科學大咖講述國之重器的攻關破局故事

文/沈文浩

2022年12月24日下午，由廣州市科學技術局主辦，廣州物聯(lián)網(wǎng)研究院和廣東科學中心承辦，廣州科技金融集團有限公司支持，粵港澳大灣區(qū)科技館聯(lián)盟協(xié)辦的格致論道·灣區(qū)第20期——2022中國海外人才交流大會暨第24屆中國留學人員廣州科技交流會合作專場在廣東科學中心舉辦。本期講壇以“破局”為主題，邀請5位不同領域的嘉賓，分享他們在時間由來、散裂中子源、冷泉生態(tài)、海底火山、紅樹林保育等領域的科研攻關故事。

張首剛：時間從哪兒來

科學技術的快速發(fā)展和社會的不斷進步對高精度授時服務的要求越來越高?！氨本r間”是由位于陜西的中國科學院國家授時中心產(chǎn)生發(fā)出的。國家標準時間產(chǎn)生需要高精度的原子鐘，但數(shù)十年間，原子鐘主要依賴進口。2005年，張首剛留學歸國，他從零起步，帶隊攻關十余年，先后成功研發(fā)了國際首款、出口歐洲的激光抽運小銫鐘、守時型銣噴泉鐘、基準型銫噴泉鐘，以及世界最小的芯片原子鐘等，并建立了多手段世界時自主測量系統(tǒng)等，實現(xiàn)了“北京時間”的自主可控和性能提升。2022年10月，中國科學院國家授時中心主任張首剛負責研制的“空間站高精度時頻科學實驗系統(tǒng)”隨夢天實驗艙一起順利升空，這將是國際上精度最高的空間時頻信號產(chǎn)生傳遞系統(tǒng)，包含了全球首臺空間光鐘等，將支撐相關基礎物理研究和相關重要工程應用，包括對北斗系統(tǒng)的增強。他提出了立體交叉的國家授時系統(tǒng)設想，5年內(nèi)將建成空天地相互融合、相互增強的彈性國家授時系統(tǒng)，把錢學森先生提出的“中國一面大鐘”變?yōu)椤爸袊?D大鐘”，有力支撐國家高質(zhì)量發(fā)展。

陳延偉：中國散裂中子源托起科技“國之重器”

2007年至今，在東莞松山湖這塊熱土，中國科學院高能物理研究所副所長陳延偉參與和見證了“國之重器”中國散裂中子源從藍圖到建成，跑出科研“中國加速度”的全過程，它的建成填補了國內(nèi)脈沖中子應用領域的空白。在散裂中子源支撐下，我國首臺自主研發(fā)的加速器硼中子俘獲治療（BNCT）實驗裝置研制成功，BNCT是目前癌癥最先進的治療手段之一，能精準殺死癌細胞，并且不影響正常細胞。散裂中子源由于投資大、技術復雜、實驗難度大，關鍵技術過去由國外掌握，沒有引進的可能。因此建造之前，要通過大量的預制研究。散裂中子源團隊通過創(chuàng)新攻關，使設備的國產(chǎn)化率達到了90%以上，整個裝置的綜合性能進入國際先進行列，很多設備還走出了國門。

王淑紅：冷泉——深海沙漠中的綠洲

海底不僅有豐富多彩的生命，還有綠色高效的可燃冰清潔能源?？扇急鶓{借分布廣、規(guī)模大、埋藏淺、密度高、燃燒值高和清潔無污染等優(yōu)勢被認為是21世紀最理想的替代能源。我國可燃冰儲量排名全球第一，具有非常廣闊的開發(fā)前景?？扇急膭討B(tài)變化與海底冷泉關系密切，研究冷泉對尋找可燃冰具有重要意義。據(jù)中國科學院南海海洋研究所王淑紅研究員介紹，我國已在8個海域發(fā)現(xiàn)冷泉系統(tǒng)，其中南海冷泉主要分布水深為200—3000米；她和她的團隊近年來一直聚焦海底冷泉系統(tǒng)的形成演化過程研究，自主研制了一批海底冷泉原位觀測設備，實現(xiàn)了對海底冷泉活動進行觀測和取樣研究。未來，在國家的支持下，團隊所在中國科學院南海海洋研究所還將建設用于冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究的大科學裝置，發(fā)展更先進的深海載人海底實驗平臺，探索更多有關海底冷泉系統(tǒng)的奧秘。

張錦昌：海底火山——水與火之歌

火山噴發(fā)是自然災難之一，不僅會在陸地上噴發(fā)，也會在海洋里噴發(fā)，稱為“海底火山”。僅2022年，全球海底火山較大規(guī)模的噴發(fā)就有6次之多，其中最受關注的湯加火山噴發(fā)，規(guī)模創(chuàng)100多年來最高紀錄，能量相當于1000顆廣島原子彈，造成了嚴重的大氣污染、建筑破壞、人員傷亡以及經(jīng)濟損失。因此，加強對海底火山的認識和監(jiān)測，將有助于更好防范火山噴發(fā)，并將其造成的災害降至最低。中國科學院南海海洋研究所研究員張錦昌介紹，諸多海底火山深藏上千米水深的海底，要對海底火山進行觀測，需要乘坐現(xiàn)代的科學調(diào)查船，帶上先進的海洋探測儀器，結合衛(wèi)星和陸地的通信等設備對海底火山進行量身高、照CT等。經(jīng)過多次出海調(diào)查，張錦昌與國際科研團隊合作發(fā)現(xiàn)“地球最大單體火山”是太平洋海底里的大塔穆火山，其面積之大甚至能和太陽系中已探明的最大火山——火星的奧林帕斯火山相媲美。目前，我國正在建設國家海底科學觀測網(wǎng)，未來將服務于海洋災害預警、環(huán)境監(jiān)測和資源開發(fā)等多方面的綜合需求。

彭逸生：紅樹林——陸海交界處的“海岸衛(wèi)士”

紅樹植物是指生長在熱帶和亞熱帶海岸潮間帶的一類木本植物，這類植物的樹皮中含有一種叫作單寧的物質(zhì)，與空氣接觸后會被氧化為紅色，所以得名“紅樹”。在我國，紅樹林主要分布在廣東、廣西、海南等省區(qū)的海洋沿岸，它既是防風消浪、凈化海水、維持生物多樣性的“海岸衛(wèi)士”，又是固碳儲碳、應對氣候變化的“海洋綠肺”，單位面積紅樹林的固碳能力是熱帶雨林的6倍。隨著人類活動擴張和環(huán)境污染的加劇，全球紅樹林大面積消亡，而我國是世界上少數(shù)幾個紅樹林面積凈增加的國家之一。中山大學環(huán)境科學與工程學院副教授彭逸生及其團隊就是眾多紅樹林保育隊伍中的一支，他們從2011年起對廣東省150多個典型紅樹林分布點進行調(diào)查，在惠州搶救育苗、遷地種植，為珍貴紅樹樹種欖李找到了新家。對于彭逸生和他的團隊而言，保育紅樹林一直是進行時，他們將不遺余力，為我國的紅樹林保護恢復作貢獻。

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