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多個(gè)大科學(xué)裝置取得突破性進(jìn)展 中國科技創(chuàng)新邁向新高度！
大科學(xué)裝置是指通過較大規(guī)模投入和工程建設(shè)來完成，建成后通過長期的穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)的科學(xué)技術(shù)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)重要科學(xué)技術(shù)目標(biāo)的大型設(shè)施。今年是“十四五”規(guī)劃的收官之年，也是“十五五”規(guī)劃編制之年。一批建成運(yùn)行的大科學(xué)裝置正源源不斷產(chǎn)出新的科技成果，而新的大科學(xué)裝置也在醞釀之中。
正值全國兩會(huì)期間，多位全國人大代表在接受媒體采訪時(shí)，帶來了大科學(xué)裝置領(lǐng)域的最新消息，也提出了他們對國家大科學(xué)裝置發(fā)展的建議。
“中國天眼”運(yùn)行升級兩不誤，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)收入超15億元
中國天眼是全球最大且最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，具有深入探索宇宙奧秘、尋找新的天體和現(xiàn)象、搜尋外星智慧生命以及推動(dòng)天體物理學(xué)和宇宙學(xué)研究等重大意義和作用。2020年1月，“中國天眼”進(jìn)入常規(guī)運(yùn)行階段。“十四五”期間，“中國天眼”連續(xù)4年在中國科學(xué)院國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行年會(huì)中被評為年度優(yōu)秀設(shè)施第一名。
全國人大代表、“中國天眼”總工程師姜鵬介紹，目前，“中國天眼”發(fā)現(xiàn)的新脈沖星數(shù)量超過1000顆，超過全世界其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的脈沖星總數(shù)。“中國天眼”相關(guān)科研成果入選《自然》和《科學(xué)》評選的2020年度十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和十大科學(xué)突破，并有4項(xiàng)成果入選美國天文學(xué)會(huì)亮點(diǎn)研究成果。
在取得亮眼科研成果的同時(shí)，“中國天眼”建設(shè)運(yùn)行團(tuán)隊(duì)也突破了諸多技術(shù)瓶頸。
一方面，科研團(tuán)隊(duì)突破了空間目標(biāo)探測和深空通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國在該領(lǐng)域探測能力的數(shù)量級提升；另一方面，解決了一些關(guān)鍵核心技術(shù)國產(chǎn)化問題，例如，接收機(jī)、饋源艙鋼絲繩等以往薄弱的技術(shù)環(huán)節(jié)正逐步實(shí)現(xiàn)全部國產(chǎn)化。此外，團(tuán)隊(duì)正在攻克“中國天眼”核心陣建設(shè)設(shè)計(jì)方面的許多關(guān)鍵技術(shù)難題，如綜合孔徑數(shù)據(jù)處理技術(shù)、時(shí)間同步技術(shù)等。
除“中國天眼”本身的運(yùn)行、升級外，它對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)作用也十分顯著。據(jù)“中國天眼”總工程師姜鵬介紹，去年，前往“中國天眼”參觀的游客量接近130萬人次，直接帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)收入估計(jì)超過15億元。
“子午工程”服務(wù)重大航天活動(dòng)60余次，二期已完成建設(shè)
“子午工程”是用來監(jiān)測和預(yù)報(bào)空間天氣事件的國之重器，全稱為“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)”。在進(jìn)行航天任務(wù)時(shí)，航天、通信、導(dǎo)航等高技術(shù)系統(tǒng)會(huì)受到空間環(huán)境的影響。太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射事件、太陽質(zhì)子事件、磁暴、電離層暴、極光活動(dòng)等空間天氣事件，就如同刮大風(fēng)、下暴雨一般，影響高技術(shù)系統(tǒng)的運(yùn)行，并可能造成巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。
