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下載手機(jī)APP 2019年1月3日，嫦娥四號(hào)勘探器成功傳回世界第一批月球反面近距離勘探數(shù)據(jù)，揭開了陳舊月球反面的奧秘面紗。在月表高真空、高低溫、帶電月塵、復(fù)雜月形月貌等多要素極點(diǎn)環(huán)境下，科學(xué)家是怎樣確保“嫦娥四號(hào)”開啟月球反面探索之旅的?
“老亮了!”2021年7月4日，神舟十二號(hào)航天員劉伯明成功出艙，將東北話帶到世界。與東北話一起“出圈”的，還有哈工大為神舟十二號(hào)供給的多項(xiàng)航天技能支撐。航天員身上穿的頭部帶神燈和傳感器，顏值滿分、科技感爆棚的新一代國產(chǎn)艙外航天服，面臨磁暴、高能粒子輻照、高速微流星和空間碎片等極點(diǎn)空間環(huán)境，怎么確保宇航員在我國空間站艙外作業(yè)時(shí)的生命安全?
能不能在地球上建一個(gè)試驗(yàn)室，用于模仿太空環(huán)境?
在國家“十二五”規(guī)劃項(xiàng)目建議征集階段，哈爾濱工業(yè)大學(xué)匯聚全球一大批科學(xué)家，把空間歸納環(huán)境與物質(zhì)的相互作用的科研建議提交給了國家。當(dāng)今，這項(xiàng)被稱作“大科學(xué)工程”的“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”建造，正在雄圖變現(xiàn)實(shí)。
為了這一天的趕快到來，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的一群“拓荒牛”，現(xiàn)已奮斗了16年。
地球上建“地上空間站”
建一座一應(yīng)俱全的“地上空間站”有多難?能夠歸納模仿九大類空間環(huán)境要素、具有世界領(lǐng)先水平的“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”從提出建造概念到施行建造，就花了十余年的時(shí)間，大到整座建筑的功能規(guī)劃，小到一顆顆螺絲釘?shù)牟馁|(zhì)，都凝聚著規(guī)劃師和哈工大科技作業(yè)者們的巧思、熱情和想象力。
“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備，便是要在地球上建造一個(gè)與月球、火星等實(shí)在世界空間環(huán)境相似的‘地上空間站’。”哈工大大科學(xué)工程常務(wù)副總指揮、常務(wù)副總師、空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研討院院長李立毅告知記者，項(xiàng)目建成后，許多需求在進(jìn)入太空才干進(jìn)行的試驗(yàn)，在“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”就能夠完結(jié)。
“真空、微重力、電磁輻射、粒子輻照、高低溫、等離子體、磁場……這些存在于太空的環(huán)境要素，聽起來與咱們的日子遙不可及。但假如將空間環(huán)境研討透徹，對(duì)人類開展的含義將是非凡的。”李院長進(jìn)一步解釋道，這項(xiàng)大科學(xué)工程提醒空間環(huán)境條件下物質(zhì)結(jié)構(gòu)演化規(guī)則和各種環(huán)境耦合效應(yīng)的物理本質(zhì)。“項(xiàng)目將通過研討太空環(huán)境下的器材/器材和系統(tǒng)、生命體、等離子體的影響，處理限制航天器高牢靠長命命的瓶頸問題、增強(qiáng)人類空間駐留和利用環(huán)境資源的才能、提高對(duì)空間極點(diǎn)環(huán)境的認(rèn)識(shí)和防控才能。”
據(jù)悉，空間環(huán)境地上模仿設(shè)備是《國家嚴(yán)重科技根底設(shè)施建造中長期規(guī)劃(2012-2030年)》“十二五”建造的16項(xiàng)國家“大科學(xué)工程”項(xiàng)目之一，是國家布置在東北地區(qū)的首個(gè)、也是我國“十二五”期間在空間科學(xué)領(lǐng)域僅有國家嚴(yán)重科技根底設(shè)施建造項(xiàng)目。2017年8月29日，空間環(huán)境地上模仿設(shè)備國家嚴(yán)重科技根底設(shè)施建造作業(yè)研討會(huì)召開，哈工大與我國航天科技集團(tuán)公司共建的大科學(xué)工程項(xiàng)目正式開工建造。
將處理多項(xiàng)航天技能“卡脖子”問題
“2017年9月之前，這塊地仍是一片農(nóng)田、魚塘。”當(dāng)今，望著眼前拔地而起的樓房和潔凈的柏油路面，哈工大大科學(xué)工程調(diào)度王晨的喜悅之情溢于言表。他說，項(xiàng)目的建安工程分為“一大三小”，包含空間歸納環(huán)境試驗(yàn)樓、空間等離子體科學(xué)試驗(yàn)樓、空間零磁環(huán)境科學(xué)試驗(yàn)樓和動(dòng)物培養(yǎng)室。大科學(xué)工程建造基建已進(jìn)入尾聲階段，大型設(shè)備開端入場安裝調(diào)試。記者觀賞了建造現(xiàn)場。
