凯发国际,凯发国际登录,凯发国际官网,凯发国际娱乐,凯发国际注册,凯发娱乐K8,尊龙凯时太阳也会“打喷嚏”，而且威力还不小！作为离地球最近的恒星，太阳虽然看起来很平静，但其实“动作”很多，黑子、耀斑、太阳风……当发生日冕物质抛射时，太阳会喷出大量带电粒子。

　　“强烈的太阳爆发会释放出100亿颗百万吨级核弹的能量，一旦冲向地球，会造成严重影响。”中国科学院国家空间科学中心研究员阎敬业告诉记者，高铁、电网、输油管线等地面高技术系统可能会因为地磁扰动产生感应电流而瘫痪甚至损毁，天上的卫星也可能由于灾害性空间天气受损。

　　当然！在四川省甘孜州稻城县噶通镇群山之间，我国建设了一个“观天神器”——圆环阵太阳射电成像望远镜项目（DSRT），它是国家重大科技基础设施子午工程二期标志性设备之一，是全球规模最大、性能最强、可以实时成像的圆环阵太阳射电成像望远镜。

　　它由313个直径6米的抛物面天线组成，所有天线米高的定标塔为整个观测链路提供定标基准，状如一颗巨大的“千眼天珠”。

　　DSRT的核心任务就是实时监测地球空间天气事件的源头——太阳。“这些抛物面天线就像向日葵一样，时刻追随着太阳的方向转动。”阎敬业介绍，313面单元天线米的长光纤传输回中央机房，再进行变频、采集等后续处理，可以像巨大的“射电相机”一样测量太阳的射电图像和频谱。

　　“通俗来说，就是盯着太阳看。结合其他监测设备的数据，可以计算出等离子体到达地球的时间，从而为卫星、通信设施、电网等正常运行提供空间天气预警，保障各种设备的运行安全。”中国科学院国家空间科学中心稻城亚丁台站执行站长吴俊伟说。

　　要想看得清，选址很重要。这里海拔3830米，空气稀薄，透明度高；纬度较低，可观测到的天区范围更大；群山环抱下，人类生产活动所产生的电磁干扰也能被有效隔绝。

　　高海拔带来了有利的观测条件，但也大大增加了建设难度。仅从样机研制到联调联试，科研团队就排查和解决了数百项技术难题。

　　2021年12月，DSRT完成了一套16部天线的试验系统搭建，成功获取高质量的太阳射电图像和频谱，验证了总体方案。虽然试验系统规模只有国际同频段系统的1/3，但图像质量明显更好。去年11月，团队完成了313个天线的系统集成，DSRT正式进入联调联试阶段，太阳活动将被“尽收眼底”。

　　前不久，DSRT成功获取了连续射电图像序列，首次从连续射电图像中实时识别出脉冲星闪烁。DSRT由此开启了观测脉冲星和快速射电暴的“副本”任务。“由于DSRT独有的大视场高质量成像能力，我们也会在太阳落山后，配合射电天文学家开展夜天文观测，充分发挥重大科技基础设施平台的效能。”阎敬业说。

　　你想不想“看透”地球，弄清楚哪里藏着石油、天然气、金属矿产？何处有岩层断裂，易引发地震？

　　这可不容易。不过，有了我国自主研发的海空重力仪，就可以给地球做个“CT”，“透视”地下结构了。

　　海空重力仪，专测重力。地球上的物体，都受重力作用，重力竖直向下，指向地心。在地球纬度、地层中矿藏变化等因素的影响下，不同位置的重力会有细微变化，这也是发现石油、天然气、金属矿产等的重要依据。

　　也就是说，利用海空重力仪测得的重力数据，就可以分析地下有些什么——如果是金矿、银矿这类密度大的物质，重力就偏大；如果是天然气，那就是空腔，重力自然就小。

　　我国此前勘探开发大庆油田和胜利油田，重力数据贡献可不小！不过，由于重力变化极细微，有时甚至不超过平均值的百万分之一，对测量环境和仪器的精度要求非常高。可是，以前的普通重力仪，只能在地表使用，到了飞机、轮船上，一晃一颠，就“晕”了，指不准地心，就测不准，没法用。

