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第59顆、第60顆北斗導航衛(wèi)星在軌運行圖。中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院供圖
“奮斗者”號載人艙完成電子束焊接。中國科學院金屬研究所供圖
中國空間站國家太空實驗室。中國科學院空間應用工程與技術(shù)中心供圖
嫦娥五號玄武巖與阿波羅玄武巖形成示意圖。中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所供圖
“祝融號”火星車在烏托邦平原進行巡視雷達勘測,揭示了該區(qū)域精細地下分層結(jié)構(gòu)和物性信息。鄧俊繪圖
在中國科學院75年的歷史上,每一頁都留下了光輝的篇章,與祖國同行,與科學共進。中國第一臺現(xiàn)代電子計算機、中國首臺紅寶石激光器、中國第一塊集成電路、中國第一臺高速攝影機、首個航空發(fā)動機空心渦輪葉片……多項“中國第一”的成果凝聚著中國科學院人的智慧和汗水。
作為高水平的國家戰(zhàn)略科技力量,75年來,中國科學院面向國家重大需求,開展堅苦卓絕的攻關(guān),在探月與深空探測科學應用、空間科學前沿探索、全方位支撐北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設、“奮斗者”號全海深載人潛水器研制和應用、國家標準時間實現(xiàn)自主可控等方面取得了卓越的科研成果。
“嫦娥”攬月、“天和”駐空、“天問”探火、“悟空”“墨子”遨游太空、“奮斗者”號探秘萬米深?!袊茖W院人奔赴星辰大海,一項項成果的取得正是他們胸懷“國之大者”、牢記國之重托、助力大國工程的縮影。
1 科學引領,拓展認知新疆域
從空間站到月球、火星和更深遠的宇宙,再到馬里亞納海溝,科學探索的步伐從未停歇,不斷拓展著人類認知的新疆域。
在距離地球大約400公里的太空,中國空間站在那里靜靜運行,這是人類探索宇宙的新高地。自2021年天和核心艙發(fā)射以來,中國科學院的科研團隊成功把實驗室“搬上了太空”。他們牽頭完成了生命生態(tài)實驗柜、流體物理實驗柜、無容器材料實驗柜、高精度時頻實驗柜、高微重力科學實驗柜等14個科學實驗柜,形成了集約、高效開展大規(guī)??臻g科學實驗的能力。
“中國空間站科學實驗和應用試驗階段性研究成果持續(xù)產(chǎn)出?!弊罱e行的中國載人空間站2024年空間科學與應用學術(shù)年會上,中國載人航天工程空間應用系統(tǒng)總設計師、中國科學院空間應用工程與技術(shù)中心副主任呂從民帶來了好消息。
據(jù)了解,科學家基于空間站返回樣品,已經(jīng)在空間生命科學、空間材料科學、微重力流體物理等方向取得重要成果,在國際一流期刊發(fā)表論文300余篇。
在比空間站更遙遠的地方——距離地球約40萬公里的月球,科學家不斷拓寬著視野。中國科學院是國家實施月球與行星探測工程重大專項的倡議者、發(fā)起者、組織者和主要實施者之一。早在20世紀90年代中期,歐陽自遠等專家就共同完成了我國第一份完整的月球探測可行性報告,繪制出我國月球探測的第一張藍圖。2004年中國探月工程正式立項,按照“繞”“落”“回”三步走的計劃推進。
如今,中國探月工程已走過20年歷程。從嫦娥一號拍攝全月球影像圖,到嫦娥四號實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸,從嫦娥五號帶著月壤勝利歸來,到嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回,每一次突破,都離不開中國科學院人的汗水與智慧。
2021年7月12日,嫦娥五號任務第一批月球科研樣品正式發(fā)放。拿到樣品后半個小時,中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所的科研人員立即啟動集中攻關(guān),53個小時后取得第一個定年數(shù)據(jù),7天內(nèi)完成預期的實驗分析,第16天投出第一篇論文……