空間歸納環(huán)境試驗(yàn)樓內(nèi)，四個(gè)巨型金屬設(shè)備看似平鋪直敘，實(shí)則各個(gè)“有內(nèi)在”。“空間歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)，用來模仿太陽系6大類典型環(huán)境要素，包含真空、高低溫、電磁輻射、粒子輻照、空間粉塵等。”哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研討院空間資料與環(huán)境工程研討室主任李麗芳說。
談起空間歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)的“寶物”，李麗芳如數(shù)家珍。“咱們系統(tǒng)有世界上環(huán)境要素最多的歸納輻照艙，世界上僅有動(dòng)態(tài)完成月塵充正電和負(fù)電的大型月球多要素極點(diǎn)環(huán)境模仿器——月塵艙，世界上完成火星外表低氣壓大跨度風(fēng)速塵暴的火星塵艙，可加速空間微納粉塵最高速度達(dá)到70km/s的高速粉塵艙，世界上僅有可模仿地球低軌原子氧-紫外-質(zhì)子耦合效應(yīng)的原子氧艙。這些設(shè)備都裝備了先進(jìn)的原位測驗(yàn)儀器，能夠在艙內(nèi)完成實(shí)時(shí)在線測量。”
她泄漏，空間歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)建成后，將為我國載人航天工程，月球、火星和小行星深空勘探，我國空間站建造等嚴(yán)重航天工程供給世界領(lǐng)先水平的科研渠道和型號(hào)產(chǎn)品試驗(yàn)標(biāo)校環(huán)境，處理高性能航天資料和器材等“卡脖子”問題，完成自主可控，確保航天器牢靠、長命命在軌執(zhí)役。
走進(jìn)空間等離子體試驗(yàn)樓，直徑5米，分別長10.5米和6米的兩個(gè)大型真空模仿艙傲然挺立，空間等離子體物理研討室主任金成剛介紹：“大氣層以外99.99%以上的可見物質(zhì)都是以等離子體狀況存在，航天器就在等離子體的海洋中航行，等離子體的分布和演化規(guī)則主導(dǎo)了空間氣候變化，對(duì)航天器的執(zhí)役有著重要的影響?？臻g等離子體環(huán)境模仿系統(tǒng)研討磁場重聯(lián)、波-粒相互作用等影響空間等離子體環(huán)境的關(guān)鍵物理過程，以及被列為航天十大難題之一的通信黑障問題。”金成剛感嘆道：“等離子體設(shè)備各設(shè)備之間的接口聯(lián)系十分復(fù)雜，自建造以來僅接口技能和諧會(huì)就開了700屢次，咱們和我國工程物理研討院流體物理研討所、航天科技集團(tuán)514研討所、合肥科燁電物理公司等外協(xié)單位一起霸占了瞬態(tài)大電磁力沖擊下的運(yùn)動(dòng)支撐、大電流分流與匯流等多項(xiàng)關(guān)鍵技能，設(shè)備將在下一年試運(yùn)轉(zhuǎn)，開始具備試驗(yàn)條件，設(shè)備建成后將在世界上首次完成三維地球磁層空間等離子體環(huán)境模仿。”
“由射頻屏蔽層、自動(dòng)屏蔽線圈組和七層電磁屏蔽層構(gòu)成的像俄羅斯套娃的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部可完成挨近零磁的空間。”在空間零磁環(huán)境科學(xué)試驗(yàn)樓，空間磁環(huán)境模仿與研討系統(tǒng)擔(dān)任人潘東華告知記者，該試驗(yàn)室是要在地上模仿一個(gè)低磁、零磁的環(huán)境。“目前咱們地點(diǎn)的環(huán)境是5萬納特斯拉的地球磁場。未來咱們要在試驗(yàn)室把靜態(tài)磁場抑制到0.1至0.2納特，要點(diǎn)關(guān)注低磁環(huán)境下，資料、器材、航天器的變化，以及長期停留在空間站磁場對(duì)人體的影響。”
“高能射線在地上上感受不到，假如太空中高能射線打在航天器上，會(huì)影響航天器的性能。”加速器研討室主任劉劍利看上去就像是工地現(xiàn)場施工的工人，卻是博大精深的粒子物理學(xué)博士。他說，加速器系統(tǒng)首要模仿世界空間不同種類、不同能量的粒子和射線，為航天器資料、器材、生命體的研討、點(diǎn)評(píng)供給技能條件。目前與外協(xié)單位——中科院近代物理研討地點(diǎn)建的一套300MeV質(zhì)子重離子加速器，是全國僅有一個(gè)此類航天器空間輻照研討專用的加速器，建成后，預(yù)計(jì)每年可供給4000小時(shí)的服務(wù)機(jī)時(shí)。
“國家需求便是咱們科技攻關(guān)的方向”
2021年7月10日，“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)歸納輻照模仿試驗(yàn)艙、月塵環(huán)境模仿試驗(yàn)艙熱真空測驗(yàn)作業(yè)圓滿完結(jié)，在地上完成太陽系真空、低溫兩大類典型環(huán)境要素模仿。
“自2020年11月20日真空容器出場以來，在江北施工現(xiàn)場接連無休奮戰(zhàn)233日，克服了冬天施工、新冠疫情以及世界貿(mào)易摩擦等帶來的諸多困難與應(yīng)戰(zhàn)，與航天科技集團(tuán)511研討所、我國原子能科學(xué)研討院、中科院長春光機(jī)所等外協(xié)單位霸占了多項(xiàng)關(guān)鍵技能，完結(jié)了四大類環(huán)境模仿設(shè)備集成安裝，為設(shè)備國家驗(yàn)收供給有力支撐。”李麗芳說：“青年人面臨科研方向挑選的時(shí)候，個(gè)人愛好能和國家需求聯(lián)系在一起會(huì)是十分走運(yùn)的，國家需求便是科技攻關(guān)的方向。”