2012年，“子午工程”一期建成，實(shí)現(xiàn)了我國地基空間環(huán)境監(jiān)測“從無到有”的跨越式發(fā)展。2019年，二期工程啟動(dòng)建設(shè)，在一期15個(gè)觀測臺站的基礎(chǔ)上，新增16個(gè)觀測臺站，空間環(huán)境監(jiān)測能力顯著增強(qiáng)，首次實(shí)現(xiàn)了對日地空間環(huán)境全圈層、多要素綜合的立體式探測。
全國人大代表、“子午工程”二期工程總指揮王赤院士表示，通過實(shí)施“子午工程”，我國空間天氣監(jiān)測和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)自主率大幅提高，從源頭夯實(shí)了我國空間環(huán)境自主保障的基礎(chǔ)。
與此同時(shí)，中國科學(xué)家以“子午工程”為基礎(chǔ)，率先提出并主導(dǎo)國際子午圈大科學(xué)計(jì)劃，目標(biāo)是建立陸地最完整的東經(jīng)120°至西經(jīng)60°子午圈監(jiān)測鏈，實(shí)現(xiàn)對日地空間環(huán)境全緯度、全天候、日不落的立體觀測，突破對地球空間天氣物理全球變化過程和多圈層跨尺度相互作用的認(rèn)知，提供空間天氣大模型和高精度預(yù)報(bào)產(chǎn)品，為應(yīng)對空間天氣災(zāi)害、和平利用空間提供科學(xué)依據(jù)。
江門中微子實(shí)驗(yàn)、高能同步輻射光源即將迎來重要節(jié)點(diǎn)
“江門中微子實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行工程建設(shè)的最后一步——液體灌注。目前，超純水已經(jīng)灌滿中心探測器有機(jī)玻璃球內(nèi)外空間，我們正在把有機(jī)玻璃球里的超純水置換為液體閃爍體。”全國人大代表、江門中微子實(shí)驗(yàn)首席科學(xué)家王貽芳院士介紹。
江門中微子實(shí)驗(yàn)是一個(gè)以測量中微子質(zhì)量順序?yàn)槭滓茖W(xué)目標(biāo)的大科學(xué)裝置，位于地下700米深處，其中心探測器是一個(gè)有效質(zhì)量兩萬噸的液體閃爍體探測器。探測器的主支撐結(jié)構(gòu)是直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼，其上承載著直徑35.4米的有機(jī)玻璃球、20000噸液體閃爍體、20000只20英寸光電倍增管、25000只3英寸光電倍增管等諸多探測器部件。
王貽芳介紹，在完成工程建設(shè)最后一步的同時(shí)，江門中微子實(shí)驗(yàn)的調(diào)試工作便已開始。調(diào)試數(shù)據(jù)顯示，探測器用到的核心器件——可以將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕?5000只光電倍增管工作正常；液體注入后，有機(jī)玻璃球及鋼結(jié)構(gòu)的受力狀況發(fā)生了改變。監(jiān)控顯示，受力狀況的改變符合設(shè)計(jì)預(yù)期。
“我們預(yù)計(jì)今年8月完成液體閃爍體的灌裝，并開始取數(shù)。”王貽芳說。
江門中微子實(shí)驗(yàn)建成后，將成為國際中微子研究中心之一，與正在建設(shè)的日本頂級神岡中微子實(shí)驗(yàn)(Hyper-K)和美國深部地下中微子實(shí)驗(yàn)(DUNE)形成鼎足之勢。
同時(shí)，王貽芳還介紹，位于北京懷柔的高能同步輻射光源也基本完成建設(shè)任務(wù)。
高能同步輻射光源是世界上最亮的第四代同步輻射光源，建成后將與美國先進(jìn)光子源、歐洲同步輻射裝置、日本SPring-8和德國的PETRA-Ⅲ一起，構(gòu)成世界五大高能同步輻射光源。
“目前，關(guān)鍵設(shè)備都已經(jīng)安裝完成，正在做最后的調(diào)試。”王貽芳介紹，高能同步輻射光源的建設(shè)帶動(dòng)了高精度磁鐵、真空及鍍膜、超導(dǎo)腔、數(shù)字束測系統(tǒng)等一批關(guān)鍵核心技術(shù)的發(fā)展。
工欲善其事，必先利其器。對于我國來說，建設(shè)大科學(xué)裝置是未來科學(xué)發(fā)展的必然趨勢，也是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的重要手段。未來，隨著一系列大科學(xué)裝置的建成運(yùn)行，將為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展做出戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和前瞻性的貢獻(xiàn)。
素材來源：中國科學(xué)報(bào)
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