一年有365個(gè)日出，中國(guó)科技好消息層出不窮。最新統(tǒng)計(jì)顯示，中國(guó)科學(xué)論文的被引用數(shù)量總和，首次躍居世界第二位，表明中國(guó)科技成果的內(nèi)涵已相當(dāng)充實(shí)。從“墨子”發(fā)信到“小太陽(yáng)”發(fā)熱，從可燃冰開采到“慧眼”開啟，2017年，中國(guó)創(chuàng)新隊(duì)伍由跟跑到領(lǐng)跑，腳步越發(fā)輕快。
01 “墨子號(hào)”實(shí)現(xiàn)星地量子通信
世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)的星地雙向量子通信。
至此，“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星提前、圓滿地完成了預(yù)先設(shè)定的全部三大科學(xué)目標(biāo)。這標(biāo)志著我國(guó)在量子通信領(lǐng)域的研究達(dá)到全面領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)地位。
“墨子號(hào)”是我國(guó)自主研制的世界上第一顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，于去年8月16日發(fā)射升空，今年1月開始實(shí)驗(yàn)。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(shí)間同步精度、跟蹤瞄準(zhǔn)精度指標(biāo)均超過(guò)要求。7月，潘建偉團(tuán)隊(duì)公布打破量子隱形傳輸?shù)募o(jì)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(tuán)隊(duì)能夠安全地進(jìn)行視頻聊天。
中科院院長(zhǎng)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(shù)提升萬(wàn)億億倍，為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)向著空間尺度的量子物理和量子引力的實(shí)驗(yàn)探索邁出了第一步。
中國(guó)物理學(xué)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(xué)人物?！蹲匀弧穲?bào)道潘建偉的開頭寫道：“在中國(guó)，有人稱他為‘量子之父’。在潘建偉的帶領(lǐng)下，中國(guó)已成為遠(yuǎn)距離量子通信技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者?！?/p>
07 硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)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(gè)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(guó)“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(cè)雙星、“悟空”號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星和“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之后，我國(guó)又一顆重要的空間科學(xué)衛(wèi)星。作為國(guó)防科工局牽頭的重大空間科學(xué)任務(wù)，“慧眼”填補(bǔ)了中國(guó)空間X射線探測(cè)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(wú)線電信號(hào)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(hào)，“慧眼”全稱硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星（HXMT），就是專門看人眼看不到的射線圖像的。
HXMT設(shè)計(jì)壽命4年，是個(gè)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(yuǎn)鏡和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器，可觀測(cè)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(guò)掃描觀測(cè)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(dú)立工作的望遠(yuǎn)鏡，得能耐冷耐熱、能收到地面指令，傳回?cái)?shù)據(jù)，不能斷電。而中國(guó)衛(wèi)星相關(guān)技術(shù)進(jìn)步極快，近年達(dá)到了世界高水準(zhǔn)。
09 “小太陽(yáng)”運(yùn)行百秒刷新世界紀(jì)錄
今年7月3日，中國(guó)“小太陽(yáng)”的燃燒時(shí)間又創(chuàng)造了同行業(yè)的紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體運(yùn)行。
太陽(yáng)和氫彈的能量，都來(lái)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(dá)到幾千萬(wàn)攝氏度，用什么容器去盛放呢？前蘇聯(lián)科學(xué)家想到，用高強(qiáng)度的磁場(chǎng)做容器，來(lái)約束幾千萬(wàn)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(jìn)實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)托卡馬克裝置（EAST），也被媒體稱為“小太陽(yáng)”，是世界上第一個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置。要讓等離子體長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定放電，需要解決多種棘手的物理障礙。新的紀(jì)錄標(biāo)志著EAST成為世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到百秒量級(jí)的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。EAST的成功，表明中國(guó)磁約束聚變研究在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的物理和工程方面，繼續(xù)引領(lǐng)國(guó)際前沿，也對(duì)國(guó)內(nèi)外同類裝置的建設(shè)和運(yùn)行提供典范。
10年前啟動(dòng)的國(guó)際熱核聚變?cè)囼?yàn)堆ITER計(jì)劃，是世界最大的國(guó)際科技合作項(xiàng)目，寄托著人類尋求永不枯竭能源的希望。穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體運(yùn)行，是未來(lái)實(shí)現(xiàn)聚變的關(guān)鍵。為ITER預(yù)演穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，是EAST的重要使命。現(xiàn)在看來(lái)，EAST是未來(lái)5年內(nèi)國(guó)際上唯一有能力開展百秒時(shí)間尺度技術(shù)研究的平臺(tái)。
中國(guó)科學(xué)家正在研究下一代聚變裝置——中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR），它的建設(shè)、運(yùn)行和人才培養(yǎng)，必然會(huì)汲取EAST的寶貴財(cái)富。核聚變技術(shù)的突破，將源自歐洲、中國(guó)還是美國(guó)？無(wú)論是哪一國(guó)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(yuǎn)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(guān)注。
500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)稱FAST，被譽(yù)為“中國(guó)天眼”，由天文學(xué)家南仁東等人于1994年提出構(gòu)想并開始選址，歷時(shí)22年落成，于2016年9月25日啟用。它由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)主導(dǎo)，是世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡。比起之前美國(guó)科學(xué)家建造的300米口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST的性能提高10倍，估計(jì)30年內(nèi)無(wú)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(qiáng)勁。它一邊飛速自轉(zhuǎn)，一邊節(jié)奏準(zhǔn)確地彈出脈沖。脈沖星像一個(gè)旋轉(zhuǎn)的燈塔，當(dāng)燈塔的光掃過(guò)地球的時(shí)候，F(xiàn)AST就可以接受到一次信號(hào)。
由于FAST可以實(shí)時(shí)調(diào)整“大鍋”的反射面，并不差分毫地將信號(hào)反射到一點(diǎn)，所以宇宙深處的微弱無(wú)線電信號(hào)也可以被匯聚探測(cè)。除了脈沖星，F(xiàn)AST還會(huì)監(jiān)測(cè)宇宙中其他信號(hào)，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(wàn)光年，也是中國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)脈沖星，已得到國(guó)際其他射電望遠(yuǎn)鏡的確認(rèn)。
?。ㄔd于《科技日?qǐng)?bào)》 2017年12月27日 3版）
附件下載：