　　那海底和高山峻岭下的宝藏，就不找了吗？这些地方的地球物理研究，就这么受限制了吗？绝对不行，得想办法，让重力仪不“晕船、晕机”。

　　这种技术也有，可就是多年被国外垄断。尤其是高精度的海空重力仪，以前全部依赖进口，且因技术封锁和产品禁运，进口数量非常少，无法满足实际需求。

　　好在，我们有聪明的航天工程师！他们把火箭、航天器上的惯性姿态稳定、位姿解算这些先进技术，嫁接给重力仪，让它有了稳如泰山的座椅。

　　这个海空重力仪，可是个“优等生”。它由中国航天科工三院33所耗时10年打造，首次参加海洋船载重力测量，就一鸣惊人——实验精度优于1mGal。这说明，它能敏锐捕捉测量点上，地球重力百万分之一的细微差别。

　　作为科技部重点研发计划项目和国家重大科研仪器研制项目，近几年它在山东、湖北、四川等地开展测量，不仅能在大风干扰、大起伏飞行这样非常不稳定的环境中精确测量重力，还实现了超长待机，连续通电工作211天无故障。在基础重力图测量、油气矿产勘探、地球物理研究等领域发挥了很大作用。

　　航天工程师们说，下一步，他们还要升级这个海空重力仪，让它精度更高、成本更低、更易携带，在神州大地发现更多宝藏。

　　1989年3月13日，加拿大魁北克地区发生大规模停电——持续12个小时，数百万人在寒冬中“瑟瑟发抖”。

　　停电事故的“罪魁祸首”，远在1.5亿公里之外——原来，太阳爆发一次大风暴，产生大量带电的高能粒子并直冲地球，对地球电磁环境造成严重破坏，进而使魁北克地区的输电线路严重过载，导致停电。

　　这场停电，更加坚定了科学家们的决心——摸清太阳的“脾气”。因为，作为太阳系的中心，它对地球和人类的影响无处不在。

　　2021年10月14日，这颗以中国神话中太阳女神羲和命名的探测卫星，开始了逐日之旅。它运行于距地面517公里高度的太阳同步轨道，24小时连续“盯着”太阳。由此，我国正式步入“探日”时代。

　　10个月后，“羲和号”带来了好消息——2022年8月30日，国家航天局宣布，“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hɑ（氢阿尔法）波段光谱的扫描成像。

　　Hɑ波段可不简单。“它是太阳活动在太阳低层大气中响应最强的谱线，能够直接反映太阳爆发的源区特征。对其开展探测，可大大提高我们对太阳爆发物理机制的认知。”国家高分辨率对地观测系统总设计师兼副总指挥、国家航天局对地观测与数据中心主任赵坚解释。

　　“羲和号”的主要工作就是探测Hɑ谱线，它搭载的太阳Hɑ成像光谱仪可对太阳扫描“拍照”。扫描一次全日面只需46秒，获得300多张照片，分别对应不同位置的太阳图像，相当于给太阳低层大气做CT扫描。分析扫描得到的精细的光谱数据，可以了解太阳爆发时大气温度、速度等物理量的变化，进而建立太阳爆发从光球到日冕的能量积累、释放、传输的完整物理模型。

　　要在相距1.5亿公里的地方给太阳“拍照”，一次微小的振动，都会让成像效果大打折扣。但是，这难不倒“羲和号”。

　　我们平时拍照或摄像时，为了防止抖动，会给相机或摄像机装上稳定器。“羲和号”采用了非接触式磁浮卫星平台，就像给相机装上了稳定器，任它“风吹雨打”，我自岿然不动！

　　太阳活动存在周期性，大约11年一个周期，2021至2022年是人类有纪录以来第25个太阳活动周期的开始。也就是说，又到了太阳“爱发脾气”的时候。太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射等太阳活动，不仅会显著影响地球电磁环境，还可能干扰通信和导航、威胁航天员的健康，甚至毁坏航天器。

