)束。
怎么辦？“它的機身被設(shè)計成了可升降的主動懸架結(jié)構(gòu)，能夠自由轉(zhuǎn)向，六個輪子均獨立驅(qū)動。”陳百超說，在極端地形中，祝融號還能重新設(shè)計輪子驅(qū)動方案，實現(xiàn)“蠕動”“蟹行”和“踮腳”等復(fù)雜操作，就像一輛六驅(qū)越野車。
祝融號火星車設(shè)計壽命是90個火星日。截至8月15日，它已完成既定探測任務(wù)，共獲取約10GB原始科學(xué)數(shù)據(jù)。
這里面都有啥？
自帶的多光譜相機，拍攝了一幅幅地形、地貌和地質(zhì)照片，并定期傳送回地球。6月1日的自拍，記錄了祝融號后退移動和原地轉(zhuǎn)彎的過程，這是人類歷史上第一次拍攝到火星車在火星表面的移動影像！
而且，你知道嗎？火星沒有覆蓋全球的穩(wěn)定磁場，但表面卻存在支離破碎的偶極磁場，暗含著火星歷史演化的痕跡。這時，祝融號上搭載的氣象測量儀、表面成分探測儀、雷達和磁場探測儀等科學(xué)儀器就發(fā)揮作用了。
目前，“超期服役”的祝融號狀態(tài)良好，仍在向烏托邦平原以南的古海陸交界地帶行駛，實施拓展任務(wù)。正如它的名字“祝融”，以中國星際探測的火種，指引航天人不斷超越自我，逐夢星辰。
《光明日報》（ 2021年11月08日?01版）
【曬曬咱的國之重器1】
開欄的話
上可在九天星河修建“天宮”，下可在萬米深海潛行探寶，中國站、中國船、中國車、中國星……過去的五年，你的朋友圈是不是常常被這一個又一個科技自立自強的好消息刷屏？
習近平總書記說，關(guān)鍵核心技術(shù)是國之重器。這一個個重大科技創(chuàng)新成果，猶如一串串音符，奏出中國加速邁向世界科技強國的激昂交響。
對這些國之重器，你是否了然于胸？那每一個讓人心潮澎湃的瞬間，你還印象深刻嗎？你又是否想知道，科技創(chuàng)新，正在怎樣改變我們的生活？從今天起，光明日報推出《曬曬咱的國之重器》專欄，好好說說這些讓咱國人揚眉吐氣的“大家伙”，讓你真真切切地感受一下，國之重器，為什么強，為什么“重”。敬請關(guān)注。
光明日報記者 楊舒
挖一條隧道，有多難？
“鋼釬加大錘、打眼又放炮”，在40年前的中國，那可是成百上千人力接續(xù)、花費數(shù)年的巨大工程。然而，有了盾構(gòu)機，只消一天，就能鑿穿一座小山。
今年7月，北京東六環(huán)改造工程地下現(xiàn)場，我國迄今研制的最大直徑盾構(gòu)機“京華號”開始“開疆拓土”?！把鼑敝睆匠^5層樓、身長相當于7節(jié)地鐵車廂、體重高達4300噸，這個由10萬個精密部件組成的“大塊頭”，號稱“工程機械之王”。它猶如一條鋼鐵穿山甲，能在山間、水底和城市地下鉆出一條條隧道，既高效，又安全。
盾構(gòu)機怎么干活？
說起來，它的工作原理類似于穿山甲挖洞。盾構(gòu)機頂端，巨型刀盤上的刀具，單體最輕的，都有200斤，相當于穿山甲鋒利的前爪，挖土碎石不在話下；刀盤后粗壯的盾相當于穿山甲的軀干，用來支撐挖好的洞，以免塌方；后方的出土系統(tǒng)相當于穿山甲的后爪，用來把挖出的砂土泥漿送出洞外；最后端的管片則相當于穿山甲閉合的鱗片，用來加固洞穴。開挖、排土、出渣、支護、襯砌、封固，一氣呵成，隧道主體結(jié)構(gòu)一次成型。
但，誰能想到，西方已應(yīng)用百年的這個“地下神器”，咱中國人卻長期看不到、摸不著。直到20世紀90年代末，為開鑿西康鐵路秦嶺隧道，我國才頭一次從歐洲買回了兩臺，這一下子竟花費了6億多元。
“盾構(gòu)機受制于人，嚴重影響我國基建效率?！敝需F工程裝備集團有限公司設(shè)計研究總院黨委書記李光這樣回憶，“盾構(gòu)機，咱們自己造！”
2002年列入國家重點項目，一窮二白、摸爬滾打，僅僅6年，首臺具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機橫空出世。突破核心技術(shù)封鎖，此后10多年間，中國這個后來者，持續(xù)刷新著世界盾構(gòu)領(lǐng)域的紀錄。
2020年9月27日，“京華號”在長沙下線，一躍成為世界第三大開挖直徑盾構(gòu)機，標志著我國超大直徑盾構(gòu)成套技術(shù)躋身世界前列。
更讓人意想不到的是，2012年，中國第一臺盾構(gòu)機走出國門。法國、意大利……目前，僅中鐵工程裝備集團有限公司的盾構(gòu)機產(chǎn)品就已覆蓋全球25個國家和地區(qū)，產(chǎn)銷量連續(xù)4年第一。
從無到有，從買到賣，中國盾構(gòu)機實現(xiàn)了歷史的轉(zhuǎn)身。
《光明日報》（ 2021年11月01日?01版）
