2019年全國科技周于5月19日至5月26日在全國舉辦。今年的主題是“科技強國 科普惠民”。在科技活動周期間,除了2019年全國科技活動周暨北京科技周主場的科普博覽活動外,還有3500余個科研機構(gòu)、大學(xué)、國家重點實驗室在科技活動周期間向公眾開放。一批貫穿全年的重大科普示范活動也陸續(xù)展開,包括科學(xué)之夜等15項重點活動。廣大人民群眾不僅近距離地了解“大國重器”,為祖國的發(fā)展和變化感到自豪,也感受未來智能時代的場景;還能體驗城市精細化管理、垃圾分類智能回收等最新成果,參與到冰壺、高山滑雪等冬奧會項目中。本期特選擇北京主場的科普博覽,科學(xué)家的科普報告、科學(xué)之夜等代表性的主要活動,與讀者共享這場全民的科學(xué)“盛宴”。
陳延偉(中國科學(xué)院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源工程辦主任)
中國散裂中子源,名副其實的“國之重器”
中國散裂中子源是目前我國家單項投資規(guī)模最大的科學(xué)工程,是名副其實的“國之重器”,是中國散裂中子源團隊老中青三代科學(xué)家“十年筑夢”奮斗出來的。
中國散裂中子源能為科學(xué)家探索前沿科學(xué)問題提供重要支持,因為探究物質(zhì)和材料的微觀結(jié)構(gòu)需要借助一系列觀測手段。我們常常把中國散裂中子源比作超級顯微鏡,將它源源不斷產(chǎn)生的中子用于探測,從而揭開肉眼看不到的物質(zhì)世界的神秘面紗。
在攻克產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)、解決“卡脖子”問題方面,它也帶來了超乎尋常的挑戰(zhàn)與機遇:盡管有些關(guān)鍵技術(shù)掌握在國外大公司中,我國科學(xué)家通過自主創(chuàng)新與集成創(chuàng)新,使設(shè)備的國產(chǎn)化率達到了90%以上,綜合性能也進入國際先進行列。
經(jīng)過數(shù)年奮斗與攻關(guān),科學(xué)家們終于圓滿完成了國家任務(wù)。中國散裂中子源的建成,使得我們成為繼英國、美國、日本后第四個擁有脈沖式散裂中子源的國家,縮短了我們國家在脈沖散裂中子源上與國外很多年的差距,填補了空白。未來,它將著力加強國內(nèi)外開放共享,不斷完善和改進裝置性能,為我國產(chǎn)生高水平的科研成果提供有力支撐。
孫雪豐(中國鐵建重工集團掘進機事業(yè)部土壓盾構(gòu)研究所副所長)
中國盾構(gòu):從零起步,躋身世界之強的“鋼鐵穿山甲”
到20世紀九十年代,盾構(gòu)機已經(jīng)經(jīng)歷了近百年的發(fā)展——但中國還沒有此類設(shè)備,要修鐵路隧道,只能從發(fā)達國家進口。然而,對國外設(shè)備的依賴也帶來許多問題,國外的設(shè)備報價很高,而且不能完全滿足我國的需求,而且,國外設(shè)備的問題還包括生產(chǎn)周期長、售后和維修都很難。所以,中國開始自主設(shè)計、研發(fā)和制造國產(chǎn)的盾構(gòu)機。
經(jīng)過十多年探索與開發(fā),中國盾構(gòu)機越來越高效和人性化,逐漸走到世界前列。由此,也開始大規(guī)模開拓國際市場。在莫斯科地鐵建設(shè)項目中,盡管面臨著環(huán)境與施工的嚴苛挑戰(zhàn),我們還是圓滿完成了任務(wù),打贏了進入歐洲市場的“第一戰(zhàn)”。
如今,國產(chǎn)盾構(gòu)機已經(jīng)廣泛應(yīng)用到許多工程中。地鐵高鐵公路隧道,還有引水隧道,甚至一些國防工程都可以用到國產(chǎn)盾構(gòu)設(shè)備,國外的設(shè)備很難再像以前那樣輕松進入中國市場。
未來盾構(gòu)機還將向未知地層掘進,盾構(gòu)機在硬巖隧道中開挖出的同心圓比任何花朵都漂亮。因此,即使研發(fā)充滿挑戰(zhàn),我也樂在其中。
管全梅(中車唐山機車車輛有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心高級工程師)
中國動車:打造一張中國企業(yè)走出去的“國家名片”
動車組的運行給人們的生活帶來極大便利,甚至使許多“不可思議”的經(jīng)歷成為可能:早上在西安吃羊肉泡饃,中午在成都看熊貓,晚上在重慶吃火鍋……動車組縮短了城市與城市之間的距離,也拉近了人與人之間的距離。
