深空深海装备实现中国创造 国产化的“化”字可以去掉了

  中国共产党历史展览馆最近对公众开放,在其首展——“不忘初心、牢记使命”中国共产党历史展览中,不仅有充满岁月痕迹的历史文物,还有充满时代气息的高科技展品——在月球表面采集到的月壤,在马里亚纳海沟数千米深渊采集到的虾和蚀变基岩……

  中国共产党历史展览馆副馆长李宗远说,一百年前我们是任人宰割的“东亚病夫”,如今全国各族人民在党的带领下,实现了“可上九天揽月、可下五洋捉鳖”的伟大梦想。这些展品充分展现了我们国家在党的领导下,从站起来到富起来,再到强起来的伟大历史飞跃。

  从望洋兴叹到万米深潜,从遥望星空到登月探火,在逐梦星辰大海的道路上,中国人用心血和汗水,书写了一个又一个奇迹,向人类未知的更深更远处不断前进。

  取回月壤本身,就是一个国家科技能力的最好体现

  月壤不能种菜,能用来做什么?除了核聚变的材料氦-3,其中还有哪些我们能利用的资源?去年12月19日,国家航天局向中国科学院及国家天文台正式移交了嫦娥五号带回的珍贵礼物——月壤。关于月壤的种种疑问,正在实验室里被一一解开。

  1731克!这是嫦娥五号带回的月壤总重量。这个数量,对于国内的相关科研人员来说,是极其丰厚的研究资源。

  中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远还记得自己首次接触月壤实物是在上世纪70年代。由于中美建交,美国赠予中国一块1克重的月球岩石样品,国家分出一半,让欧阳自远等科研人员用于科学研究。

  0.5克,小到要用放大镜才能看得见。但对于以往只能通过分析陨石标本来探究太空的中国科研工作者而言,已弥足珍贵。为了让样品得到充分利用,科研人员们绞尽脑汁,先安排非破坏性研究,再做破坏性研究,有的研究甚至只用了几个粉末。原子核研究所、冶金研究所……各个研究方向都参与了进来,靠着0.5克样品,欧阳自远和全国各实验室的同事们用了4个多月时间,一口气发表了14篇论文。

  一手样品,无论对哪个学科来说,都是最佳研究对象。因为只有用一手的东西,才更有可能出原创性成果。而没有样品,就只能通过国外文献获得的数据进行研究,局限性很大。不过,一手样品的获取并不容易,对于一些学科来说,必须要有先进的获取装备和仪器。

  中国人常把“九天揽月”和“五洋捉鳖”并列,因为深海的“深”,和太空的“远”一样难以企及。中国科学院深海科学与工程研究所首席科学家彭晓彤介绍,深海是海洋中超过6000米深度的地方。在海水中,每深10米,物体承受的压力就多一个标准大气压。下潜到1万米深度,所承受的压力相当于一个指甲盖大小的面积上压1吨的重量,大部分科考设备都受不了。因此,科学家即便有了想法,如果没有工程技术研发出来的装备仪器去支撑,进一步的深入研究就没法展开。

  过去,因为没有深海调查作业的手段,中国的海洋科学研究在国际上落后一大截。“以前因为没有装备,我们出不去,也很难潜得深,更看不见什么东西,拿不上来。只能望洋兴叹。”中科院海洋研究所研究员徐奎栋感慨地说,“我们之前怎么做深海的生物采样呢?可以说就是盲拖,通过阿氏网或类似拖石头用的爬网,放到海底拖20分钟,常会丢失很多设备。我们曾在一个航次中丢了两个设备,坏了三个。”

  正因为一手样品难得,因此,在中国科学院国家天文台研究员郑永春看来,月壤的意义并不仅仅在于科学研究。因为能够取回月壤这件事本身,就已经是一个国家科技能力的最好体现。中科院院士张仁和表示:“无论是载人航天还是载人深潜,都代表了一个国家的科技发展水平,这种高新技术是花再多钱也买不来的。”

  “奋斗者”号海试成功给海洋科学工作者增添了一对强劲羽翼

  中国探月工程总设计师孙家栋曾对欧阳自远说:“去不了月亮,我老孙负责,但是到了月球看什么、关注什么、拿什么、要解决啥问题,那是你的事。”这句保证,不仅是孙家栋对欧阳自远的承诺,也代表着一个日益强盛的国家对千万科研工作者的承诺。

  装备的完善和探测技术的提高,为科学研究提供了有力的数据和样品支撑。2019年5月30日,中国首批深海样品对外大公开,6062件样品涵盖了多金属结核、热液多金属矿石、深钻岩心等8大类,为我国深海领域的科学家们提供了重要的调查资料。当年12月,又一份珍贵的深海礼物——一段来自马里亚纳海沟附近的沉积物重力柱被无偿分享给全国10余家单位的19个相关领域研究团队。如此珍贵的样品,在国际上也属于首次获取。如此大范围的科研分享,让在场的科研人员都兴奋不已。

