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【科技日报】“国安杯”2017年国内十大科技新闻解读
2017-12-29|文章来源:科技日报 高博 操秀英 |【
 

  一年有365个日出,中国科技好消息层出不穷。最新统计显示,中国科学论文的被引用数量总和,首次跃居世界第二位,表明中国科技成果的内涵已相当充实。从“墨子”发信到“小太阳”发热,从可燃冰开采到“慧眼”开启,2017年,中国创新队伍由跟跑到领跑,脚步越发轻快。

  01 “墨子号”实现星地量子通信 

  

  世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在国际上首次成功实现千公里级的星地双向量子通信。

  至此,“墨子号”量子卫星提前、圆满地完成了预先设定的全部三大科学目标。这标志着我国在量子通信领域的研究达到全面领先的优势地位。

  “墨子号”是我国自主研制的世界上第一颗量子科学实验卫星,于去年8月16日发射升空,今年1月开始实验。其星地单向、星地双向、地星单向量子信道,系统信道效率、时间同步精度、跟踪瞄准精度指标均超过要求。7月,潘建伟团队公布打破量子隐形传输的纪录。9月,墨子卫星将光子传送到北京和维也纳,并生成量子加密密钥,使这些城市的团队能够安全地进行视频聊天。

  中科院院长白春礼表示,从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态,安全通信速率比传统技术提升万亿亿倍,为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了坚实的科学和技术基础,同时向着空间尺度的量子物理和量子引力的实验探索迈出了第一步。

  中国物理学家潘建伟也因量子通信研究的卓越成果入选《自然》2017年度十大科学人物。《自然》报道潘建伟的开头写道:“在中国,有人称他为‘量子之父’。在潘建伟的带领下,中国已成为远距离量子通信技术的领导者。”

  07 硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”发射 

  

 

  “借我借我一双慧眼吧,让我把这纷扰看个清清楚楚明明白白真真切切。”歌里唱出了收到“黑信息”却读不懂的迷茫,随着中国“慧眼”卫星上天,我们有望看到宇宙X光片上的疤痕和旧伤。

  6月15日,酒泉卫星发射中心成功发射首颗空间X射线天文卫星“慧眼”。这是继中欧合作地球空间探测双星、“悟空”号暗物质粒子探测卫星和“墨子号”量子科学实验卫星之后,我国又一颗重要的空间科学卫星。作为国防科工局牵头的重大空间科学任务,“慧眼”填补了中国空间X射线探测卫星的空白。

  目前人类能接收到的宇宙信息,基本都是各种电磁波,比如可见光、红外光、紫外光、无线电信号等等。X射线和γ射线的能量更高,宇宙中横飞着这两种信号,“慧眼”全称硬X射线调制望远镜卫星(HXMT),就是专门看人眼看不到的射线图像的。

  HXMT设计寿命4年,是个立方体,总质量约为2.5吨,装载了高能、中能、低能X射线望远镜和空间环境监测器,可观测1至250keV能量范围的X射线和200keV至3MeV能量范围的γ射线。卫星采用直接解调成像方法,通过扫描观测可以完成宽波段、高灵敏度、高分辨率的空间X射线成像。

  在太空里独立工作的望远镜,得能耐冷耐热、能收到地面指令,传回数据,不能断电。而中国卫星相关技术进步极快,近年达到了世界高水准。

  09 “小太阳”运行百秒刷新世界纪录 

  

 

  今年7月3日,中国“小太阳”的燃烧时间又创造了同行业的纪录,实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行。

  太阳和氢弹的能量,都来自氢同位素的核聚变。但利用核聚变发电还做不到。氢弹是利用原子弹做雷管,高温高压促成核聚变。我们总不能在发电站里引爆原子弹吧?核聚变温度达到几千万摄氏度,用什么容器去盛放呢?前苏联科学家想到,用高强度的磁场做容器,来约束几千万摄氏度的带电的离子,这种模式叫“托卡马克”。

  位于合肥的先进实验超导托卡马克装置(EAST),也被媒体称为“小太阳”,是世界上第一个全超导托卡马克装置。要让等离子体长时间稳定放电,需要解决多种棘手的物理障碍。新的纪录标志着EAST成为世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置。EAST的成功,表明中国磁约束聚变研究在稳态运行的物理和工程方面,继续引领国际前沿,也对国内外同类装置的建设和运行提供典范。

  10年前启动的国际热核聚变试验堆ITER计划,是世界最大的国际科技合作项目,寄托着人类寻求永不枯竭能源的希望。稳态长脉冲高约束等离子体运行,是未来实现聚变的关键。为ITER预演稳态运行,是EAST的重要使命。现在看来,EAST是未来5年内国际上唯一有能力开展百秒时间尺度技术研究的平台。

  中国科学家正在研究下一代聚变装置——中国聚变工程实验堆(CFETR),它的建设、运行和人才培养,必然会汲取EAST的宝贵财富。核聚变技术的突破,将源自欧洲、中国还是美国?无论是哪一国的成功,都意味着全人类的福利。

  10 FAST 发现多颗脉冲星 

  

 

  贵州省平塘县的FAST望远镜今年共发现9颗脉冲星。它初露峥嵘,就被舆论广为关注。

  500米口径球面射电望远镜简称FAST,被誉为“中国天眼”,由天文学家南仁东等人于1994年提出构想并开始选址,历时22年落成,于2016年9月25日启用。它由中国科学院国家天文台主导,是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。比起之前美国科学家建造的300米口径的射电望远镜,FAST的性能提高10倍,估计30年内无人超越。

  脉冲星是中子星的一种,它的直径不大,只有20千米左右,但射电能量极为强劲。它一边飞速自转,一边节奏准确地弹出脉冲。脉冲星像一个旋转的灯塔,当灯塔的光扫过地球的时候,FAST就可以接受到一次信号。

  由于FAST可以实时调整“大锅”的反射面,并不差分毫地将信号反射到一点,所以宇宙深处的微弱无线电信号也可以被汇聚探测。除了脉冲星,FAST还会监测宇宙中其他信号,如中性氢,甚至是地外文明。

  2017年10月FAST首先发现2颗新脉冲星,距离地球分别约4100光年和1.6万光年,也是中国射电望远镜首次发现脉冲星,已得到国际其他射电望远镜的确认。

  (原载于《科技日报》 2017年12月27日 3版)


 
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