談起為之傾注整個(gè)“青翠”歲月的“大科學(xué)工程”，今年39歲的潘東華感慨不已。他說，是“大科學(xué)工程”幫助了自己生長，擴(kuò)展知識(shí)和閱歷，在克服困難和挫折中不斷收成決心。
2011年，潘東華還在讀博士，得知需求磁環(huán)境技能，他體現(xiàn)出了極大的愛好。
“這是一個(gè)大膽且不按常理出牌的創(chuàng)新規(guī)劃，也是其時(shí)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研討院在研制作業(yè)中面臨的最大難題，簡直是天方夜譚。”說起當(dāng)初的情景，潘東華至今依然激動(dòng)不已。“從5萬納特到0.1納特這樣的跨度，這個(gè)指標(biāo)十分難，但也是十分渴望的。”
怎么完成0.1納特指標(biāo)?怎么測驗(yàn)取得近零磁環(huán)境下軟磁資料磁特性數(shù)據(jù)?怎么處理屏蔽結(jié)構(gòu)中各類跨規(guī)范磁阻(相差高達(dá)5個(gè)數(shù)量級(jí))的計(jì)算辦法?磁對(duì)航天器或生命體又會(huì)發(fā)生什么影響?
“在這期間，咱們通過自己的努力，成功建立了跨規(guī)范磁路的多層屏蔽結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算辦法，形成了集成主體隔振的新型主被動(dòng)耦合式磁屏蔽方案及規(guī)劃辦法，并在校園的支持下完結(jié)了樣機(jī)制作及試驗(yàn)驗(yàn)證，也是最關(guān)鍵的一步。”潘東華說，“面臨這些問題，咱們青年人應(yīng)該出一份力，用自己所學(xué)盡最大努力霸占難題，承當(dāng)起‘回饋公眾，回饋社會(huì)，回饋國家’的職責(zé)。”
2011年12月，劉劍利博士剛回國，得知“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”擬建造高能質(zhì)子加速器，他體現(xiàn)出了極大的愛好。“大型加速器設(shè)備是咱們研討領(lǐng)域需求的根底渠道，由于其規(guī)劃巨大、技能復(fù)雜、建造周期長的原因，一輩子能有機(jī)會(huì)參加一個(gè)這樣的項(xiàng)目便是一種走運(yùn)!”他說。帶著這樣的走運(yùn)感，劉劍利博士投身到了“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”的項(xiàng)目證明和建造中，從一個(gè)項(xiàng)目的新人變成了項(xiàng)目的白叟。
說起作業(yè)中的艱辛，他說：“這個(gè)項(xiàng)目的重要性和開展?jié)摿κ且婚_端就知道的，但項(xiàng)目進(jìn)行過程中的困難確實(shí)是沒有預(yù)料到的。高能射線粒子自身盡管規(guī)范十分小，但卻需求規(guī)劃巨大的設(shè)備才干取得，為了取得想要的束流，需求成百上千個(gè)設(shè)備一起作業(yè)才干完成，需求多個(gè)學(xué)科專業(yè)的很多工程技能研討人員協(xié)作作業(yè)。加速器設(shè)備一旦開機(jī)就24小時(shí)不斷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，要求工程技能人員對(duì)自己的設(shè)備就像自己的孩子相同清楚和關(guān)懷，才干確保設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，咱們只能拋棄節(jié)假日，從設(shè)備的規(guī)劃，到加工、安裝、測驗(yàn)、調(diào)試每一個(gè)環(huán)節(jié)去不斷了解。”提起人才的迫切需求，劉劍利博士深有感觸地說：“在咱們這個(gè)項(xiàng)目上，為了引進(jìn)一位人才，省委組織部都出頭為咱們處理了人才家族的作業(yè)問題。”
在近五年的時(shí)間里，這支隊(duì)伍沒有雙休日，沒有節(jié)假日，技能廠房、測驗(yàn)大廳和總裝大廳在深夜依然燈火通明，作業(yè)24小時(shí)緊鑼密鼓地進(jìn)行。他們沒有一天放松警惕，沒有一天放松規(guī)范。
“疫情期間，整個(gè)松北區(qū)只要咱們一個(gè)工地在施工，上百噸重的設(shè)備悉數(shù)需求在現(xiàn)場安裝，是個(gè)困難的工程。”33歲的李云龍首要擔(dān)任和諧大科學(xué)工程建造中的設(shè)備安全確保作業(yè)。設(shè)備出場那天，哈爾濱暴雪，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在零下30多攝氏度的極寒氣候中，徒手搬運(yùn)設(shè)備三個(gè)小時(shí)。
“圖什么?曾經(jīng)有人問過我同樣的問題。我說，我在做一件值得一輩子自豪的事，以后我也能夠跟我的孩子說，這個(gè)世界上頂尖的科學(xué)工程是爸爸建的。我也能為國家的嚴(yán)重工程貢獻(xiàn)自己的一份力氣。”面臨記者的提問，性格外向的李云龍濕了眼眶。
在地球上模仿太空環(huán)境的主意，起先，并不是一切專家都看好。選址、證明、立項(xiàng)、建造，哪一步都不易。
