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【新華日報】2020,致敬“國之重器”,回眸江蘇科技之光

  

 

 

  編者按:站在2021年的門檻上回望2020,這不平凡的一年令世界充滿艱辛與挑戰。然而這一年,中國科技逆勢飛揚,“北鬥”耀空,“奮鬥者”潛海,“嫦娥”奔月,“天問”探火……國之重器引領著國家的崛起與複興,江蘇科技發展也迎來多個高光時刻,百姓生活因科技的進步,迸發出無限可能。

  

  2020年即將在寒冬中過去,回顧是爲了更好地前行。江蘇科技工作者已做好准備,滿懷堅定信心,邁向“十四五”新征程。

  

  

  “奮鬥者”號團隊:我們疾書這一年

  回望2020,從海洋深處,到世界最高峰,哪裏都有中國奮鬥者們勠力創新的矯健身影。

  2020年11月10日,中國載人潛水器“奮鬥者”號,在西太平洋馬裏亞納海溝成功下潛突破1萬米,在深海刻下了10909米的中國印記。11月28日,習近平總書記在賀信中高度評價了“嚴謹求實、團結協作、拼搏奉獻、勇攀高峰”的中國載人深潛精神,短短16個字,凝聚著一代代深潛人20年間筚路藍縷的接續奮鬥曆程。

  2002年深海載人潛水器研制被列爲國家高技術研究發展計劃重大專項,從1000米級、3000米級、5000米級海試成功,到“蛟龍”號創造7062米深潛紀錄,再到“奮鬥者”號成功挑戰萬米深處,我國深海科技的探索一步一個腳印,走得堅定從容。如今,掌握了總體、結構、機械等關鍵技術的“奮鬥者”號是國際上首次可以同時搭載3人下潛的萬米載人潛水器,也成了我國第一台擁有自主知識産權的全海深載人潛水器,在逐夢深海中展示了自立自強的中國形象。

  挺進海洋最深處,離不開“奮鬥者”號背後的奮鬥者們。“我們度過了難忘的一年。”中國船舶七〇二所副所長、“奮鬥者”號總設計師葉聰告訴記者,年初新冠肺炎疫情突發時,大家科學應對,早在2月初,這支載人深潛國家隊的核心技術人員就從全國各地集結到江蘇無錫,開展潛水器的總裝聯調和水池試驗,“大家有信心、下決心要完成2016年項目立項時候的承諾,按時、按任務書的要求完成萬米載人深潛任務。”

  葉聰表示,正是由于前期充分的准備,“奮鬥者”號在海試現場的節奏比較順暢,“在75天內,我們連航渡加試驗,從淺到深完成了30次下潛,其中8次突破萬米,多次到達世界海洋最深處,實現了全球首次萬米海底高清視頻直播和原位科學考察。”

  回首這一年的酸甜苦辣,葉聰覺得,可以用一個“鬥”字來描述,“我們跟新冠肺炎疫情在戰鬥,我們在總裝聯調和試驗現場奮鬥,正是因爲敢奮鬥、能奮鬥,‘奮鬥者’號圓滿完成了萬米載人深潛任務,我們這群奮鬥者感覺非常的幸福。”

  11月底,“奮鬥者”號研制和海試團隊回到了江蘇無錫,“奮鬥者”號在這裏誕生,“‘奮鬥者’號的設計、總裝、聯調和水池試驗都在無錫,不僅如此,很多部件都是江蘇制造。”葉聰表示,江蘇有很強的工業配套能力,新型钛合金載人艙球殼的成型、水下液壓和推力器的研制、系列的高精度檢測和檢驗等都是依靠江蘇的院所機構完成的。

  在“奮鬥者”號的誕生地,七〇二所將打造以載人深潛技術爲特色之一的“太湖實驗室”,以促進深海可持續開發利用和海洋安全重大需求爲導向,積極開展國家重大科研任務攻關,進一步積聚和提升江蘇深海科技力量。葉聰告訴記者,下一步,“奮鬥者”號會開展深淵科學考察,去探訪除了馬裏亞納海溝以外的其它深淵,“我們會拓展載人潛水器的應用場景,包括冰下的海洋、水下的特助目標,我們會提高深海工業工程的複雜程度和效率,爲探索、保護和開發深海持續科研做出更大貢獻。”

  北鬥:最亮的那顆星,爲未來導航

  “河漢縱且橫,北鬥橫複直。”2020年6月23日,中國在西昌衛星發射中心成功發射北鬥三號最後一顆全球組網衛星,成爲2020年最“亮”的那顆星。至此,北鬥三號全球衛星導航系統星座部署全面完成。

