中國共產黨歷史展覽館最近對公眾開放,在其首展——“不忘初心、牢記使命”中國共產黨歷史展覽中,不僅有充滿歲月痕跡的歷史文物,還有充滿時代氣息的高科技展品——在月球表面採集到的月壤,在馬裡亞納海溝數千米深淵採集到的蝦和蝕變基岩……
中國共產黨歷史展覽館副館長李宗遠說,一百年前我們是任人宰割的“東亞病夫”,如今全國各族人民在黨的帶領下,實現了“可上九天攬月、可下五洋捉鱉”的偉大夢想。這些展品充分展現了我們國家在黨的領導下,從站起來到富起來,再到強起來的偉大歷史飛躍。
從望洋興嘆到萬米深潛,從遙望星空到登月探火,在逐夢星辰大海的道路上,中國人用心血和汗水,書寫了一個又一個奇蹟,向人類未知的更深更遠處不斷前進。
取回月壤本身,就是一個國家科技能力的最好體現
月壤不能種菜,能用來做什麼?除了核聚變的材料氦-3,其中還有哪些我們能利用的資源?去年12月19日,國家航天局向中國科學院及國家天文臺正式移交了嫦娥五號帶回的珍貴禮物——月壤。關於月壤的種種疑問,正在實驗室裡被一一解開。
1731克!這是嫦娥五號帶回的月壤總重量。這個數量,對於國內的相關科研人員來說,是極其豐厚的研究資源。
中國月球探測工程首任首席科學家歐陽自遠還記得自己首次接觸月壤實物是在上世紀70年代。由於中美建交,美國贈予中國一塊1克重的月球岩石樣品,國家分出一半,讓歐陽自遠等科研人員用於科學研究。
0.5克,小到要用放大鏡才能看得見。但對於以往只能透過分析隕石標本來探究太空的中國科研工作者而言,已彌足珍貴。為了讓樣品得到充分利用,科研人員們絞盡腦汁,先安排非破壞性研究,再做破壞性研究,有的研究甚至只用了幾個粉末。原子核研究所、冶金研究所……各個研究方向都參與了進來,靠著0.5克樣品,歐陽自遠和全國各實驗室的同事們用了4個多月時間,一口氣發表了14篇論文。
一手樣品,無論對哪個學科來說,都是最佳研究物件。因為只有用一手的東西,才更有可能出原創性成果。而沒有樣品,就只能透過國外文獻獲得的資料進行研究,侷限性很大。不過,一手樣品的獲取並不容易,對於一些學科來說,必須要有先進的獲取裝備和儀器。
中國人常把“九天攬月”和“五洋捉鱉”並列,因為深海的“深”,和太空的“遠”一樣難以企及。中國科學院深海科學與工程研究所首席科學家彭曉彤介紹,深海是海洋中超過6000米深度的地方。在海水中,每深10米,物體承受的壓力就多一個標準大氣壓。下潛到1萬米深度,所承受的壓力相當於一個指甲蓋大小的面積上壓1噸的重量,大部分科考裝置都受不了。因此,科學家即便有了想法,如果沒有工程技術研發出來的裝備儀器去支撐,進一步的深入研究就沒法展開。
過去,因為沒有深海調查作業的手段,中國的海洋科學研究在國際上落後一大截。“以前因為沒有裝備,我們出不去,也很難潛得深,更看不見什麼東西,拿不上來。只能望洋興嘆。”中科院海洋研究所研究員徐奎棟感慨地說,“我們之前怎麼做深海的生物取樣呢?可以說就是盲拖,透過阿氏網或類似拖石頭用的爬網,放到海底拖20分鐘,常會丟失很多裝置。我們曾在一個航次中丟了兩個裝置,壞了三個。”
正因為一手樣品難得,因此,在中國科學院國家天文臺研究員鄭永春看來,月壤的意義並不僅僅在於科學研究。因為能夠取回月壤這件事本身,就已經是一個國家科技能力的最好體現。中科院院士張仁和表示:“無論是載人航天還是載人深潛,都代表了一個國家的科技發展水平,這種高新技術是花再多錢也買不來的。”
“奮鬥者”號海試成功給海洋科學工作者增添了一對強勁羽翼
中國探月工程總設計師孫家棟曾對歐陽自遠說:“去不了月亮,我老孫負責,但是到了月球看什麼、關注什麼、拿什麼、要解決啥問題,那是你的事。”這句保證,不僅是孫家棟對歐陽自遠的承諾,也代表著一個日益強盛的國家對千萬科研工作者的承諾。
裝備的完善和探測技術的提高,為科學研究提供了有力的資料和樣品支撐。2019年5月30日,中國首批深海樣品對外大公開,6062件樣品涵蓋了多金屬結核、熱液多金屬礦石、深鑽岩心等8大類,為我國深海領域的科學家們提供了重要的調查資料。當年12月,又一份珍貴的深海禮物——一段來自馬裡亞納海溝附近的沉積物重力柱被無償分享給全國10餘家單位的19個相關領域研究團隊。如此珍貴的樣品,在國際上也屬於首次獲取。如此大範圍的科研分享,讓在場的科研人員都興奮不已。