他們深知,全世界都在等著嫦娥五號樣品的研究結(jié)果,中國科學家能在拿到樣品之后很快、很好地取得研究結(jié)果,這本身就展示出我國月球樣品研究的學術(shù)實力。
為了這一刻,他們準備了十多年?!翱蒲泄ぷ髡咦畲蟮臉s耀,就是能夠承擔起國家科技發(fā)展的重大任務?!敝袊茖W院地質(zhì)與地球物理研究所研究員楊蔚表示。
中國科學院人的身影也留在了距離地球上億公里的火星上。天問一號環(huán)繞器和“祝融號”火星車上的9臺有效載荷是“中國科學院造”,助力我國首次實現(xiàn)4億公里2Mbit/s碼速率數(shù)傳。
太空探索永無止境,中國科學院始終走在前列。2011年,中國科學院部署實施“空間科學戰(zhàn)略性先導科技專項”,這是我國首個以重大基礎科學發(fā)現(xiàn)為主要目標的衛(wèi)星計劃。
從我國首顆空間天文衛(wèi)星暗物質(zhì)衛(wèi)星“悟空”號到量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”、綜合性太陽探測專用衛(wèi)星“夸父一號”,再到大視場X射線天文衛(wèi)星“ 天關(guān)”(愛因斯坦探針衛(wèi)星)……在兩期空間科學衛(wèi)星先導專項支持下,一系列不斷開拓空間科學新領域的衛(wèi)星陸續(xù)升空,對太陽活動、日地空間以及宇宙天體爆發(fā)等進行多方位動態(tài)監(jiān)測與探索。
在中國科學院人的不懈努力下,我國空間科學研究駛?cè)肟燔嚨?,空間科學事業(yè)正走向世界舞臺中央,朝著2050年成為世界空間科學強國大踏步邁進。
在深海探測領域,中國科學院同樣展現(xiàn)了卓越的創(chuàng)新能力。萬米深淵曾被認為是海洋科考的“禁區(qū)”,而挑戰(zhàn)者深淵是地球最深處馬里亞納海溝的“極地”。對這片漆黑、高壓、低溫和地質(zhì)運動活躍的“深?;哪钡奶剿?,是海洋研究領域的前沿之一。
2020年11月10日,“奮斗者”號萬米海試成功,不僅創(chuàng)造了中國載人潛水器的新紀錄,還標志著我國具有了進入世界海洋最深處開展科學探索和研究的能力。
2022年,在中國科學院國際伙伴計劃項目支持下,中國科學院深??茖W與工程研究所牽頭發(fā)起實施“全球深淵深潛探索計劃”,開啟了以中國為主導的深淵科考國際合作新模式。
2 “大兵團”作戰(zhàn),彰顯建制化優(yōu)勢
2020年7月31日,北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通,這是中國為全人類的進步發(fā)展作出的又一偉大貢獻。
作為國家戰(zhàn)略科技力量,中國科學院全方位參與了北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)研制建設,是參與任務面最廣、任務類型最多的部門,是北斗三號系統(tǒng)研制建設和創(chuàng)新發(fā)展的主力軍。
其中,10顆中圓地球軌道衛(wèi)星和兩顆試驗衛(wèi)星由中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院抓總研制;
國際領先的甚高精度星載銣原子鐘由中國科學院精密測量科學與技術(shù)創(chuàng)新研究院、上海天文臺、空天信息創(chuàng)新研究院等單位聯(lián)合研制;
地面運控系統(tǒng)信息處理、時間統(tǒng)一和衛(wèi)星激光測距等任務由中國科學院上海天文臺承擔;
實時連續(xù)運行的北斗衛(wèi)星導航空間信號質(zhì)量、導航時差和授時性能監(jiān)測評估系統(tǒng)由中國科學院國家授時中心建成;
統(tǒng)籌規(guī)劃中國衛(wèi)星導航學術(shù)交流、積極推動“北斗走出去”的工作則由中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院承擔……
中國科學院人“自主創(chuàng)新、開放融合、萬眾一心、追求卓越”的新時代北斗精神,鑄就了“中國的北斗、世界的北斗、一流的北斗”,為“建制化科研組織模式”提供了成功范例,也為其他重大科研項目實施積累了寶貴經(jīng)驗。