技能和工程上的巨大難度，沒有可復(fù)制的閱歷，哈工大人秉承“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)役、特別能攻關(guān)、特別能貢獻(xiàn)”的“載人航天精神”，克服了各種不可思議的困難險(xiǎn)阻。
7月1日那天，范立國暫時(shí)接到任務(wù)，他擔(dān)任的冷卻水系統(tǒng)要協(xié)作歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)做熱真空測驗(yàn)。然而在模仿運(yùn)轉(zhuǎn)傍邊，他通過結(jié)尾濾芯觀察到循環(huán)水中存在焊渣雜質(zhì)。“這種水質(zhì)下是不能進(jìn)行測驗(yàn)試驗(yàn)的，焊渣會(huì)對(duì)精密設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重影響。”
范立國突然調(diào)高了音量和語調(diào)，對(duì)記者說，“我一個(gè)人將大型精密過濾器拆開，對(duì)其罐體及濾芯進(jìn)行清洗，每循環(huán)過濾兩個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次排水，就這樣，從7月2日早八點(diǎn)，我接連作業(yè)了整整36個(gè)小時(shí)，終于使水質(zhì)達(dá)到了使用要求。”他用手抹了把眼淚，接著說：“那天閱歷是我這輩子上過的最難忘的黨課了。作為一名共產(chǎn)黨員就應(yīng)該沖在最前面，面臨問題，帶頭處理問題。我將值勤記錄及操作流程親身轉(zhuǎn)交給下一位值勤同事后放心離開了。”
助力龍江打造世界航天科研學(xué)術(shù)中心
“航天夢是強(qiáng)國夢的重要組成部分。咱們要全力建造好大科學(xué)工程，為‘航天大國’邁向‘航天強(qiáng)國’作出貢獻(xiàn)。”李立毅院長表示，依托我國正在建造的“天宮”空間站和“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”，努力打造空間在軌試驗(yàn)、地上模仿試驗(yàn)，以及計(jì)算機(jī)數(shù)值模仿三位一體的六合一體化國家空間環(huán)境與物質(zhì)作用研討系統(tǒng)。
大科學(xué)工程是面向國內(nèi)外敞開同享的用戶設(shè)施，其科學(xué)價(jià)值需求很多的用戶群來成就。“國內(nèi)外的科學(xué)家們，現(xiàn)已刻不容緩地要來展開空間科學(xué)試驗(yàn)了。”哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研討院副院長鄂鵬興奮地向記者泄漏一組數(shù)據(jù)，目前已有國內(nèi)外110余家高校和科研院所與“大科學(xué)工程”簽署了用戶協(xié)議，并已展開試驗(yàn)方案評(píng)論與協(xié)作溝通。另外，大科學(xué)工程建造的溢出效應(yīng)也十分明顯，一方面環(huán)繞空間環(huán)境模仿的許多關(guān)鍵技能在建造需求牽引下得到了打破，累計(jì)已請(qǐng)求世界和國內(nèi)發(fā)明專利120余項(xiàng)，另一方面其作為空間科學(xué)研討大渠道的科學(xué)價(jià)值和效能逐步加強(qiáng)，較好地支撐了哈工大近期在空間光電資料、航天器執(zhí)役點(diǎn)評(píng)等方面的亮點(diǎn)研討作業(yè)。
李立毅院長說，大科學(xué)工程的建造對(duì)于哈工大、黑龍江省和我國的航天事業(yè)開展都會(huì)發(fā)生深遠(yuǎn)的影響，含義嚴(yán)重。在建造過程中，大科學(xué)工程得到了省、市、區(qū)政府在建造用地、電力配套等方面的大力支持，并將其列為省百大項(xiàng)目，省、市、區(qū)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)屢次到工程現(xiàn)場調(diào)研，和諧處理建造過程中的實(shí)際困難。項(xiàng)目建成后，可優(yōu)化和平衡我國嚴(yán)重科技根底設(shè)施的區(qū)域布局，提高東北地區(qū)的根底科技實(shí)力和影響力，使黑龍江成為世界航天科技和空間科學(xué)的學(xué)術(shù)中心之一。
他認(rèn)為，“上海光源”“天眼“等大科學(xué)工程建成后，都已成為當(dāng)?shù)氐貥?biāo)性工程，對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)建造和文化開展發(fā)生積極影響。大科學(xué)工程不僅能夠提高龍江的世界知名度，帶動(dòng)科技溝通，還能夠集人氣、聚人才、凝人心，增強(qiáng)龍江人的自豪感、促進(jìn)工業(yè)開展。
未來，哈工大將抓住新時(shí)期的開展機(jī)會(huì)，努力提高育人水平與科研才能，并以國家大科學(xué)工程建造為關(guān)鍵，全面提高校園服務(wù)國家科技自立自強(qiáng)的才能。(來源：黑龍江日?qǐng)?bào)文/攝記者趙一諾丁燕)
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能不能在地球上建一個(gè)試驗(yàn)室，用于模仿太空環(huán)境?
