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四位总工齐聚,一场WE大会看遍中国科技的高光时刻

11/07 09:35 作者:脑极体
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对真理的追求,尤其在自然科学中,无疑被认为是生命在它对更美好世界的追求中所创造的最好、最伟大的事物。——《通过知识获得解放》 卡尔·波普尔

从五年前开始,有机构发起了一项第三方独立研究,在世界范围内的十七个国家中,调查民众对于科学的看法、感受和信任程度,从而体现科学在不同国家民众心中的印象。这一研究名为“科学现状指数”。在2022年度的科学现状指数报告中显示,有97%的中国人相信科学,有95%的中国人相信科学家。这一数据远超平均数据,位列世界第一。报告中还显示,有92%的中国人希望听到更多关于科学家工作的信息。

中国人对于科技的追求,体现在每个孩子“想做科学家”的儿时愿望里,深植在“科技强国”的响亮号角中。

今天,2022腾讯科学WE大会在线上成功举办。我从开始从事科技媒体工作,就开始关注腾讯每年举办的WE大会,回顾一下猛然发现,腾讯竟把这场非商业性质的科普大会,连续举办了十年。在世界范围内,WE大会的影响力也鼎铛有耳。

今年的WE大会,向星空与生命行了深深的注目礼,特邀两位诺奖得主:韦布空间望远镜高级科学家约翰·马瑟、DNA修复之父托马斯·林达尔出席演讲。更引我关注的,是腾讯今年邀请了四位铸就“国之重器”的中国科学家——“人造太阳”项目负责人、中国工程院院士李建刚,中国工程院院士、航天科技集团五院空间站系统总设计师杨宏,中国天眼(FAST)总工程师姜鹏,“奋斗者号”总设计师叶聪,以及重新定义“从鱼到人”演化史的古生物学家、中国科学院院士朱敏登台分享。

中国国民对于科技的信任与期望,必然会迎来中国科技攀登的回响。今天就来聊聊,四位总师以科技为笔,描绘出了怎样的未来图景。

逐日:人造太阳的点灯人

很多科幻文艺作品,都以“太阳毁灭后的世界”为题。从“带着地球逃跑”的《流浪地球》到要“重新点燃太阳”的《太阳浩劫》,失去太阳后冰冷黑暗的世界,深深刺激着我们的恐惧。

这种恐惧,来自现实中能源问题的映射。科技的发展,意味着能源的消耗水平不断提升。目前地球中存在石油、煤、天然气等等能源,总有一天将消耗殆尽。如何找到未来的清洁能源,是对抗“太阳毁灭”恐惧的唯一方法。

当前国际主流的解决方案,是“人造太阳”,也就是利用可控核聚变生成能源。

核聚变的原理,是两个轻原子核结合,能够释放出巨大的能量。但实现这种反应并不容易,需要高达1.2亿摄氏度的极端高温,或者极端高压才能实现。在上个世纪,苏联就研发出了一种托卡马克装置,这种装置可以通过真空环境和电磁线圈的作用,将等离子进行压缩,来保证高温下的持续反应。但想要实现稳定、可控的作用,仍然非常困难。上个世纪甚至有一位牛津博士提出一条判据,称同时保持温度、密度和约束时长,几乎是自己穷极一生都无法完成的研究,因此放弃了可控核聚变方向。

但几十年来,中国科学家们从未言弃。

2007年,世界上第一个非圆截面全超导托卡马克——东方超环(EAST)诞生于中国合肥,这是一款中国科学院等离子体所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置。

站在WE大会舞台上的李建刚院士,就是EAST发展的重要见证者和引领者,也是中国可控核聚变装置的技术发展负责人,中国参与国际热核聚变实验堆(ITER)计划倡导者。他讲述的制造太阳的故事,有更多可感的细节。

比如上世纪八十年代,拿不出足够资金的我们,为了购买一台苏联退役的托卡马克,甚至要用中国生产的瓷器、羽绒服这些日用品去交换。在研究超导问题时,为了找到更高性价比的导线材料,专家们远赴西伯利亚冒着大雪挑线。

最终在科学家们的全力投入下,中国人只用了五年半的时间和1.65亿元,就建成了100%国产化的东方超环。在国际原子能聚变大会上,全场近千位来自世界各地的科学家,都为这惊人的中国成就起立鼓掌。

如今十五年间,东方超环屡次取得突破,先后实现了1兆安、1.6亿度、1056秒的等离子体运行。这意味着,人类正在一步步实现温度、密度和约束时长的目标,距离制造一个可控的太阳越来越近。

在2022年WE大会中,李建刚院士还向观众展示了中国聚变工程队的第一个真实的工程部件,一段能产生100千瓦聚变核岛真空室。容器中剧烈燃烧的,还有中华民族自夸父而始的逐日梦想。相信终有一天,我们能追到那个带来无尽能源的太阳。

飞天:通连天宫的科技阶梯

除了追逐太阳,对翱翔寰宇的幻想也深植于我们的民族之中,从嫦娥登月到敦煌飞天,浪漫的想象因壁画和神话而千古延绵。在晚清时期的很多小说中,甚至描写了中国人制造出了热气球状的飞行器,乘着飞行器登陆月球又利用飞行器抵御外敌的情节。

可见在中国人心中,登陆太空逐渐从一种浪漫幻想,具象化为国力强盛的代言。正因如此,从“神舟”“嫦娥”再到“天宫”,中国载人航天工程的每一次进步,都是我们综合国力不断提升的体现。