打造“國家太空實驗室”的征途上,同樣少不了中國科學院這個“大兵團”。中國科學院空間應用工程與技術(shù)中心、國家授時中心、上海光學精密機械研究所、國家空間科學中心、上海技術(shù)物理研究所、上海硅酸鹽研究所、沈陽自動化研究所、力學研究所、工程熱物理研究所等多家研究所都作出了重要貢獻。
“空間站天地協(xié)同科學實驗支持系統(tǒng)解決方案”突破了20余項重大關(guān)鍵技術(shù),為在太空順利開展科學研究奠定了堅實基礎。具體包括4.25Gbps空間高帶寬信息管理、高效數(shù)字配電及流體回路熱管理、4:1載荷/結(jié)構(gòu)承載比實驗柜、1秒時延人機協(xié)同天地遙控實驗,以及國際領先的空間站科學實驗共用支持、高效的復雜任務智能管控與數(shù)字支持等。
在科學家看來,中國空間站作為國家太空實驗室,為中國空間科學與應用研究帶來了前所未有的發(fā)展機遇。他們要擔負起時代賦予的使命責任,集智攻關(guān)、團結(jié)協(xié)作,為解決國家重大需求貢獻力量。
3 科技報國,功成不必在我
“功成不必在我,功成必定有我?!倍嗄陙恚袊茖W院人始終心懷“國之大者”,用超越個人得失的擔當,以實際行動踐行了這句箴言。
在月球與深空探測任務中,當科學儀器被送往太空后,如何遙控這些儀器、儀器獲得的探測數(shù)據(jù)怎樣傳回地球、這些寶貴的科學數(shù)據(jù)如何管理和分析應用,就要交給月球與深空探測地面應用系統(tǒng)(以下簡稱地面應用系統(tǒng))了。
作為“嫦娥”的“大本營”,地面應用系統(tǒng)擔負制訂科學探測計劃和有效載荷運行計劃的任務。其團隊是整個探月工程系統(tǒng)中“起得最早、睡得最晚”的科研團隊。
這些年來,從“月光族”到“火星人”,團隊收獲了一個又一個的高光時刻。在這些高光時刻的背后,20多年來,他們堅守時的寂寞超乎外人想象。
地面應用系統(tǒng)副總設計師、中國科學院國家天文臺研究員劉建軍擔任首次火星探測任務地面應用系統(tǒng)總師。他還記得,2021年2月10日,大年二十九,大家都在忙著過年。而按計劃,天問一號要在這天被火星捕獲,進入環(huán)火軌道,完成奔火之旅的“驚險”一步。任務成功的喜悅讓劉建軍幾乎忘記了過年的歡樂,連除夕也在工作崗位上度過。
“能夠把個人成長融入國家發(fā)展的大時代中,我感到十分榮幸?!眲⒔ㄜ姳硎尽?/p>
在“奮斗者”號的研制過程中,科研團隊充滿斗志,以“不待揚鞭自奮蹄”的精神,不斷自我加壓,在設計上精益求精。他們針對全海深載人深潛的應用需求,提煉出控制精準、功能智能、設計安全和小型化的設計目標,從源頭開展創(chuàng)新設計和科研攻關(guān)。
“研制的4年間,我們整個團隊為此拼搏奮斗,挑戰(zhàn)意志和體力的極限,個中艱辛只有經(jīng)歷者才能體會。”中國科學院沈陽自動化研究所研究員、“奮斗者”號副總設計師趙洋表示,“參與‘奮斗者’號研制讓我與團隊把自己的奮斗、智慧和國家重大科技需求緊緊聯(lián)系在一起,讓人生在拼搏中迸發(fā)出更加絢爛的光彩?!?/p>
“有擔當,真創(chuàng)新,謀跨越?!敝袊茖W院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研究員、北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設計師林寶軍常用這9個字總結(jié)“北斗”研發(fā)成功的經(jīng)驗。
他解釋說:“什么叫‘有擔當’?如果總是膽小怕出事,就不會有今天的‘北斗’。‘真創(chuàng)新’,就是一定要做‘從0到1’的顛覆性創(chuàng)新,才能真正解決國家的重大需求?!\跨越’,就是我們要建立自信,要有超越歐美、引領全世界共同發(fā)展、構(gòu)建人類命運共同體的勇氣?!?/p>
科技報國,行則將至。在未來的道路上,身為“國家隊”“國家人”,心系“國家事”、肩扛“國家責”,矢志創(chuàng)新的中國科學院人將知重負重、勇于擔當,努力為實現(xiàn)高水平科技自立自強和建設科技強國作出更大的貢獻。
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