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天琴团队的科研报国路:从引力到引力波,36年专注一个问题-满清10大酷刑

天琴团队的科研报国路:从引力到引力波,36年专注一个问题

2020年5月21日,“天琴一号”传来好消息,数据显示,所有技术指标全部优于任务要求,达到国内同类技术的最高水平。罗俊院士说:“目前卫星状态良好,下一阶段将进入拓展实验阶段。”

“对事业负责,对国家负责”随着引力研究的不断深入,团队积累了越来越多的经验,也有了更宽的研究视野,大家心中装着一个目标:实验室研制的东西就是要到太空去经受检验。

上世纪90年代,随着研究的不断深入,团队在引力研究领域的名气越来越大。有关部门当时正好有一项技术难题亟须解决,便将这一项目半信半疑交给了团队。但是,课题主管部门的专家心里还是有疑问:物理学家概念理论多,能不能做出管用的产品呢?

基于实验室里大量空间引力波探测关键技术的验证,罗俊在2014年3月提出了“天琴计划”,计划在太空中建成一个引力波天文台来探测引力波,向着当今世界引力研究的最前沿、科学研究的新高峰发起挑战。

2019年12月20日,搭载“天琴一号”卫星的长征四号乙运载火箭冲上云霄,意味着中国酝酿近20年、正式提出5年多的天琴空间引力波探测计划,正式进入“太空试验”阶段。

世间万物,有能量就有引力。那么,引力的本质究竟是什么呢?自牛顿开创经典力学以来,这个物理学领域基础的科学问题之一,让物理学家辗转几百年,至今仍在探索。

2001年,为了推动研究,罗俊与已研制出空间惯性传感器的法国教授约好,专门赴法国商谈国际合作。可是会面前,对方一直拒绝走出大楼当面交谈,仅仅托人给了一些书面材料。

天琴团队的科研报国路:从引力到引力波,36年专注一个问题

科研团队用几十年的时间,应用精密测量技术,取得高精度星载加速度计的关键技术突破,打破了制约我国重力卫星研究的瓶颈。

在太空中探测引力波,不仅能够看到宇宙演化的图片,还能够利用引力波探测听到宇宙演化的声音,相当于从看无声电影到看有声电影。罗俊说,引力波不能只是科学展示品,而应该成为人类探测宇宙的实用工具,这就是LIGO首次探测到引力波之后,我们还要继续做引力波探测的根本目的。

“回顾过往,我想正是因为我们在西方碰壁碰得早,所以我们醒悟得早,早早地丢掉了用钱买核心技术的幻想,认清了核心科技大国竞争只能靠自己的残酷现实,在后来的研究中坚定不移地走自主创新道路。”罗俊说。

为了完成这一课题,团队使出浑身解数,向好的产品发起了“进攻”。引力实验中要用到一种特殊的钢球,每个球的圆度要精确到1微米,而能买到的这种球最高精度在5到10微米。中山大学天琴中心特聘研究员薛超回忆,团队只好自己慢慢地磨,光一个球就磨了9个月,精度最终达到了0.8微米。

2009年,在巴黎的一个小型技术研讨会上,科学家们报告了空间惯性传感器的研究情况,当西方科学家看到罗俊团队研制的部分实物照片和地面测试结果时,两次询问是否是自己做出来的,询问的语气充满了质疑。

基础研究“要上天试试”何其难?其间困难阻隔,难以计数。功夫不负有心人。2011年他们争取到了一次搭载飞行机会,用两年时间研制出满足该卫星平台的产品,并通过了一系列实验和论证,2013年11月25日随某卫星发射升空!他们的喜悦是难以言表的,只能用热泪来表达。这是我国该类型空间惯性传感器的首飞验证,7年过去了目前仍在轨运行正常。

为了找到震动小、温度恒定的实验场所,他们把华中科技大学喻家山下的一处防空洞作为实验室。山洞阴暗潮湿,但他们埋头科研,一遍一遍地改进扭秤系统,不断优化实验方案,把扭秤的灵敏度提高再提高,把各种环境干扰降低再降低。他们除去吃饭和睡觉,在山洞中度过了数不清的日日夜夜。

上世纪80年代,中国科学家罗俊及其团队加入了测量万有引力常数G的队伍,开始用扭秤技术精确测量G值。

“如何交换呢?就是他们给仪器,我们必须给他们原始数据。这是非常霸道无理的要求,意味着可能拱手送出国家机密!”罗俊说,经历这件事后,团队更加坚定了要走独立自主的研究道路——自主设计实验路线、自主制定测量方案、自主研发仪器设备。

罗俊的学生、华中科技大学引力中心主任周泽兵至今记忆犹新。他告诉记者:“罗老师知道他们的担心,实际上一开始研究惯性传感器,他就明确要求我,‘基础物理研究要朝着应用产品去做,我们不要展示的样品,我们要管用的产品’。这对我的科研观影响特别大。”

罗俊说:“‘天琴计划’不仅仅吸引着有科学兴趣的人,也越来越多地吸引着立志科研报国的各类人才。因为这个最终目标好似一个牵引器,它会‘生’出一个又一个国家急需的核心技术、战略重器,这是作为科学家的责任。”

罗俊对大家说:“要做航天产品,必须上天在轨道上检验,对我们自己的事业负责,也是对国家负责。我们要有决心,更要有信心!”