在國家“十二五”規(guī)劃項(xiàng)目建議征集階段，哈爾濱工業(yè)大學(xué)匯聚全球一大批科學(xué)家，把空間歸納環(huán)境與物質(zhì)的相互作用的科研建議提交給了國家。當(dāng)今，這項(xiàng)被稱作“大科學(xué)工程”的“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”建造，正在雄圖變現(xiàn)實(shí)。
為了這一天的趕快到來，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的一群“拓荒牛”，現(xiàn)已奮斗了16年。
地球上建“地上空間站”
建一座一應(yīng)俱全的“地上空間站”有多難?能夠歸納模仿九大類空間環(huán)境要素、具有世界領(lǐng)先水平的“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”從提出建造概念到施行建造，就花了十余年的時(shí)間，大到整座建筑的功能規(guī)劃，小到一顆顆螺絲釘?shù)牟馁|(zhì)，都凝聚著規(guī)劃師和哈工大科技作業(yè)者們的巧思、熱情和想象力。
“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備，便是要在地球上建造一個(gè)與月球、火星等實(shí)在世界空間環(huán)境相似的‘地上空間站’。”哈工大大科學(xué)工程常務(wù)副總指揮、常務(wù)副總師、空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研討院院長李立毅告知記者，項(xiàng)目建成后，許多需求在進(jìn)入太空才干進(jìn)行的試驗(yàn)，在“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”就能夠完結(jié)。
“真空、微重力、電磁輻射、粒子輻照、高低溫、等離子體、磁場……這些存在于太空的環(huán)境要素，聽起來與咱們的日子遙不可及。但假如將空間環(huán)境研討透徹，對(duì)人類開展的含義將是非凡的。”李院長進(jìn)一步解釋道，這項(xiàng)大科學(xué)工程提醒空間環(huán)境條件下物質(zhì)結(jié)構(gòu)演化規(guī)則和各種環(huán)境耦合效應(yīng)的物理本質(zhì)。“項(xiàng)目將通過研討太空環(huán)境下的器材/器材和系統(tǒng)、生命體、等離子體的影響，處理限制航天器高牢靠長命命的瓶頸問題、增強(qiáng)人類空間駐留和利用環(huán)境資源的才能、提高對(duì)空間極點(diǎn)環(huán)境的認(rèn)識(shí)和防控才能。”
據(jù)悉，空間環(huán)境地上模仿設(shè)備是《國家嚴(yán)重科技根底設(shè)施建造中長期規(guī)劃(2012-2030年)》“十二五”建造的16項(xiàng)國家“大科學(xué)工程”項(xiàng)目之一，是國家布置在東北地區(qū)的首個(gè)、也是我國“十二五”期間在空間科學(xué)領(lǐng)域僅有國家嚴(yán)重科技根底設(shè)施建造項(xiàng)目。2017年8月29日，空間環(huán)境地上模仿設(shè)備國家嚴(yán)重科技根底設(shè)施建造作業(yè)研討會(huì)召開，哈工大與我國航天科技集團(tuán)公司共建的大科學(xué)工程項(xiàng)目正式開工建造。
將處理多項(xiàng)航天技能“卡脖子”問題
“2017年9月之前，這塊地仍是一片農(nóng)田、魚塘。”當(dāng)今，望著眼前拔地而起的樓房和潔凈的柏油路面，哈工大大科學(xué)工程調(diào)度王晨的喜悅之情溢于言表。他說，項(xiàng)目的建安工程分為“一大三小”，包含空間歸納環(huán)境試驗(yàn)樓、空間等離子體科學(xué)試驗(yàn)樓、空間零磁環(huán)境科學(xué)試驗(yàn)樓和動(dòng)物培養(yǎng)室。大科學(xué)工程建造基建已進(jìn)入尾聲階段，大型設(shè)備開端入場安裝調(diào)試。記者觀賞了建造現(xiàn)場。
空間歸納環(huán)境試驗(yàn)樓內(nèi)，四個(gè)巨型金屬設(shè)備看似平鋪直敘，實(shí)則各個(gè)“有內(nèi)在”。“空間歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)，用來模仿太陽系6大類典型環(huán)境要素，包含真空、高低溫、電磁輻射、粒子輻照、空間粉塵等。”哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研討院空間資料與環(huán)境工程研討室主任李麗芳說。
談起空間歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)的“寶物”，李麗芳如數(shù)家珍。“咱們系統(tǒng)有世界上環(huán)境要素最多的歸納輻照艙，世界上僅有動(dòng)態(tài)完成月塵充正電和負(fù)電的大型月球多要素極點(diǎn)環(huán)境模仿器——月塵艙，世界上完成火星外表低氣壓大跨度風(fēng)速塵暴的火星塵艙，可加速空間微納粉塵最高速度達(dá)到70km/s的高速粉塵艙，世界上僅有可模仿地球低軌原子氧-紫外-質(zhì)子耦合效應(yīng)的原子氧艙。這些設(shè)備都裝備了先進(jìn)的原位測驗(yàn)儀器，能夠在艙內(nèi)完成實(shí)時(shí)在線測量。”