去年11月,中國自主研發的全海深載人潛水器“奮鬥者”號在馬裡亞納海溝進行萬米深潛。坐在駕駛艙中的,除了兩位專業潛航員之外,還有一位來自中國科學院深海科學與工程研究所的女研究員賀麗生。在此次下潛之前,賀麗生已有過數次深潛經歷,搭乘過我國目前所有的載人潛水器。對於自己的幸運,賀麗生這樣說:“我們要珍惜偉大時代機遇,‘奮鬥者’號全海深載人潛水器海試的成功,無疑給我們海洋科學工作者增添了一對強勁的羽翼。”
“蛟龍”號、“深海勇士”號、“奮鬥者”號深海載人潛水器,“海鬥”“潛龍”“海燕”“海翼”“海龍”號無人潛水器……這一個個名字,彰顯的是中國深海裝備技術的發展完善。1986年,中國第一艘載人潛水器研製成功,它的下潛深度只有300米。2012年,中國自行設計的“蛟龍”號載人潛水器成功下潛至7062米,讓中國具備了載人到達全球99.8%以上海洋深處進行作業的能力。從300米到7062米,在不到30年的時間內,中國人在深海裝備領域取得了一個又一個突破性進展。2018年3月,中國又推出第二代載人深潛器“深海勇士”,相較於“蛟龍”號,“深海勇士”國產化率更高,達到95%,載人艙等核心裝置也實現了國產化。2021年3月,萬米載人潛水器“奮鬥者”號橫空出世,不僅再次重新整理了深潛深度,還實現了諸多“中國創造”,其核心部件國產化率超過96.5%。
“奮鬥者”號載人艙專案負責人、中科院金屬研究所研究員楊銳自豪地表示,對於“奮鬥者”號,已經不是國產化了,而是國產,這個“化”字也可以去掉。
為什麼這麼說?因為這是中國的原創成果。按照“奮鬥者”號載人艙的目標尺寸和厚度要求,要承受萬米海深的壓力,需要使用一種高強度、高韌性、可焊接的鈦合金材料。這種材料國際上沒有製造先例,沒有國外廠家可以生產。由國內多家企業和研究所組成的隊伍,經過艱苦實驗攻關,攻克了材料製造的技術瓶頸,開發出了中國獨創的新型鈦合金材料。
新型材料中的80%是在空間技術的牽引下研製完成的
在中科院原院長白春禮看來,中國能夠攻克一些關鍵核心技術,優勢有幾點:第一是我們有很好的舉國體制,來一起攻關;第二是我們有很大的市場;第三是我們有大量的研發人員,中國從事研究與開發的人才力量在全世界也是第一。
“天問一號”探火、神舟十二號與空間站成功對接、“奮鬥者”號萬米深潛、世界最深地下實驗室成果不斷……從深空、深海到深地,這些大國工程的完成,靠的是群策群力的大國協作。
“奮鬥者”號副總設計師胡震表示:“在‘蛟龍’號立項之初,國內只是加工一個零部件都非常困難,需要千挑萬選才能找到合適的供貨商。但到了‘深海勇士’,我想要什麼樣的材料,想要加工成什麼形狀,要求什麼樣的精度和特性,基本上都能實現。到了‘奮鬥者’號,我們需要什麼材料,需要加工哪些相應的部件和裝置,都已經有很多廠家可以自主研發,甚至是直接提供樣品。”
“有一種餓叫祖國媽媽覺得你餓。”這幾天,三位航天員在空間站內的太空食譜在網上引發廣泛關注。魚香肉絲、宮保雞丁、藜麥桂花粥……這些豐富的菜品是裝在一種具有高阻隔效能的容器中的,三個月不會變質。這種容器是浙江省台州市一家民營企業的研發成果,不僅重量輕,適合長途運輸,而且可有效阻氧、阻水蒸氣、防紫外線,使食品在不新增防腐劑的情況下保質期達到一年以上。企業還成功實現了容器成套自動化智慧生產裝置的國產化,打破了國際上先進國家對該領域的技術壟斷。正是有了這樣的國內生產線,越來越多的家鄉菜才能登上中國航天員的太空食譜。
格蘭仕研製的世界首臺航天微波爐,九陽參與打造的太空飲食加工、飲水淨水系統,海爾研發的飛行器醫用冷儲箱……這些中國人耳熟能詳的家用電器品牌把中國空間站打造成一個舒適便利的“太空之家”。航天微波爐開發專案負責人介紹,航天微波爐要能經得住發射的高頻震盪、體積要小、重量要輕,加熱要快,還必須保證能持續工作十年。為此,團隊從2011年開始立項研製,創造性採用緊韌體、一體成型等一些創新工藝,並特製了變頻微波電源,在空間站,7分鐘內便能讓三名航天員吃上熱乎飯。
深空、深海探測的一系列研發成果,也進一步帶動了國內相關行業的技術進階。深海探測器所需要的各種高效能裝置,提升了相關領域企業的技術水平。比如,為“奮鬥者”號所研製的高效能深海鋰電池,其研發生產過程帶動了國內鋰電池生產、檢測等行業的水平,先進的生產技術有望推廣運用到未來電動汽車上。
應用於航天工程中的一些高新技術,帶動了資訊、新能源、新材料等行業的發展。中國探月工程總設計師吳偉仁表示,我國1100多種新型材料中的80%是在空間技術的牽引下研製完成的,數千項航天技術成果已廣泛應用於衛星通訊導航、氣象預報等領域。尿不溼、泡麵蔬菜包、脫水果乾……這些老百姓經常接觸的東西,就是液氣分離、食品脫水、衛星通訊等高階航天科技成果應用到生活中的產品。(雅慧)