经过艰辛努力,2018年8月,《自然》杂志刊发了罗俊团队最新测G结果,该团队历经艰辛测出了截至目前国际上最高精度的G值。

午餐会上,罗俊与法国的空间惯性传感器研制负责人商谈购买对方更高精度产品的事宜,对方提出该仪器不是商品,是无价的,中国要想使用,“必须交换”。

“丢掉用钱买技术的幻想”从牛顿1687年发表万有引力定律,到卡文迪许第一次用扭秤实验测出万有引力常数G值,西方科学家主导这一领域的研究达300多年。

目前,“天琴二号”各项工作正在稳步推进,关键技术取得突破,计划在2025年前后发射。

在探索引力本质的基础研究道路上,依托各种引力实验,他们从一开始就踏上了精密测量的应用研究之路。空间惯性传感器就是其中的杰出代表。它是空间引力研究、空间引力波探测和重力卫星的核心设备,根据工作模式的选取。该设备精度高、技术难度大,仅有法国掌握其全部技术。

“36年里,这样的例子有很多,我们像是打磨产品的工匠一样。”周泽兵开玩笑说,“高度压力下,我们就是靠着做产品的工匠精神,攻克一个又一个科学和技术难题的。”

——天琴团队的科研报国路从牛顿1687年发表万有引力定律,到卡文迪许第一次用扭秤实验测出万有引力常数G值,西方科学家主导这一领域的研究300多年。上世纪80年代,中国科学家罗俊及其团队加入了测量万有引力常数G的队伍。

“不要展示的样品,要管用的产品”

基础研究如何报效国家和社会?罗俊院士和天琴团队在探索科学问题的过程中,用一个又一个重量级成果给出了答案。

中山大学天琴中心教授杨山清介绍,实现相关装置设计及诸多技术细节均需团队成员自己摸索、自主研制,在此过程中,他们研发出一批高精尖仪器设备,其中很多仪器将在地球重力场的测量、地质勘探等方面发挥重要作用。

多年来,在引力到引力波的研究过程中,罗俊团队始终坚持着造“国之重器”的理念。罗俊经常对团队说:“一个科学家选择课题必须要顶天立地,满足国家需求的科研方向是最具价值的。”

从1984年开始,一群中国科学家用36年的时间,探索引力的本质究竟是什么。对于一位科学家的科研生涯来讲,36年很长。但是,在西方科学家主导了300多年的领域里,中国科学家测出了世界最精确的万有引力常数G的值,提出了空间引力波探测“天琴计划”,这样看来36年又很短。

从引力到引力波,36年专注一个问题

这让他们深深感受到,“在门外等”永远也不可能拥有核心技术,没有核心技术就很难得到别人的尊重。

5月21日,全国人大代表、中国科学院院士、我国空间引力波探测“天琴计划”首席科学家罗俊院士透露,经过多方评估,“天琴一号”卫星六大技术在轨验证全部通过,每项技术指标都优于任务目标,达到国内同类技术的最高水平。

Comments (2)