　　“羲和号”适逢其时，毫不懈怠。目前，它每天都在按计划给太阳“拍照”，已观测到近百个太阳爆发活动。相关研究正在进行，将助力我们更好地搞清楚太阳的“脾气”，从而提出对策措施。

　　“我国作为航天大国，及时开展太阳探测活动，十分必要，不能缺席。”赵坚对“羲和号”充满自信。

　　2022年7月24日，中国人的太空家园首次在有航天员在轨驻留的状态下迎来航天器的到访。

　　那天，中国空间站问天实验舱“搭乘”长征五号B遥三运载火箭一飞冲天，准确进入预定轨道。随后成功对接于天和核心舱组合体前向端口。

　　这可是一个发射重量达到23吨的“大家伙”。“这块头和分量，相当于北京地铁13号线列车的一节车厢。”航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤为它精准画像。

　　的确，它是全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器。包括工作舱、气闸舱和资源舱三大舱段，总长17.9米，直径4.2米。

　　可别看它块头大，这个“大家伙”可是一位集平台功能与试验载荷功能于一身的灵动的“全能型”选手。

　　论平台功能，问天实验舱与天和核心舱互为备份，关键平台功能一致，可以完全覆盖空间站组合体工作要求。张峤说：“这就好比天和核心舱‘想休息’了，问天实验舱能立刻顶上，‘带你一起飞’！”

　　论试验载荷功能，问天实验舱装载了多个实验机柜与舱外载荷适配器，把一个个大型科学实验室搬到了太空。由于空间站能够提供长期的微重力、辐射等特殊研究环境，科学家或将发现在地球上被重力掩盖的物质本质规律。而且有“快递小哥”天舟货运飞船在天地间往返运输，以后，中国人能在太空开展大规模空间科学实验了！

　　但太空中的科学实验室可真不一般。作为中国空间站第二舱段的首个科学实验舱，问天实验舱内有多个宽约1米、高1.8米、深0.8米的科学实验柜，包括生命生态实验柜、生物技术实验柜、变重力科学实验柜，还有科学手套箱、低温存储柜等。

　　每一个科学实验柜就是一个综合实验室。“就相当于把地面上数十平方米实验室的实验设备高度集成到一个2立方米的实验柜空间里。”载人航天工程空间应用系统副总设计师、中国科学院空间应用中心集成技术中心主任王珂说。

　　“未来，问天实验舱将以生命科学和生物技术研究为主，在空间生命科学与生物技术、微重力物理科学、空间材料科学、空间新技术与应用试验等领域开展研究，探索未知。”载人航天工程空间应用系统副总设计师、中国科学院空间应用中心研究员吕从民告诉记者。

　　问天实验舱里还有一个“更衣间”，在外方内圆、空间大且性能优越的气闸舱。有了它，航天员在作出舱准备和舱外返回时将更加从容、舒展。未来，这里将成为整个空间站系统的主要出舱通道。

　　与天和核心舱相似，问天实验舱外也搭载了一个机械臂。这个机械臂小巧且精度高，方便进行精细操作，它还可以与核心舱大机械臂形成组合臂，开展更多舱外操作。

　　“届时，组合臂能够在空间站的天和、问天、梦天三舱组合体之间爬行，‘机甲战士’控制的舱外范围更大了。”张峤透露，未来10年，在空间站搭载的科学实验载荷将通过机械臂精准投送到对应的标准载荷接口位置，这样，就实现了“即插即用，不再需要航天员出舱进行人工操作”。

　　“全能型”的问天实验舱还有一个新使命——“太空新教室”，新的太空授课将在这里进行。

　　按照任务时间表，中国空间站的另一个20吨级的航天器——梦天实验舱将在今年10月择机发射。到那时，天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱将形成“T”字基本构型，中国空间站在轨建造将最终完成。

　　更加令人期待的是，今年年底神舟十四号、十五号航天员乘组的首次“太空会师”。那一刻，属于中国人的温馨舒适、安全高效、前沿尖端的太空家园将带给我们更多振奋与感动。

　　现如今，我们的生活根本离不开电，出差时没有移动电源，手机都不敢撒开了用。电能丰富的地面尚且如此，身在太空的“出差三人组”，是如何实现充电自由的呢？要知道，那些飞行器的运转，可都需要电能供给。

