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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關鍵核心技術,努力搶占科技制高點,為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

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【科技日報】“國安杯”2017年國內(nèi)十大科技新聞解讀

2017-12-27 科技日報 高博 操秀英
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語音播報

  一年有365個日出,中國科技好消息層出不窮。最新統(tǒng)計顯示,中國科學論文的被引用數(shù)量總和,首次躍居世界第二位,表明中國科技成果的內(nèi)涵已相當充實。從“墨子”發(fā)信到“小太陽”發(fā)熱,從可燃冰開采到“慧眼”開啟,2017年,中國創(chuàng)新隊伍由跟跑到領跑,腳步越發(fā)輕快。

01 “墨子號”實現(xiàn)星地量子通信

  世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”在國際上首次成功實現(xiàn)千公里級的星地雙向量子通信。

  至此,“墨子號”量子衛(wèi)星提前、圓滿地完成了預先設定的全部三大科學目標。這標志著我國在量子通信領域的研究達到全面領先的優(yōu)勢地位。

  “墨子號”是我國自主研制的世界上第一顆量子科學實驗衛(wèi)星,于去年8月16日發(fā)射升空,今年1月開始實驗。其星地單向、星地雙向、地星單向量子信道,系統(tǒng)信道效率、時間同步精度、跟蹤瞄準精度指標均超過要求。7月,潘建偉團隊公布打破量子隱形傳輸?shù)募o錄。9月,墨子衛(wèi)星將光子傳送到北京和維也納,并生成量子加密密鑰,使這些城市的團隊能夠安全地進行視頻聊天。

  中科院院長白春禮表示,從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài),安全通信速率比傳統(tǒng)技術提升萬億億倍,為構建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡奠定了堅實的科學和技術基礎,同時向著空間尺度的量子物理和量子引力的實驗探索邁出了第一步。

  中國物理學家潘建偉也因量子通信研究的卓越成果入選《自然》2017年度十大科學人物。《自然》報道潘建偉的開頭寫道:“在中國,有人稱他為‘量子之父’。在潘建偉的帶領下,中國已成為遠距離量子通信技術的領導者。”

07 硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星“慧眼”發(fā)射

  “借我借我一雙慧眼吧,讓我把這紛擾看個清清楚楚明明白白真真切切?!备枥锍隽耸盏健昂谛畔ⅰ眳s讀不懂的迷茫,隨著中國“慧眼”衛(wèi)星上天,我們有望看到宇宙X光片上的疤痕和舊傷。

  6月15日,酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射首顆空間X射線天文衛(wèi)星“慧眼”。這是繼中歐合作地球空間探測雙星、“悟空”號暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星和“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星之后,我國又一顆重要的空間科學衛(wèi)星。作為國防科工局牽頭的重大空間科學任務,“慧眼”填補了中國空間X射線探測衛(wèi)星的空白。

  目前人類能接收到的宇宙信息,基本都是各種電磁波,比如可見光、紅外光、紫外光、無線電信號等等。X射線和γ射線的能量更高,宇宙中橫飛著這兩種信號,“慧眼”全稱硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星(HXMT),就是專門看人眼看不到的射線圖像的。

  HXMT設計壽命4年,是個立方體,總質(zhì)量約為2.5噸,裝載了高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環(huán)境監(jiān)測器,可觀測1至250keV能量范圍的X射線和200keV至3MeV能量范圍的γ射線。衛(wèi)星采用直接解調(diào)成像方法,通過掃描觀測可以完成寬波段、高靈敏度、高分辨率的空間X射線成像。

  在太空里獨立工作的望遠鏡,得能耐冷耐熱、能收到地面指令,傳回數(shù)據(jù),不能斷電。而中國衛(wèi)星相關技術進步極快,近年達到了世界高水準。

09 “小太陽”運行百秒刷新世界紀錄

  今年7月3日,中國“小太陽”的燃燒時間又創(chuàng)造了同行業(yè)的紀錄,實現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行。

  太陽和氫彈的能量,都來自氫同位素的核聚變。但利用核聚變發(fā)電還做不到。氫彈是利用原子彈做雷管,高溫高壓促成核聚變。我們總不能在發(fā)電站里引爆原子彈吧?核聚變溫度達到幾千萬攝氏度,用什么容器去盛放呢?前蘇聯(lián)科學家想到,用高強度的磁場做容器,來約束幾千萬攝氏度的帶電的離子,這種模式叫“托卡馬克”。

  位于合肥的先進實驗超導托卡馬克裝置(EAST),也被媒體稱為“小太陽”,是世界上第一個全超導托卡馬克裝置。要讓等離子體長時間穩(wěn)定放電,需要解決多種棘手的物理障礙。新的紀錄標志著EAST成為世界上第一個實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式運行持續(xù)時間達到百秒量級的托卡馬克核聚變實驗裝置。EAST的成功,表明中國磁約束聚變研究在穩(wěn)態(tài)運行的物理和工程方面,繼續(xù)引領國際前沿,也對國內(nèi)外同類裝置的建設和運行提供典范。

  10年前啟動的國際熱核聚變試驗堆ITER計劃,是世界最大的國際科技合作項目,寄托著人類尋求永不枯竭能源的希望。穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運行,是未來實現(xiàn)聚變的關鍵。為ITER預演穩(wěn)態(tài)運行,是EAST的重要使命。現(xiàn)在看來,EAST是未來5年內(nèi)國際上唯一有能力開展百秒時間尺度技術研究的平臺。

  中國科學家正在研究下一代聚變裝置——中國聚變工程實驗堆(CFETR),它的建設、運行和人才培養(yǎng),必然會汲取EAST的寶貴財富。核聚變技術的突破,將源自歐洲、中國還是美國?無論是哪一國的成功,都意味著全人類的福利。

10 FAST 發(fā)現(xiàn)多顆脈沖星

  貴州省平塘縣的FAST望遠鏡今年共發(fā)現(xiàn)9顆脈沖星。它初露崢嶸,就被輿論廣為關注。

  500米口徑球面射電望遠鏡簡稱FAST,被譽為“中國天眼”,由天文學家南仁東等人于1994年提出構想并開始選址,歷時22年落成,于2016年9月25日啟用。它由中國科學院國家天文臺主導,是世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。比起之前美國科學家建造的300米口徑的射電望遠鏡,F(xiàn)AST的性能提高10倍,估計30年內(nèi)無人超越。

  脈沖星是中子星的一種,它的直徑不大,只有20千米左右,但射電能量極為強勁。它一邊飛速自轉,一邊節(jié)奏準確地彈出脈沖。脈沖星像一個旋轉的燈塔,當燈塔的光掃過地球的時候,F(xiàn)AST就可以接受到一次信號。

  由于FAST可以實時調(diào)整“大鍋”的反射面,并不差分毫地將信號反射到一點,所以宇宙深處的微弱無線電信號也可以被匯聚探測。除了脈沖星,F(xiàn)AST還會監(jiān)測宇宙中其他信號,如中性氫,甚至是地外文明。

  2017年10月FAST首先發(fā)現(xiàn)2顆新脈沖星,距離地球分別約4100光年和1.6萬光年,也是中國射電望遠鏡首次發(fā)現(xiàn)脈沖星,已得到國際其他射電望遠鏡的確認。

(原載于《科技日報》 2017年12月27日 3版)

打印 責任編輯:程博

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