  • Brad Bukovsky

    5月14日天琴团队的科研报国路:从引力到引力波,36年专注一个问题,来自广州南沙的自动驾驶独角兽企业小马智行,成为首家获得北京市自动驾驶载人测试牌照的创业企业,期望未来为北京提供更安全、便捷、智能的出行方案,帮助缓解城市交通阻塞,提高物流效率,构建智慧城市,另一方面凸显出广州近年来加快培育数字经济、催生经济新动能的努力。  强动能   实现招商引资逆势增长  今年以来,广州市全面落实党中央决策部署,一手抓疫情防控,一手抓经济社会发展,把重大项目建设作为重要抓手,不断催生经济新动能,共安排重大项目1642个、年度计划投资4798亿元,1—4月已完成总投资1396亿元,在积极对冲疫情负面影响中实现高质量发展。一季度,广州多项主要经济指标整体呈现跌幅收窄趋势,4月份进一步好转,经济改善势头明显。  春暖花开,龙穴岛中部一片广阔的水田上,数十台挖掘机正在密集作业,总投资逾200亿元的南沙港四期工程正在紧张进行。预计2021年项目建成后,南沙港区每年的集装箱吞吐量将超过2200万标箱,成为粤港澳大湾区和泛珠三角经济腹地全面深度参与“一带一路”建设的出海大通道。  广州国显(维信诺)是投资超百亿元的全柔AMOLED模组生产线项目。总经理郑红对项目建设的“加速度”印象深刻,“广州市成立项目服务工作组下沉至企业现场服务,实现项目当年供地、当年动工、当年竣工,比常规建设提前7个月。”  数字显示,广州市一季度全市新洽谈产业招商项目517个,意向投资总额超百亿项目6个,实现招商引资逆势增长,全球企业以近1.4万亿的计划投资额为广州发展投下了信任票,实现了重大项目“签约一批、开工一批、投产一批、储备一批”。  “广州市切实把思想和行动统一到习近平总书记重要讲话和对广东重要指示批示精神上来,主动作为、有效作为、精准作为,扎实做好‘六稳’工作、落实‘六保’任务,为实现老城市新活力、‘四个出新出彩’提供强大支撑,”广东省委常委、广州市委书记张硕辅说。  塑优势   壮大战略性新兴产业  48小时之内,凯普生物生产的核酸试剂盒就获得了欧盟的CE认证;两周之内,广药集团完成磷酸氯喹片的复产,“老药新用”的磷酸氯喹片纳入新冠肺炎第七版诊疗方案。生物医药企业在疫情中体现出的“广州速度”,彰显出广州构建完整生物医药产业生态圈的“硬核实力”。  今年,广州市政府1号文大力推动生物医药创新发展,全市拥有生物医药与健康企业3800多家,从技术研究、中试到产业化产业链条完整,已形成现代中药、医疗器械、再生医学、精准医疗、体外诊断等优势产业集群。  此前,广州在战略性新兴产业“十三五”规划框架下,出台了《广州市加快生物医药产业发展实施意见》《广州市加快生物医药产业发展若干规定(修订)》《广州市推动新能源汽车发展若干意见》《广州市轨道交通全产业链系统推进若干意见》等政策措施,推动战略性新兴产业各领域集群加快发展。其中,生物医药产业率先构建起上游技术研发、临床试验,中游转化中试、生产制造,下游上市应用、流通销售的完整产业链。2019年,全市战略性新兴产业增加值同比增长7.5%。  此次抗疫中,人工智能成为中坚力量。不少市民都使用过穗康码口罩智能预约服务、佳都集团的AI体温人脸追踪监测系统、零氪医疗的AI辅助诊断系统,企业办公和学校授课更是运用微信视频会议系统、科大讯飞智能在线教学服务获得更多便利。  在5G产业赛道上,广州同样领跑在前。无论是岭南传统文化的中心越秀,还是现代都市的天河商圈,或是山水田园的从化生态设计小镇,人们均可与5G智慧灯杆不期而遇。目前,广州市已建成5G基站超2万座,一座全国一流的5G商用试点城市和综合型信息消费示范城市正脱颖而出。  “我们就是要通过生物医药、新一代信息技术、新能源、新材料、高端装备制造为代表的战略性新兴产业,推动实现广州经济高质量发展”,广州市市长温国辉说。  拓未来   打造数字经济创新热土  5月8日,广州市首批73个数字新基建重大项目正式揭牌,其中包括以5G、阿里云、工业互联网等为代表的信息类项目,以5G智慧港口、BIM技术+智慧城市等为代表的融合类项目,以及以华为“鲲鹏+昇腾”生态创新中心、百度阿波罗智能汽车生态基地等为代表的创新类项目,总投资达1800亿元。  仪式上,广州“鲲鹏+昇腾”生态创新中心的揭牌尤其引人注目。该项目由华为携手广州无线电集团共同打造,将充分利用广州软件信息产业优势,为粤港澳大湾区的鲲鹏计算产业发展提供强大支撑。  “发力新基建是城市发展的必选之路,新基建的核心是建设数字基础设施,打造数字产业生态,提升数字经济活力,加速城市智能化升级。”华为中国区副总裁周建军谈了对“数字基建云聚广州”活动的理解。这些项目将引领未来数字经济万亿规模增量,有力促进经济筑底回稳。  其实,广州早已布局推动新基建。通过实施重大项目“攻城拔寨、落地生根、开花结果”专项行动,广州先后成功获批智能网联汽车与智慧交通应用示范区、综合类北斗产业示范园区、人工智能与数字经济试验区,相继建设了GE生物科技园、百济神州生物产业园、国内首条大尺寸OLED面板生产线—LGDisplay、西门子集团全球首家变压器数字工厂等一批高质量产业项目。  在广州规划的实施数字新基建行动计划中,亦将在5G、人工智能、工业互联网、充电基础设施四大新基建领域实施专项行动。到2022年,将建成5G基站8万座,打造智能网联汽车、智能机器人、智能硬件等8个重点产业集群。  春江水暖鸭先知。企业最能感受到广州未来在数字经济领域勇于进取的信心和决心,腾讯、阿里巴巴、国美、小米、欢聚时代、唯品会、环球市场等一批项目正加快建设。阿里巴巴集团、蚂蚁金服战略发展部华南区总经理刘楠说,“广州是人工智能与数字经济发展的一片热土、一块试验田,前景十分广阔”。

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    • Brad Bukovsky

      2020年是国有企业改革在重要领域和关键环节取得决定性成果的关键之年,天琴团队的科研报国路:从引力到引力波,36年专注一个问题国企改革三年行动正式启动实施,国企改革进入新阶段。

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  • Brad Bukovsky

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