　　仔细观察你会发现，飞行器翅膀上装有许许多多深色玻璃的小镜子，每一个小镜子宛如一座小型太空发电站，经串联、并联后组成太阳电池阵，从而获得较高的电压和较大的电流，为航天器源源不断提供能量。

　　可别小看这些玻璃片，它们的威力可大啦！它们在天上连续工作一天的发电量可抵得上一个家庭约一年的用电量！

　　“如此大量的用电需求，需要依靠各个飞行器的太阳电池阵齐发力。”中国电科太阳电池阵专家苏彬介绍，根据每个飞行器的特质按需定制，我国打造了三代各具特色的太阳电池阵。

　　“比如，神舟系列载人飞船采用了第一代刚性太阳电池阵技术；天舟系列货运飞船应用了第二代半刚性模块化太阳电池阵技术；空间站核心舱则是我国首次应用第三代柔性太阳电池阵技术。”

　　这三代电池阵产品各有特色，有的是性能较稳定，有的是发电能力较强，有的则是体积小。不同特性的电池阵组合在一起后，形成一个太阳电池阵，宛如一座巨大的“能量加油站”，可以完全满足空间站多系统的同时用电需求。

　　目前最新一代的太阳电池阵是柔性阵，也是最新的明星产品。2021年发射的天和核心舱就采用了这种太阳电池阵，这也是该技术在我国航天工程领域的首次应用。

　　今年，随着正在开启的6次重大发射任务，我国空间站即将完成全面建造。这对整舱的体积、重量，特别是功率提出了更高要求。可“寸土寸金”的核心舱，如何实现“小马拉大车”？

　　最新的柔性太阳电池阵便采用了单板厚度不足1mm的单体，整体面积重量较传统太阳电池阵减少了一半以上。即便已是“纤肢曼体”，科研人员还在绞尽脑汁压缩。苏彬介绍：“我们把每块太阳电池板设计成古代奏章那样，在空间站发射阶段，可以相互折叠收拢压紧于收藏箱内，但光电转换效率却提高了近20%。”

　　“当然不会！”苏彬表示，为确保空间站在轨寿命，中国电科研制团队持续开展高压柔性太阳电池阵发电试验，在完成8万余次高低温循环试验后，最终实现太阳电池光电转换效率突破30%，达到世界先进水平。

　　“相比之前载人航天任务最长2年的设计寿命，现在空间站在轨的运行时间可延长至15年。”苏彬介绍，在天和、问天、梦天三舱组合后，柔性太阳电池阵总发电面积接近400平方米，总共可提供超过100千瓦的电能。

　　每天在轨飞行的太阳电池阵都要经受十几次的高低温循环温度考验，遭受腐蚀性极强的原子氧侵蚀，接受到会使材料变脆变暗的强紫外线照射等。

　　怎么办？“我们在太阳电池片上设计了石英盖片，用于减少对太阳光的反射，滤去有害的紫外线，同时提高太阳电池耐受空间带电粒子辐射损伤的能力，减少太阳电池性能的衰降。”苏彬介绍，他们还给柔性基板添加了超薄硅橡胶“铠甲”，顺利通过了大剂量的原子氧、高低温、紫外线等环境考核试验。

　　现在，我们的巨能太空发电站，在平均光电转换效率、发电能力等方面都达到了国际领先水平，即使面对超低轨中复杂的供电环境，也能让属于中国的太空之家能量充沛、稳如泰山！

　　群山环绕中，一个圆环状的大科学装置静静矗立其间。它是被公众亲切地称为“放大镜”的高能同步辐射光源（High Energy Photon Source，简称HEPS）。

　　提起光源，你的脑海中会浮现出灯泡的画面吧，于是把HEPS想象成一个“大型灯泡”。

　　其实不然。这里的“高能”可不是“前方高能”里的那个“高能”，而是指物理学中探索微观世界物质探针所具有的高能量。

　　据HEPS工程总指挥潘卫民研究员介绍，从高空俯瞰，HEPS整体建筑形似一个放大镜，设计寓意为“探索微观世界的利器”。“通俗地讲，你可以把HEPS视为一个具有超精密、超快、超穿透能力的巨型X光机。”潘卫民说。