在WE大会上,现任中国载人航天工程空间站系统总设计师杨宏院士将载人航天的宏大叙事,拆解成一节节不断向上的科技台阶。

载人航天工程作为科技密集综合型的尖端技术,能够体现我国在多个现代科学领域的成就,比如系统工程、自动控制、环控生保技术、遥感技术通信技术等等。尤其我国的航天技术曾长期落后于国外,杨宏院士这样的航空航天科学家一直以迎头赶上为创新的动力,最终独立自主的打造出了比肩世界先进水平的空间站。

经过杨宏院士的介绍,我们发现航天员在太空中的每一次呼吸,可以说都印证着中国科技的进步。这可不是夸张,天宫空间站中应用的再生生保技术,能够实现将航天员排出的尿液制成再生水,并分解出氧气。这种对资源的极致利用,可以极大降低发射成本。

空间站应用的能源,也由大型太阳能电池技术参与提供,像扇子一样可以折叠、收拢的柔性太阳能电池翼,不仅有极高的发电效率,还能在轨维修保持稳定。

一一项项关键技术,都打上了“中国原创”的水印。除了点燃我们胸中的自豪之情,相信未来这些技术也将融入民用场景,更切实的改变我们的生活。

捕星:天眼背后的工程奇迹

作为关注AI的媒体,这次WE大会最吸引我们的还是国家天文台研究员姜鹏,讲述的中国天眼FAST故事。此前,在2021年,腾讯与国家天文台、携手复旦大学计算机科学技术学院联合启动“探星计划”,开放云+AI技术助力中国天眼 FAST 处理每天接收到的庞大数据,并通过视觉 AI 分析找到脉冲星线索,不到一年时间助力国家天文台研究团队成功发现 22 颗脉冲星,推动脉冲星信号搜索速度提升 120 倍。

作为世界最大的射电望远镜,FAST的直径高达五百米。建设它是一项超大工程,体量甚至是鸟巢的好几倍。但作为一个天文望远镜,FAST对建设精度的要求又是极高的。超大工程和超高精度,本身就是一对不能两全的矛盾体。解决这个矛盾,意味着我们实现了无数的突破。

其中有对自我的突破。FAST建设中的所有施工技术,几乎都转为FAST设计。很多安装方案,最后甚至形成了国家工法。

更多的,是对世界的突破。为了实现巨大索网结构的坚实可靠,设计团队进行了最大规模的一次钢索的疲劳实验研制工作,经过近百次失败,实现了全世界范围内从未被实现过的钢索疲劳性能,最终研制出FAST的成品索结构。

突破矛盾,最终换来中国天眼的“一眼万年”——FAST投入使用后,所取得的科学成功,让整个人类文明的视野都获得了拓展。除了找到脉冲星,借助FAST我们还能找到天文现象的起源、探索恒星如何形成、帮助科学家理解星系如何形成和演化……

如今FAST已经是全世界脉冲星发现效率最高的射电望远镜,所产生的科学成果极具国际影响力,相关成果在2020年还曾入选Nature和Science评选的十大突破和发现。

探海:在马里亚纳海沟托举世界

最后,我们可以揉一揉因仰望星空而僵硬的脖子,潜入迷人的深海。

占据地球表面积70%以上的大海,光是航行探索就已经“烟涛微茫信难求”,更别提深入海底一探究竟了。但中国对于海底探索的历史,比世界很多国家更悠久。《史记》中记载,秦始皇曾派遣善于游泳的人,到泗水一带寻找周朝的宝鼎。

步入现代,探索深海更多是为了探秘未知。神秘的深海生物、古老的地壳信息、丰富的矿产……这一切都诱惑着我们向深海凝望。但压强、海底通信等困难的阻力,对于全世界来说都是不小的难题。

自21世纪起步,中国攻克了一系列潜水器相关结构、机械电气和管理运维难题,终于在2012年实现蛟龙入海——深度载人潜水器蛟龙号,实现了最大7062米的下潜深度,让中国成为继美、俄、日、法四个国家后,第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。

八年之后的“奋斗者号”再次刷新中国载人深潜记录,下潜10909米直至马里亚纳海沟。这次我们不再是追赶者,而是实现了世界领先。

今天在WE大会上进行分享的,正是奋斗者号总设计师叶聪。

奋斗者号诞生,由材料科学、通信科学、软件系统和人工智能等技术的进步共同铸就。为了打造能承载海底高压的载人球仓,奋斗者号的设计团队针对性的研发出了一种钛合金材料。为了让电池能应用海底的高压和低温,又研制出了能监测每一路电流的电池管理系统。在电磁波无法穿透的海底,水声技术承担起了通信定位的功能。由于舱内只能容纳三个人,智能系统会帮助潜水员驾驶潜水器、诊断故障……

伴随潜水器,中国的科技创新也潜入深海之中的无人之境。目前中国已经成为全球万米载人次数和人数最多的国家,奋斗者号在深海中所收集的海洋环境生物数据,已经多达200TB,成为了当前最大的深渊数据库。相信正有无数的研究正借助这些数据进行,在中国打造的科技阶梯上,整个世界都在不断向前迈步。

我们谈到逐日与飞升的神话,谈到古诗与《史记》。才发现,原来对于科学的信赖、尊重、向往与好奇,是中华民族自古传承的一种浪漫。今年WE大会的主题是“科技树”,意味科技进步,从枝桠结出惠及人类的成果。万千科技成果的种子,或许就来自千百年前我们抬头仰望星空的俯仰一瞬。念念不忘、必有回响,这正是中华民族与科技发展之间最好的写照。

在迈向世界科技强国的未来之路,我们期待更多腾讯科学WE大会这样的社会项目加入,以全社会之力培植浓厚科学氛围,久久为功,托举出繁花似锦的民族科技树和美好的人民生活。

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