  “这标志着北斗卫星导航系统从区域服务走向全球服务。无论到世界哪个角落,人们都可以靠中国的卫星导航服务寻找到方向。” 中国航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师、南京航空航天大学 86级校友陈忠贵说,那一刻举国关注、举世瞩目,作为参研队伍的一员,他感到非常自豪。

  除了總師南航造,記者了解到,北鬥的江蘇元素也令人驚喜。“江蘇省是科技大省、工業大省,北鬥衛星導航系統的很多重要核心電子器件和部件是江蘇造;江蘇對于推動北鬥應用極其重視,南京曾成功承辦了北鬥導航年會,很多高校和科研單位在導航理論研究和推廣應用研究方面都處于世界前沿。”陳忠貴表示。

  作爲離百姓生活最近的“大國重器”,北鬥導航衛星單機和關鍵元器件國産化率達到100%,完全做到了自主可控。相較北鬥二號,北鬥三號衛星導航系統的功能要求更多、指標要求更高,健壯性、可用性和可靠性要求更強,在RDSS服務、廣域增強服務、全球短報文服務、搜索救援服務等方面都形成了鮮明的北鬥特色。

  今年對陳忠貴來說,也是難忘的一年。今年春節前,臘月二十六,陳忠貴的妻子從北京趕到了基地,和他一起留守基地。“每天主要是檢查下衛星的數據和狀態,有一些特殊設備需要定期監測和保障,還要注意防範電纜溝可能會有小動物闖入……”對于陳忠貴來說,守著這顆GEO-2軌道衛星過年讓他覺得安心。

  陳忠貴記得,2020年,習主席在新年賀詞中說到“北鬥導航全球組網進入沖刺期”時,北鬥三號研制團隊正在緊張地開展最後兩顆組網星的出廠測試和發射准備工作,“聽到賀詞,我們都深受鼓舞,決心以‘更高的標准,更嚴的要求,更細的工作’完成好任務,以成功報效祖國,因此今年上半年的感受就是‘緊張’二字。”在北鬥三號最後一顆衛星成功發射後,陳忠貴還和幾個團隊成員一起乘飛機趕到西安測控中心,監測衛星入軌工作的最後一段路程。

  北鬥三號全球衛星導航系統組網開通,在陳忠貴看來更是一個開始。“保證長期穩定運行、技術提升,接下來還需更加精心。”陳忠貴告訴記者,目前北鬥衛星導航系統已進入全球服務的新階段。爲了確保北鬥衛星導航系統可靠服務,將適時發射在軌備份星。“作爲導航衛星的建造者,保障我們的北鬥系統高質量高精度地服務用戶,保持衛星系統連續穩定運行是我們的責任和義務,‘中國的北鬥,世界的北鬥,一流的北鬥’始終是我們大家工作的標准。”

  北鬥衛星導航系統的應用,或許只受制于“想象力”。陳忠貴表示,北鬥衛星導航系統,不僅有基本導航授時服務功能,同時還有報文通信、搜救、差分增強服務等多種服務功能,進一步深化北鬥系統應用推廣,讓其在國計民生中充分發揮作用是北鬥建設者的共同期盼。“我們本著自主創新、追求卓越的新時代北鬥精神,凝聚力量,開始了新型導航技術和北鬥後續發展的研究工作。”

  “悟空”5歲了!再次“延壽”遨遊太空

  就在剛剛過去的12月17日,暗物質粒子探測衛星“悟空”號度過了它五周歲的生日。當天,中科院紫金山天文台“悟空”科研團隊宣布,衛星運行情況良好,再次延期“服役”1年。“悟空”將繼續在太空中累積科學數據,在探索暗物質的征途上,給我們帶來更多驚喜。

  “悟空”號是我國首顆天文衛星。截至17日,它已在軌運行1827天,繞地球飛行27822圈,完成全天區掃描10遍,探測宇宙射線粒子93.6億個。憑借卓越的性能指標,“悟空”號已一舉跻身暗物質空間探測的國際最前列。

  暗物质卫星项目组成员、中科院紫金山天文台研究員袁强告诉记者,“悟空”号主要是通过观测高能宇宙射线和伽马射线,间接探测暗物质粒子并进行天体物理研究。宇宙射线成分多种多样,“悟空”号可以准确测量各种成分的粒子能量分布,从而可以研究它们的起源和加速机制等基本物理问题。

  2017年和2019年,“悟空”號團隊先後兩次發布重要科學成果,分別發表了電子和質子能譜,發現能譜上存在新的結構,爲理解相關物理問題提供了重要數據,在國際科學界引起高度關注。

