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“我们给火箭做减重”

科普小知识2022-07-12 13:50:37
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新华社北京9月11日电:“我们将为火箭减肥”——高校科技创新

9月,大连理工大学工业设备结构分析国家重点实验室迎来了新学期。王波和研究小组中的一群年轻人正在仔细检查一份计算和实验报告的数据,偶尔还会有一些热烈的讨论和笑声。每天,他们都在如此紧张而愉快的学习和科学研究中度过。

高校人才培养和科技创新一直是*总书记关心的问题。在2018年9月10日的全国教育工作会议上,总书记指出,要加快一流大学和一流学科建设,推进产学研协同创新,积极参与实施创新驱动发展战略,着力培养创新型、复合型和应用型人才。

“大功率重型设备”的支撑力:我们为火箭减轻重量

进入大连理工大学工业设备结构分析国家重点实验室,在一个狭小的空间里,有各种“奇怪”的实验装置、部件和仪器,甚至拥挤、凌乱。

工作环境并不像预期的那样高,但是长征五号运载火箭减少645公斤的重大科技成果就在这里诞生了。

“这里的大多数设备都是独立开发的,主要用于航空航天、核电、海洋工程和风力发电等‘大国重型设备’领域的结构力学实验和优化设计。”大连理工大学科技学院院长、国家重点实验室副主任王波说。

从2007年开始,29岁的王波开始关注中国的航天事业。他们的研究团队与来自中国运载火箭技术研究院的火箭工程师一起,一直在研究火箭的20多个部分,包括主轴承模块、助推器和关键连接结构。

作为一名大学教师,王波也有教学任务。他白天在北京和大连之间轮流,晚上在火车上度过。多年来他一直努力工作。

“我们的口号是‘6+1’,意思是每周工作六天,每天多工作一小时。”队员彭浩说。一群年轻的博士生和硕士生经常连续工作超过15个小时。他们仍在搜寻文件,做计算,并在深夜做实验。

当时,这项研究仍然是保密的,不能发表。从2009年到2011年,王波连续三年没有发表任何学术论文。对年轻教师来说,这意味着他有被质疑和被评估职称的风险,但他没有犹豫。

2016年11月3日,长征五号运载火箭在海南文昌发射中心成功首次飞行。该团队成功地为火箭减轻了645公斤的重量,并为单枚火箭增加了3600万元的利润,这对行业产生了巨大的影响。它被认为是“从源头上提高我国运载火箭和导弹的结构设计的精细化水平”,并“为确保我国大型运载火箭的性能和可靠性做出了实质性的重要贡献”。

“我们正在减轻火箭的重量。火箭结构的重量减少了一克,这甚至比一克黄金更有价值。每减少一公斤重量,发射成本可节省20,000美元。最好的结构设计是为火箭建造一对钢条和铁骨,实现“一两千斤”的境界。”王波说,脸上洋溢着幸福和骄傲。

“量子”指南:自信来自深厚的积累和卓越的技术

清华大学副校长薛其昆是中国著名的材料物理学家。量子反常霍尔效应是他的实验团队最自豪的创新。

量子反常霍尔效应被认为是量子霍尔效应家族的最后一个重要成员。它将推动新一代低能晶体管和电子器件的发展,甚至可能加速信息技术革命的进程。

2008年10月,在课题组例会上听到一个博士生的文学交流后,薛其昆决定开始探索这个领域。

王、、何克等青年教师、、等清华学生加入了这支队伍,一支“梦之队”扬帆起航。

从研发材料到进行实验测试,实验的道路充满艰辛。何克回忆说,2012年初是最焦虑的时候。我们能想到的所有问题当时似乎都已经解决了,但是实验结果离最终的成功还很远。

"科学发现可能是偶然的,但为科学发现做准备是不可避免的."在焦虑的时候,薛其坤的鼓励让大家再次感到兴奋和充满活力。

很快,实验小组在一次意外尝试后取得了突破。"我既兴奋又担心。"深夜收到短信的薛其坤描述了自己当时的心情。

该团队追求胜利,最终在2012年12月观测到了完美的量子化平台,这标志着量子反常霍尔效应的发现。

2013年3月,研究结果发表在《科学》杂志上。诺贝尔物理学奖得主杨振宁先生曾评论他:“这是中国实验室发表的第一篇诺贝尔物理学奖级论文。”

当时,世界上有一些怀疑的声音,但薛其坤不怕怀疑。他说:“我们非常自信,我们有深厚的积累和优秀的实验技术,学生们都经过了严格的训练,所以我们拥有的每一个数据都是可重复的。”

各种荣誉一个接一个地到来,并且有一个团队:国家自然科学一等奖。有个人:薛其昆获得2016年首届“未来科学奖”,王获得中国物理学会“黄昆物理学奖”...

一个不可思议的物理发现不仅影响了世界物理学的研究,也影响了年轻研究者的发展——王、、何克已经成长为清华大学物理学研究的中坚力量。毕业后,张劲松和潇峰去斯坦福大学做博士后研究,回到清华工作。

量子反常霍尔效应仍有许多物理问题有待突破。在获得掌声、鲜花和荣誉后,团队再次出发,继续在研究道路上突破。

“板房实验室”的成就:环境困难阻挡不了创新

一场雨过后,暨南大学新校区的板房前有很多水。如果你不注意,很容易滑倒。在环境学院的会议室里,老师和学生们正在用各种仪器和设备做实验。

这是济南著名的“板房实验室”。

暨南大学新校区仍在建设中,部分高校实验室只能临时设在会议室,但研究团队的积极性丝毫没有下降,会议室的研究成果已经“落地”。环境研究所的年轻教授陈达说:“我们与广东的民生工程携手并进,比如污水处理和土壤污染处理。我们与广东省水务局合作,参与广州河流和溪流的管理,并通过项目解决具体的环境问题。”

评估华南地区的环境污染风险,为决策部门提供数据支持;治理和修复水污染和土壤污染,研究治理方案;食品安全和饮用水安全的研究与示范……在过去的三年里,暨南大学环境学院200多名师生的科研成果中,近70%来自“板房实验室”。

“最大的挑战是气候因素的影响。雨水聚集在周围。有时它不在膝盖以上。有时有必要保护学生的安全并疏散他们。尤其是在紧急情况下下大雨时,窗户会漏水,地面会被淹。”老师和学生说。即便如此,自2017年以来,该学院的10名教师和近200名研究生一直在董事会会议室进行研究和撰写论文。

陈达说,由于学科发展迅速,学校从国内外引进了许多人才。虽然硬件遇到了一些困难,但我们根据现有条件合理利用了资源来克服这些困难。“困难是暂时的。我们培养的专业技术人员明白,这些工作与民生息息相关,是高尚的。他们也看到了老师们一丝不苟的研究精神,他们愿意坚持这一领域,用自己掌握的专业技术做出贡献。”

据教育部统计,2003年至2017年,全国高校科研项目数量从6.3万项增加到45万项,科研经费投入从19.2亿元增加到180亿元,学术专著从8701部增加到17584部,学术论文从21.2万篇增加到35.1万篇。(作者:许,郑,参与写作:范潘,,,)