她泄漏，空間歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)建成后，將為我國載人航天工程，月球、火星和小行星深空勘探，我國空間站建造等嚴(yán)重航天工程供給世界領(lǐng)先水平的科研渠道和型號(hào)產(chǎn)品試驗(yàn)標(biāo)校環(huán)境，處理高性能航天資料和器材等“卡脖子”問題，完成自主可控，確保航天器牢靠、長命命在軌執(zhí)役。
走進(jìn)空間等離子體試驗(yàn)樓，直徑5米，分別長10.5米和6米的兩個(gè)大型真空模仿艙傲然挺立，空間等離子體物理研討室主任金成剛介紹：“大氣層以外99.99%以上的可見物質(zhì)都是以等離子體狀況存在，航天器就在等離子體的海洋中航行，等離子體的分布和演化規(guī)則主導(dǎo)了空間氣候變化，對(duì)航天器的執(zhí)役有著重要的影響?？臻g等離子體環(huán)境模仿系統(tǒng)研討磁場重聯(lián)、波-粒相互作用等影響空間等離子體環(huán)境的關(guān)鍵物理過程，以及被列為航天十大難題之一的通信黑障問題。”金成剛感嘆道：“等離子體設(shè)備各設(shè)備之間的接口聯(lián)系十分復(fù)雜，自建造以來僅接口技能和諧會(huì)就開了700屢次，咱們和我國工程物理研討院流體物理研討所、航天科技集團(tuán)514研討所、合肥科燁電物理公司等外協(xié)單位一起霸占了瞬態(tài)大電磁力沖擊下的運(yùn)動(dòng)支撐、大電流分流與匯流等多項(xiàng)關(guān)鍵技能，設(shè)備將在下一年試運(yùn)轉(zhuǎn)，開始具備試驗(yàn)條件，設(shè)備建成后將在世界上首次完成三維地球磁層空間等離子體環(huán)境模仿。”
“由射頻屏蔽層、自動(dòng)屏蔽線圈組和七層電磁屏蔽層構(gòu)成的像俄羅斯套娃的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部可完成挨近零磁的空間。”在空間零磁環(huán)境科學(xué)試驗(yàn)樓，空間磁環(huán)境模仿與研討系統(tǒng)擔(dān)任人潘東華告知記者，該試驗(yàn)室是要在地上模仿一個(gè)低磁、零磁的環(huán)境。“目前咱們地點(diǎn)的環(huán)境是5萬納特斯拉的地球磁場。未來咱們要在試驗(yàn)室把靜態(tài)磁場抑制到0.1至0.2納特，要點(diǎn)關(guān)注低磁環(huán)境下，資料、器材、航天器的變化，以及長期停留在空間站磁場對(duì)人體的影響。”
“高能射線在地上上感受不到，假如太空中高能射線打在航天器上，會(huì)影響航天器的性能。”加速器研討室主任劉劍利看上去就像是工地現(xiàn)場施工的工人，卻是博大精深的粒子物理學(xué)博士。他說，加速器系統(tǒng)首要模仿世界空間不同種類、不同能量的粒子和射線，為航天器資料、器材、生命體的研討、點(diǎn)評(píng)供給技能條件。目前與外協(xié)單位——中科院近代物理研討地點(diǎn)建的一套300MeV質(zhì)子重離子加速器，是全國僅有一個(gè)此類航天器空間輻照研討專用的加速器，建成后，預(yù)計(jì)每年可供給4000小時(shí)的服務(wù)機(jī)時(shí)。
“國家需求便是咱們科技攻關(guān)的方向”
2021年7月10日，“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)歸納輻照模仿試驗(yàn)艙、月塵環(huán)境模仿試驗(yàn)艙熱真空測驗(yàn)作業(yè)圓滿完結(jié)，在地上完成太陽系真空、低溫兩大類典型環(huán)境要素模仿。
“自2020年11月20日真空容器出場以來，在江北施工現(xiàn)場接連無休奮戰(zhàn)233日，克服了冬天施工、新冠疫情以及世界貿(mào)易摩擦等帶來的諸多困難與應(yīng)戰(zhàn)，與航天科技集團(tuán)511研討所、我國原子能科學(xué)研討院、中科院長春光機(jī)所等外協(xié)單位霸占了多項(xiàng)關(guān)鍵技能，完結(jié)了四大類環(huán)境模仿設(shè)備集成安裝，為設(shè)備國家驗(yàn)收供給有力支撐。”李麗芳說：“青年人面臨科研方向挑選的時(shí)候，個(gè)人愛好能和國家需求聯(lián)系在一起會(huì)是十分走運(yùn)的，國家需求便是科技攻關(guān)的方向。”
談起為之傾注整個(gè)“青翠”歲月的“大科學(xué)工程”，今年39歲的潘東華感慨不已。他說，是“大科學(xué)工程”幫助了自己生長，擴(kuò)展知識(shí)和閱歷，在克服困難和挫折中不斷收成決心。
2011年，潘東華還在讀博士，得知需求磁環(huán)境技能，他體現(xiàn)出了極大的愛好。
“這是一個(gè)大膽且不按常理出牌的創(chuàng)新規(guī)劃，也是其時(shí)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研討院在研制作業(yè)中面臨的最大難題，簡直是天方夜譚。”說起當(dāng)初的情景，潘東華至今依然激動(dòng)不已。“從5萬納特到0.1納特這樣的跨度，這個(gè)指標(biāo)十分難，但也是十分渴望的。”
怎么完成0.1納特指標(biāo)?怎么測驗(yàn)取得近零磁環(huán)境下軟磁資料磁特性數(shù)據(jù)?怎么處理屏蔽結(jié)構(gòu)中各類跨規(guī)范磁阻(相差高達(dá)5個(gè)數(shù)量級(jí))的計(jì)算辦法?磁對(duì)航天器或生命體又會(huì)發(fā)生什么影響?