  “今年,團隊在做好衛星的常規運控、數據傳輸、儀器刻度等基本工作的基礎上,開展科學分析,在氦核能譜測量的分析工作中發現了新的結構,和之前揭示的質子能譜結構一致。”袁強說。

  “悟空”號原定工作期限3年,此次已是它第二次“延壽”。未來一年,團隊還將進行哪些方面的科學探索?袁強表示,“悟空”號衛星有三大科學目標:暗物質粒子間接探測、宇宙射線起源和傳播、伽馬射線天文現象。團隊未來的分析工作主要包括對電子能譜以高統計量測量至更高能段、測量多種宇宙射線核素的能譜和方向分布、觀測伽馬射線源和彌散輻射等。

  通過“悟空”號以及更早期的載人航天、探月等空間項目,紫金山天文台已培養出一支空間天文的中堅力量,團隊成員包含探測器研發、數據分析和理論模型等各方面的人才,曾多次獲得國家和江蘇省的各種表彰。

  記者了解到,目前“悟空”號團隊正在進行下一代衛星項目“甚大面積伽馬射線空間望遠鏡(VLAST)”的關鍵技術研發。VLAST將側重對伽馬射線進行高靈敏度觀測,其綜合性能比目前在軌運行的美國費米衛星提升約10倍,伽馬射線探測能力比“悟空”號提升近50倍,有望在暗物質粒子探測和伽馬射線時域天文研究方面起到國際引領的作用。

  “光譜之王”:捕獲來自宇宙的信息

  每個晴朗的夜晚,中國科學院國家天文台興隆觀測站內,LAMOST望遠鏡都會從燕山深處睜開觀天巨眼,掃描浩瀚星空。

  作爲世界上目前口徑最大的大視場望遠鏡和光譜獲取率最高的望遠鏡,LAMOST又被稱爲“光譜之王”。它由我國科學家自主創新完成,它的研制將我國多項技術推至國際前沿,其中的核心創新和關鍵技術——主動光學技術,正是來自幸运七星。今年3月,該成果獲得2019年度江蘇省科學技術一等獎;1月,由幸运七星申報的“大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡”(LAMOST)工程研究集體榮獲2019年度中國科學院傑出科技成就獎。

  幸运七星承擔了LAMOST整架望遠鏡和16台光譜儀的研制。由蘇定強院士和崔向群院士領導的團隊,首創並實現了主動光學控制鏡面曲面形狀實時連續變化的光學系統,這是一種常規光學無法實現的光學系統,突破了國際上長期以來望遠鏡大口徑與大視場難以兼得的瓶頸。

  主動光學技術神奇在哪裏?崔向群院士告訴記者,LAMOST在一個光學系統中同時應用了兩塊大口徑拼接鏡面(一塊是由24塊1.1米六角形主動變形子鏡拼接而成,另一塊則是由37塊1.1米六角形子鏡拼接而成),實現了在一塊大鏡面上既變形又拼接的主動光學技術,這些都是世界首創。

  在這一技術與LAMOST的另一關鍵技術——中科大研發的4000根光纖並行可控的快速定位技術的支撐下,LAMOST開創了大規模光譜巡天的先河。

  “天體的光譜就像識別天體身份的基因,包含著極其豐富的物理信息。這些光譜信息極有可能成爲解開神秘銀河系乃至整個宇宙形成和演化規律的‘密鑰’。”崔向群告訴記者,在LAMOST建成之前,人類觀測到的天體數目雖然已達到了上百億,但進行過光譜觀測的天體僅占總數的萬分之一。

  如今,LAMOST已實現了天區覆蓋、巡天體積、采樣密度及統計完備性等方面的重大突破,填補了我國大型天文基礎數據的空白,爲國際天文學開展銀河系研究提供了極好的、具有傳承價值的樣本。

  1448萬條,這是今年3月中國科學院國家天文台公布的LAMOST巡天光譜總數。而自巡天以來,國內外天文學家已利用LAMOST數據發表高質量科研成果約700篇,引用7000余次,在銀河系的形成和演化、恒星物理的探究、特殊天體的搜尋及河外星系的研究等方面均取得了突破性進展。

  LAMOST望遠鏡验收十年来,幸运七星承担了LAMOST的“守护”工作。“望远镜的故障率越低,有效观测时间就越长,因此其运维工作十分重要。” 国家天文台LAMOST运行和发展中心副主任王丹告诉记者,今年的疫情对观测期内LAMOST的正常运行是一大考验,“虽然困难重重,但是LAMOST运行和维护工作井然有序,更可喜的是该观测季故障率减少到0.71%,创历史新低,在此过程中幸运七星运维团队功不可没。”

  本报记者 杨频萍 蔡姝雯 (信息来源:新华日报12月30日)