車體相當(dāng)于房子的框架,或者人體的骨骼,要承載整個車上所有其他的部件。好的車體,需要滿足哪些條件?車體結(jié)構(gòu)設(shè)計師主要考慮的因素包括:強度、剛度、模態(tài)、氣密性和輕量化。其中,強度與乘客的安全有關(guān);剛度決定車體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定程度;氣密性能提升乘客的舒適度;輕量化則與降低成本、節(jié)能減排息息相關(guān)。
我是動車結(jié)構(gòu)設(shè)計師,可能有一點職業(yè)病,乘動車的時候,尤其是新款的車型,就要下車看看車的結(jié)構(gòu)跟我們設(shè)計的有什么不一樣,看看有沒有可以取長補短的地方。
作為設(shè)計師,每次我在設(shè)計圖紙上簽字的時候,都感到神圣和驕傲,但更多的是一份責(zé)任——因為要保證設(shè)計的圖紙是對的,不能發(fā)生問題,尤其是安全性的問題。
中國高鐵現(xiàn)在遠銷世界20多個國家,成為中國企業(yè)走出去的一張“國家名片”,我為祖國今天的強大和我的工作感到驕傲。
鐘武律(中核集團核工業(yè)西南物理研究院特聘研究員)
中國“人造太陽”:點亮未來的能源夢想
太陽之所以能夠持續(xù)發(fā)光發(fā)熱,是因為它在時刻發(fā)生著核聚變反應(yīng),而利用核聚變這個原理,在地球上來建這么一個能夠可控輸出能量的這么一個裝置,大家就形象地稱之為“人造太陽”裝置。
“人造太陽”裝置中的等離子體的溫度可以達到1億度以上,比太陽的溫度要高到上10倍。目前任何已知的材料都無法抵擋那么高的溫度。不過,聰明的科學(xué)家利用強磁場的方式,把高溫的等離子體和材料給隔離開來,把它懸浮起來。這樣的話高溫等離子體在磁場的約束下面,可以實現(xiàn)一個聚變反應(yīng)。這樣的裝置被稱為“托卡馬克裝置”。
在四川成都,中國核工業(yè)西南物理研究院有一個團隊在進行受控核聚變研究,就是要在地球上建造一臺裝置,可以通過核聚變反應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定地輸出能量,解決未來能源問題,從而造福人類。
要實現(xiàn)聚變反應(yīng),在地球上最容易的方式是聚合氫的同位素氘和氚,公式非常簡單,但真正實現(xiàn)起來異常困難。我上完研究生基礎(chǔ)課回所里報到的第一天,就被控制大廳屏幕上形態(tài)各異的一大堆曲線給鎮(zhèn)住了。大道至簡的背后,是對每一項技術(shù)逼近極限的挑戰(zhàn),需要團隊齊心協(xié)力攻克每一項科學(xué)和技術(shù)問題。
經(jīng)過多年攻關(guān),中國在“國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃”中執(zhí)行進度和完成情況都走在了七方前列,科學(xué)研究方面也取得了一系列國際先進的科研成果。過去,我們邀請國外頂級科學(xué)家請不來;現(xiàn)在,他們主動聯(lián)系我們,組團來。這樣的變化,靠的是實力。
在國際聚變舞臺上,中國有了越來越多的底氣,甚至可以說,已經(jīng)擁有了話語權(quán),期盼能有更多新生力量加入中國聚變隊伍,用智慧點燃“能源夢想”。
姜鵬(FAST總工程師,國家天文臺研究員):
中國天眼:傾聽宇宙的聲音
中國天眼(FAST),是人類傾聽宇宙聲音、觀測宇宙奧秘、尋找宇宙生命的一扇大門,歷時22年建成,是由中國科學(xué)院國家天文臺主導(dǎo)建設(shè),具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。也有人戲稱這是“山里的一口大鍋”,如果裝滿礦泉水,全世界70億人,每人都能喝上4瓶。
這是世界上最大的單口徑射電望遠鏡,也是中國建造的望遠鏡第一次在靈敏度的指標上首次占據(jù)了世界最高點。
更大的望遠鏡口徑和更高的靈敏度,意味著可以看到宇宙更遼遠的圖景,探測更深處的宇宙秘密。如很多大科學(xué)裝置一樣,F(xiàn)AST的建成并不容易。
中國在制造方面,有很多方面是其他國家不太容易比擬的。“有中國人的智慧在這里面,也有中國人的勤勞在里面。經(jīng)常有外國友人來看了一圈,說,只有中國能做得了FAST。
(此文是由中國科協(xié)科普部主辦的“我是科學(xué)家”演講第十一期,5月19日在全國科技周主場活動現(xiàn)場——中國人民革命軍事博物館軍事博物館舉辦,袁于飛 李宇佳 黃文禎整理)