“在這期間，咱們通過自己的努力，成功建立了跨規(guī)范磁路的多層屏蔽結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算辦法，形成了集成主體隔振的新型主被動(dòng)耦合式磁屏蔽方案及規(guī)劃辦法，并在校園的支持下完結(jié)了樣機(jī)制作及試驗(yàn)驗(yàn)證，也是最關(guān)鍵的一步。”潘東華說，“面臨這些問題，咱們青年人應(yīng)該出一份力，用自己所學(xué)盡最大努力霸占難題，承當(dāng)起‘回饋公眾，回饋社會(huì)，回饋國家’的職責(zé)。”
2011年12月，劉劍利博士剛回國，得知“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”擬建造高能質(zhì)子加速器，他體現(xiàn)出了極大的愛好。“大型加速器設(shè)備是咱們研討領(lǐng)域需求的根底渠道，由于其規(guī)劃巨大、技能復(fù)雜、建造周期長的原因，一輩子能有機(jī)會(huì)參加一個(gè)這樣的項(xiàng)目便是一種走運(yùn)!”他說。帶著這樣的走運(yùn)感，劉劍利博士投身到了“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”的項(xiàng)目證明和建造中，從一個(gè)項(xiàng)目的新人變成了項(xiàng)目的白叟。
說起作業(yè)中的艱辛，他說：“這個(gè)項(xiàng)目的重要性和開展?jié)摿κ且婚_端就知道的，但項(xiàng)目進(jìn)行過程中的困難確實(shí)是沒有預(yù)料到的。高能射線粒子自身盡管規(guī)范十分小，但卻需求規(guī)劃巨大的設(shè)備才干取得，為了取得想要的束流，需求成百上千個(gè)設(shè)備一起作業(yè)才干完成，需求多個(gè)學(xué)科專業(yè)的很多工程技能研討人員協(xié)作作業(yè)。加速器設(shè)備一旦開機(jī)就24小時(shí)不斷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，要求工程技能人員對(duì)自己的設(shè)備就像自己的孩子相同清楚和關(guān)懷，才干確保設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，咱們只能拋棄節(jié)假日，從設(shè)備的規(guī)劃，到加工、安裝、測驗(yàn)、調(diào)試每一個(gè)環(huán)節(jié)去不斷了解。”提起人才的迫切需求，劉劍利博士深有感觸地說：“在咱們這個(gè)項(xiàng)目上，為了引進(jìn)一位人才，省委組織部都出頭為咱們處理了人才家族的作業(yè)問題。”
在近五年的時(shí)間里，這支隊(duì)伍沒有雙休日，沒有節(jié)假日，技能廠房、測驗(yàn)大廳和總裝大廳在深夜依然燈火通明，作業(yè)24小時(shí)緊鑼密鼓地進(jìn)行。他們沒有一天放松警惕，沒有一天放松規(guī)范。
“疫情期間，整個(gè)松北區(qū)只要咱們一個(gè)工地在施工，上百噸重的設(shè)備悉數(shù)需求在現(xiàn)場安裝，是個(gè)困難的工程。”33歲的李云龍首要擔(dān)任和諧大科學(xué)工程建造中的設(shè)備安全確保作業(yè)。設(shè)備出場那天，哈爾濱暴雪，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在零下30多攝氏度的極寒氣候中，徒手搬運(yùn)設(shè)備三個(gè)小時(shí)。
“圖什么?曾經(jīng)有人問過我同樣的問題。我說，我在做一件值得一輩子自豪的事，以后我也能夠跟我的孩子說，這個(gè)世界上頂尖的科學(xué)工程是爸爸建的。我也能為國家的嚴(yán)重工程貢獻(xiàn)自己的一份力氣。”面臨記者的提問，性格外向的李云龍濕了眼眶。
在地球上模仿太空環(huán)境的主意，起先，并不是一切專家都看好。選址、證明、立項(xiàng)、建造，哪一步都不易。
技能和工程上的巨大難度，沒有可復(fù)制的閱歷，哈工大人秉承“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)役、特別能攻關(guān)、特別能貢獻(xiàn)”的“載人航天精神”，克服了各種不可思議的困難險(xiǎn)阻。
