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科技周上的“明星”
——大科學裝置布局北京令人矚目

發布時間:2019-06-06 09:28  來源:北京日報   瀏覽量:

  2019年5月19日,在全國科技活動周暨北京科技周啟動現場,地球系統數值模擬裝置“寰”,以模型形式參展。本報記者 鄧偉攝

  即將在懷柔科學城開建的“高能同步輻射光源”效果圖。

  正在懷柔科學城建設的“地球系統數值模擬裝置”效果圖。

  國家材料服役安全科學中心效果圖,這里也是重大工程材料服役安全研究評價設施所在地。

  本報記者 任敏

  30多年前,北京正負電子對撞機建成并首次對撞成功,被人民日報譽為“我國繼原子彈、氫彈爆炸成功,人造衛星上天之后,在高科技領域又一重大突破性成就”。

  半個月前,全國科技活動周暨北京科技周盛大開幕,“給地球做CT”的地球系統數值模擬裝置仿真版、高能同步輻射光源沙盤模型等,成為主場展覽中耀眼的“明星”。

  這些令人矚目的設施,有著一個共同的名字——國家重大科技基礎設施,也叫大科學裝置。如同望遠鏡之于天文學,顯微鏡之于醫學,大科學裝置是催生原始創新和尖端科研成果的“利器”,能顯著提高我國自主創新能力,提升國際科研話語權。

  北京市科委最新統計數據顯示,目前北京在用、在建、擬建的大科學裝置已達19個,其中懷柔科學城布局5個,占比26%。

  “大塊頭”科技周上“自帶流量”

  北京科技周主場展廳里,約24平方米的高能同步輻射光源沙盤模型“自帶流量”,從上方俯瞰,正中通體發亮的巨大圓環格外奪目。高能同步輻射光源能夠解析物質結構生成及其演化的全過程,相當于一個探測微觀世界的“超級顯微鏡”。借助它,科研人員能更清楚地認識與探測物質內部分子與原子尺度上的微觀結構、功能和動態變化過程。該項目將在懷柔科學城北部核心區開工建設,建設周期為六年半,建成以后將成為我國擁有的第一臺高能量同步輻射光源,將為基礎科學和工程科學等領域原創性、突破性創新研究提供重要支撐平臺。

  在同一展廳,一個長方體的“小房子”,酷似縮小版超級計算機,內置的小燈和酷炫的投影一直在閃爍,這是已經在懷柔科學城開工建設的地球系統數值模擬裝置的仿真版。展品頂部有個大大的“寰”字,如同這霸氣的名字一樣,這套裝置的功能相當強大,建成后會成為我國在地球系統科學領域的綜合數值模擬平臺,利用它將實際觀測數據同理論模式,以及大規模計算形成的數值模擬結合起來,能提高氣候變化、大氣污染、暴雨等預測的準確性,為我國防災減災、應對氣候變化、大氣環境治理等提供科技支撐。

  當前,人類對大氣、海洋、地質和生態等各個分系統的研究不斷深入,并且越來越傾向于將地球系統作為一個有機整體進行研究。但地球系統極其龐大復雜,傳統理論和觀測實驗方法局限性太大,遠不能滿足整體研究的要求,只有通過將理論模式和大規模計算結合的數值模擬才有可能。這就是“地球系統數值模擬裝置”的核心原理,因此有人將它的功能形象地比喻為“給地球做CT”。

  19個大科學裝置助力科創中心

  大科學裝置,是為提高探索未知世界、發現自然規律、實現科技變革的能力,由國家統籌布局,面向社會開放共享的大型復雜科學研究裝置或系統。

  它們是突破科學前沿、解決經濟社會發展和國家安全重大科技問題的技術基礎,也是長期為高水平研究活動提供服務、具有較大國際影響力的國家公共設施。

  作為全國科技資源最為密集的城市之一,北京布局大科學裝置,既有遠景規劃,也有實際行動。

  沿著京藏高速從北五環向北行駛,在昌平區滿井橋附近,連片的灰色樓群相當打眼,這里是正在籌建的國家材料服役安全科學中心,也是重大工程材料服役安全研究評價設施所在地。

  重大工程材料服役安全研究評價設施項目建設指揮部總指揮張衛冬告訴記者,大科學裝置是硬件設備,相當于醫院的X光機,但光有設備是無法提供醫療服務的,因此組建了國家材料服役安全科學中心,國科中心“相當于擁有各類科室和大夫的醫院,讓硬件設備能充分發揮作用”。

  記者在國科中心的科研辦公區看到,總建筑面積超過兩萬平方米的實驗室和大型實驗站已建成,位于二層的視景室內,仿真平臺即將完工,未來,弧形的3D屏幕可逼真地演示仿真結果;在一層,100臺蠕變實驗機已安裝到位,把鎂鋁合金、耐熱鋼、鎳基高溫合金等材料樣品掛上后,再給予恒定載荷、恒定溫度,可觀察材料狀態的變化;走進自然環境模擬實驗站,可看到一個容積達168立方米的白色環境箱,它能就地模擬東西部等不同地區的自然環境……目前,重大工程材料服役安全研究評價設施中有三套裝置已經通過工藝驗收,今年底有望全部完成工藝驗收工作。

  從國科中心出發,再往東北行進50多公里,便是雁棲湖畔的懷柔科學城核心區,被圍擋和苫布包圍的多處工地正在緊張施工。這里是綜合極端條件實驗裝置和材料基因組、清潔能源材料、先進光源技術等交叉研究平臺的施工現場。

  2017年國家發展改革委、科技部批復的《北京懷柔綜合性國家科學中心建設方案》提出,北京懷柔綜合性國家科學中心建設,要以懷柔科學城為核心承載區,以世界先進水平的重大科技基礎設施群為依托,綜合集成北京地區的相關科研機構、創新人才、研究裝置和科技項目,開展高水平科研活動,提升我國在交叉前沿領域的源頭創新能力和科技綜合實力,代表國家在更高水平上參與全球科技競爭與合作。

  當前,全市運行、在建、擬建的大科學裝置已達19個,懷柔科學城就占了5個, 占比26%,這里成為北京大科學裝置最密集的區域。

  懷柔科學城管委會副主任伍建民透露,懷柔科學城主要圍繞物質科學、空間科學、地球系統科學、生命科學、智能科學等五個科學方向,來布局重大科學設施和科技研發平臺。2017年5月以來的兩年間,懷柔科學城已經開建了2個大科學裝置和5個交叉研究平臺。今年內,還有3個大科學裝置、中科院11個科教基礎設施和一批交叉研究平臺將開工建設。

  沒有大科學裝置就沒有科研話語權

【責任編輯:喬嬌閣】

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