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国之重器奠定创新未来:大科学装置成就综述
作者:    出处:光明日报    浏览次数:169(2017-9-13)
 

【沿着总书记指引的方向奋力前行·大科学装置这五年】

“我国科技发展的方向就是创新、创新、再创新。要高度重视原始性专业基础理论突破,加强科学基础设施建设,保证基础性、系统性、前沿性技术研究和技术研发持续推进,强化自主创新成果的源头供给。要积极主动整合和利用好全球创新资源,从我国现实需求、发展需求出发,有选择、有重点地参加国际大科学装置和科研基地及其中心建设和利用。”

——摘自习近平总书记在中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会上的讲话

重大突破,科研仪器先行——从亿万光年之外的宇宙星辰,到组成世界的基本粒子,科学发现与技术创新越来越离不开功能强大的科研仪器,特别是大科学装置,这已经成为科技界的共识。

曾几何时,因为缺少相关的大科学装置,中国的科学家只能借助外国装置进行研究。党的十八大以来,500米口径球面射电望远镜(FAST)、中国散裂中子源等大科学装置先后建成,地球系统数值模拟、高海拔宇宙线观测站等或进入预研阶段,或已开工建设。这些大科学装置建设的持续推进,有力地支撑了中国基础研究和高新技术的发展,助力中国科学家、中国科学技术走向巅峰。

催生一批世界一流成果

2017年8月10日,科学期刊《自然》在线发表了两篇“墨子号”量子科学实验卫星的成果。原本预计两年实现的科学目标,以中国科学技术大学副校长潘建伟为核心的研究团队,在几个月内就实现了。对此,中国科学院院长白春礼评价道:“墨子号”开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验校验的大门,抢占了量子科技创新的制高点,在国际上达到全面领先的优势地位。

科学技术的进步依赖于基础理论的发展,基础理论的发现和验证有赖于科学仪器。党的十八大以来,中国在大科学装置建设上持续发力,一份份科研捷报鼓舞人心。

在贵州,世界上最大口径的射电望远镜仰望苍穹,谛听来自宇宙最深处的声音;在合肥,被称为“人造太阳”的超导托卡马克核聚变实验装置,将我国磁约束核聚变研究带入世界前沿;在上海,生物学家、遗传学家、材料学家等科研工作者正使用上海光源,探索物质世界的奥秘;在北京,中国第一座高能加速器——北京正负电子对撞机经过几轮改造和技术升级后,产出重要科研成果。

仰望太空,首颗暗物质探测卫星期待收获,首颗碳卫星刚刚完成在轨测试,转入业务化运行和科学应用阶段;凝眸远洋,“科学号”综合科学考察船深入人类从未探索过的西太平洋卡罗琳海山,“探索一号”探秘万米海底深渊;俯瞰深地,位于四川锦屏的世界上最深、宇宙线通量最小的暗物质实验室,正试图捕捉暗物质存在的最直接证据。

这些大科学装置是公共实验平台,为多学科领域的基础研究、应用基础研究和应用研究服务提供强大技术支持;这些大科学工程是专用研究装置,是特定学科领域实现重大科学技术目标的研究利器;这些大科学工程是公益基础设施,为国家经济建设、国家安全和社会发展提供基础数据。

得益于国家科技实力的提升

在被问到中国为什么要建“探索一号”科考船时,中国科学院深海科学与工程研究所首席科学家彭晓彤这样回答:我国海洋科技起步较晚,长期依赖国外进口海洋装备。但是国外设备固有的技术封锁和高昂的维护成本,决定了我们不可能单靠引进就能走到国际深海领域的前沿。中国要想成为海洋强国,必须改变这种情况,坚持自主研发是走到国际深海前沿领域的必由之路。

建造中国自己的大科学装置是中国科技发展的客观需求——中国的科学研究已经到达从量变到质变的关口,正在实现从跟踪到并行再到领跑的转变,中国科学家要做出从0到1的原创性成果,走上国际科学前沿,必须发展自己的大科学装置。

而能够建设中国自己的大科学装置,得益于中国工业、制造业等的飞速发展。大科学装置由多学科支撑,是众多高新技术的集成,集中体现了一个国家的技术制造能力。大科学工程不是通用科研仪器设备,大多需要特殊的材料和工艺。而这些材料和工艺,往往都在封锁、禁运之列,只能靠我们自己研发,如果中国工业和制造业不具备相当的水平和能力,再好的科学设想也无法实现。

每当提到500米口径球面射电望远镜(FAST)时,副总工程师、中国科学院国家天文台研究员李菂总会说:“如果没有中国工程技术的发展,FAST不可能完成。”他介绍,FAST将使中国拥有探测宇宙的最好仪器,而掌握相关专利技术的发达国家对中国实施封锁。

大科学装置建设中取得的新技术成果也被广泛应用在其他重大工程中,反哺国民经济发展。中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士介绍,中国互联网的诞生是北京正负电子对撞机的“副产品”,而它的建造和之后的每一次升级改造,都促进了相关企业的技术提升。而为FAST研发的抗疲劳索网技术及索网工程管理,应用在了港珠澳大桥的建设中。

吸引和培养人才的法宝

2017年8月,从哈佛大学归来的八位博士后登上了各大媒体的头条。王文超、张欣、王俊峰、刘青松、刘静、张钠、林文楚、任涛,被称为“八剑客”的他们告别波士顿、扎根安徽合肥“科学岛”。让他们选择回国的原因,除了拳拳爱国之心,也因为这里有一个能让他们施展才华的舞台:中国科学院合肥物质科学研究院强磁场中心。这里的“稳态强磁场实验装置”综合性能达到了国际领先水平,是世界一流的科研设备。

栽下梧桐树,才能引来金凤凰。从某种程度上说,科学家们能否取得原创性重大科研成果,取决于是否拥有最先进的科学仪器设备和装置。而大科学装置能为科技工作者提供最好的科研平台,是凝聚人才、吸引人才的最大法宝。

大科学装置也是人才培养的实战场。这一点,在高能物理领域表现得尤为明显。中国高能物理界的许多实验物理学家和理论物理学家,都与北京正负电子对撞机有千丝万缕的联系。“30多年前,我们差不多是从零开始做北京正负电子对撞机的,如今已是三代人。在这个过程中,我们培养了很多人才。”王贻芳说,大科学装置所需要的仪器全部都要自行设计研制,这不仅可以培训科研人员和企业开展世界领先的仪器、设备、技术的研发,还可以培养大量顶尖的青年科研人才和高质量的、国际水平的设备研制人才。

不只“科学岛”上的“八剑客”,今天,越来越多的年轻面孔出现在大科学装置的建设、维护和使用团队中,中青年骨干力量逐渐挑起科技创新的大梁,“90后”“00后”正在磨砺中成长。一代一代,薪火相传,中国科技创新的脚步永不停歇!

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