7月1日那天，范立國暫時(shí)接到任務(wù)，他擔(dān)任的冷卻水系統(tǒng)要協(xié)作歸納環(huán)境模仿系統(tǒng)做熱真空測驗(yàn)。然而在模仿運(yùn)轉(zhuǎn)傍邊，他通過結(jié)尾濾芯觀察到循環(huán)水中存在焊渣雜質(zhì)。“這種水質(zhì)下是不能進(jìn)行測驗(yàn)試驗(yàn)的，焊渣會(huì)對(duì)精密設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重影響。”
范立國突然調(diào)高了音量和語調(diào)，對(duì)記者說，“我一個(gè)人將大型精密過濾器拆開，對(duì)其罐體及濾芯進(jìn)行清洗，每循環(huán)過濾兩個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次排水，就這樣，從7月2日早八點(diǎn)，我接連作業(yè)了整整36個(gè)小時(shí)，終于使水質(zhì)達(dá)到了使用要求。”他用手抹了把眼淚，接著說：“那天閱歷是我這輩子上過的最難忘的黨課了。作為一名共產(chǎn)黨員就應(yīng)該沖在最前面，面臨問題，帶頭處理問題。我將值勤記錄及操作流程親身轉(zhuǎn)交給下一位值勤同事后放心離開了。”
助力龍江打造世界航天科研學(xué)術(shù)中心
“航天夢是強(qiáng)國夢的重要組成部分。咱們要全力建造好大科學(xué)工程，為‘航天大國’邁向‘航天強(qiáng)國’作出貢獻(xiàn)。”李立毅院長表示，依托我國正在建造的“天宮”空間站和“空間環(huán)境地上模仿設(shè)備”，努力打造空間在軌試驗(yàn)、地上模仿試驗(yàn)，以及計(jì)算機(jī)數(shù)值模仿三位一體的六合一體化國家空間環(huán)境與物質(zhì)作用研討系統(tǒng)。
大科學(xué)工程是面向國內(nèi)外敞開同享的用戶設(shè)施，其科學(xué)價(jià)值需求很多的用戶群來成就。“國內(nèi)外的科學(xué)家們，現(xiàn)已刻不容緩地要來展開空間科學(xué)試驗(yàn)了。”哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研討院副院長鄂鵬興奮地向記者泄漏一組數(shù)據(jù)，目前已有國內(nèi)外110余家高校和科研院所與“大科學(xué)工程”簽署了用戶協(xié)議，并已展開試驗(yàn)方案評(píng)論與協(xié)作溝通。另外，大科學(xué)工程建造的溢出效應(yīng)也十分明顯，一方面環(huán)繞空間環(huán)境模仿的許多關(guān)鍵技能在建造需求牽引下得到了打破，累計(jì)已請(qǐng)求世界和國內(nèi)發(fā)明專利120余項(xiàng)，另一方面其作為空間科學(xué)研討大渠道的科學(xué)價(jià)值和效能逐步加強(qiáng)，較好地支撐了哈工大近期在空間光電資料、航天器執(zhí)役點(diǎn)評(píng)等方面的亮點(diǎn)研討作業(yè)。
李立毅院長說，大科學(xué)工程的建造對(duì)于哈工大、黑龍江省和我國的航天事業(yè)開展都會(huì)發(fā)生深遠(yuǎn)的影響，含義嚴(yán)重。在建造過程中，大科學(xué)工程得到了省、市、區(qū)政府在建造用地、電力配套等方面的大力支持，并將其列為省百大項(xiàng)目，省、市、區(qū)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)屢次到工程現(xiàn)場調(diào)研，和諧處理建造過程中的實(shí)際困難。項(xiàng)目建成后，可優(yōu)化和平衡我國嚴(yán)重科技根底設(shè)施的區(qū)域布局，提高東北地區(qū)的根底科技實(shí)力和影響力，使黑龍江成為世界航天科技和空間科學(xué)的學(xué)術(shù)中心之一。
他認(rèn)為，“上海光源”“天眼“等大科學(xué)工程建成后，都已成為當(dāng)?shù)氐貥?biāo)性工程，對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)建造和文化開展發(fā)生積極影響。大科學(xué)工程不僅能夠提高龍江的世界知名度，帶動(dòng)科技溝通，還能夠集人氣、聚人才、凝人心，增強(qiáng)龍江人的自豪感、促進(jìn)工業(yè)開展。
未來，哈工大將抓住新時(shí)期的開展機(jī)會(huì)，努力提高育人水平與科研才能，并以國家大科學(xué)工程建造為關(guān)鍵，全面提高校園服務(wù)國家科技自立自強(qiáng)的才能。(來源：黑龍江日?qǐng)?bào)文/攝記者趙一諾丁燕)
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