  去年11月,中国自主研发的全海深载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟进行万米深潜。坐在驾驶舱中的,除了两位专业潜航员之外,还有一位来自中国科学院深海科学与工程研究所的女研究员贺丽生。在此次下潜之前,贺丽生已有过数次深潜经历,搭乘过我国目前所有的载人潜水器。对于自己的幸运,贺丽生这样说:“我们要珍惜伟大时代机遇,‘奋斗者’号全海深载人潜水器海试的成功,无疑给我们海洋科学工作者增添了一对强劲的羽翼。”

  “蛟龙”号、“深海勇士”号、“奋斗者”号深海载人潜水器,“海斗”“潜龙”“海燕”“海翼”“海龙”号无人潜水器……这一个个名字,彰显的是中国深海装备技术的发展完善。1986年,中国第一艘载人潜水器研制成功,它的下潜深度只有300米。2012年,中国自行设计的“蛟龙”号载人潜水器成功下潜至7062米,让中国具备了载人到达全球99.8%以上海洋深处进行作业的能力。从300米到7062米,在不到30年的时间内,中国人在深海装备领域取得了一个又一个突破性进展。2018年3月,中国又推出第二代载人深潜器“深海勇士”,相较于“蛟龙”号,“深海勇士”国产化率更高,达到95%,载人舱等核心设备也实现了国产化。2021年3月,万米载人潜水器“奋斗者”号横空出世,不仅再次刷新了深潜深度,还实现了诸多“中国创造”,其核心部件国产化率超过96.5%。

  “奋斗者”号载人舱项目负责人、中科院金属研究所研究员杨锐自豪地表示,对于“奋斗者”号,已经不是国产化了,而是国产,这个“化”字也可以去掉。

  为什么这么说?因为这是中国的原创成果。按照“奋斗者”号载人舱的目标尺寸和厚度要求,要承受万米海深的压力,需要使用一种高强度、高韧性、可焊接的钛合金材料。这种材料国际上没有制造先例,没有国外厂家可以生产。由国内多家企业和研究所组成的队伍,经过艰苦实验攻关,攻克了材料制造的技术瓶颈,开发出了中国独创的新型钛合金材料。

  新型材料中的80%是在空间技术的牵引下研制完成的

  在中科院原院长白春礼看来,中国能够攻克一些关键核心技术,优势有几点:第一是我们有很好的举国体制,来一起攻关;第二是我们有很大的市场;第三是我们有大量的研发人员,中国从事研究与开发的人才力量在全世界也是第一。

  “天问一号”探火、神舟十二号与空间站成功对接、“奋斗者”号万米深潜、世界最深地下实验室成果不断……从深空、深海到深地,这些大国工程的完成,靠的是群策群力的大国协作。

  “奋斗者”号副总设计师胡震表示:“在‘蛟龙’号立项之初,国内只是加工一个零部件都非常困难,需要千挑万选才能找到合适的供货商。但到了‘深海勇士’,我想要什么样的材料,想要加工成什么形状,要求什么样的精度和特性,基本上都能实现。到了‘奋斗者’号,我们需要什么材料,需要加工哪些相应的部件和设备,都已经有很多厂家可以自主研发,甚至是直接提供样品。”

  “有一种饿叫祖国妈妈觉得你饿。”这几天,三位航天员在空间站内的太空食谱在网上引发广泛关注。鱼香肉丝、宫保鸡丁、藜麦桂花粥……这些丰富的菜品是装在一种具有高阻隔性能的容器中的,三个月不会变质。这种容器是浙江省台州市一家民营企业的研发成果,不仅重量轻,适合长途运输,而且可有效阻氧、阻水蒸气、防紫外线,使食品在不添加防腐剂的情况下保质期达到一年以上。企业还成功实现了容器成套自动化智能生产设备的国产化,打破了国际上先进国家对该领域的技术垄断。正是有了这样的国内生产线,越来越多的家乡菜才能登上中国航天员的太空食谱。

  格兰仕研制的世界首台航天微波炉,九阳参与打造的太空饮食加工、饮水净水系统,海尔研发的飞行器医用冷储箱……这些中国人耳熟能详的家用电器品牌把中国空间站打造成一个舒适便利的“太空之家”。航天微波炉开发项目负责人介绍,航天微波炉要能经得住发射的高频震荡、体积要小、重量要轻,加热要快,还必须保证能持续工作十年。为此,团队从2011年开始立项研制,创造性采用紧固件、一体成型等一些创新工艺,并特制了变频微波电源,在空间站,7分钟内便能让三名航天员吃上热乎饭。

  深空、深海探测的一系列研发成果,也进一步带动了国内相关行业的技术进阶。深海探测器所需要的各种高性能设备,提升了相关领域企业的技术水平。比如,为“奋斗者”号所研制的高性能深海锂电池,其研发生产过程带动了国内锂电池生产、检测等行业的水平,先进的生产技术有望推广运用到未来电动汽车上。

  应用于航天工程中的一些高新技术,带动了信息、新能源、新材料等行业的发展。中国探月工程总设计师吴伟仁表示,我国1100多种新型材料中的80%是在空间技术的牵引下研制完成的,数千项航天技术成果已广泛应用于卫星通信导航、气象预报等领域。尿不湿、方便面蔬菜包、脱水果干……这些老百姓经常接触的东西,就是液气分离、食品脱水、卫星通信等高端航天科技成果应用到生活中的产品。

  作者: 雅慧

【编辑:田博群】

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