　　作为国家“十三五”重大科技基础设施，HEPS由加速器、光束线站及配套设施等组成，总建筑面积约12.5万平方米。周长约1.5千米的主体环形建筑，如同放大镜的镜框，里面安装有储存环加速器、光学元件、衍射仪等科学仪器。其中的储存环里，分布着2400多块磁铁及各类高精尖设备。

　　“同步辐射是指接近光速的带电粒子在做曲线运动时沿切线方向发出的电磁辐射，也叫作同步光。为了研究材料内部结构与变化的过程，科研人员需要借助强力的科研装置进行探测解析。”中科院高能物理研究所副所长、HEPS工程常务副总指挥董宇辉研究员说，作为研究物质内部结构的平台，HEPS能对物质内部进行多维度扫描，“HEPS运行的首要目标，就是提供高能、高亮度的硬X射线。”

　　产生X射线的常见方式有两种：一是用加速后的电子轰击金属靶，产生X射线；二是在同步辐射装置中，当电子以接近光速的速度“飞行”时，会在磁场作用下发生曲线运动，沿着弯转轨道切线方向发射连续的电磁辐射。

　　“这就像下雨时，我们快速转动雨伞，沿着雨伞边缘的切线方向会飞出一簇簇水珠。”董宇辉说，与常规X射线相比，同步辐射光源产生的同步辐射光频谱更宽、亮度更高、相干性和准直性更好。

　　同步辐射光源根据加速器中电子的能量，可以分为低、中、高三种，各有侧重。董宇辉介绍，HEPS侧重于对微观结构及演变的多维度、实时、原位表征，可用于航空发动机单晶叶片等工程材料结构的多维度表征和1微米量级蛋白质分子结构演变表征等。“作为探测物质结构的探针，X射线的光源亮度是最为关键的指标——更高的亮度能将物质内部的微观结构‘看’得更清楚。因此，获得更高亮度的X射线源一直是科学家孜孜以求的目标。”

　　多年来，我国持续发展同步辐射光源，有力支撑了国内基础科学的发展。但我国目前所拥有的同步辐射装置均处于中、低能区，能区地域分布、光谱亮度等还满足不了经济发展和国家战略需求。建设更高亮度的第四代高能同步辐射光源，成为潘卫民、董宇辉等我国当代“追光人”的一大愿望。

　　2008年，HEPS科研团队就开始对我国建设HEPS的必要性和可行性进行论证。此后经过近十年攻关，科研人员成功完成关键技术攻关和样机研制任务，具备了建设先进高能同步辐射光源的能力。

　　2019年6月，HEPS开工启动，建设周期6.5年，预计将于2025年12月底竣工。建成后，它将在材料科学、化学工程、能源环境、生物医学、航空航天等众多领域大显身手。

　　2021年6月28日，HEPS首套科研设备——电子枪（直线加速器端头，即加速电子产生的源头）安装完成，标志着HEPS工程正式进入设备安装阶段。

　　目前，HEPS各建筑单体已陆续交付设备安装。可以预见，3年后，全球“最亮”的光源将照亮微观世界物质的结构奥秘。

　　2021年10月，在国家“十三五”科技创新成就展上，一幢泛着红紫色柔光的玻璃小屋格外亮眼。

　　这可是一座植物工厂。四层栽培架上，一排排水稻青苗齐整整扎在特殊的营养液里，在颗颗彩色LED节能灯的“抚触”下，正奋力拔节。

　　在这里，稻子从插秧到收获只需60天左右，比在常规大田的生长周期整整短了一半！

　　原来，植物生长依赖光合作用，在不同的生长阶段，所需的光、温、水、气、肥等参数各有不同。在这座植物工厂里，科学家摸透了水稻的脾气，只消精准模拟自然环境，把各项参数调节到最理想的状态，给秧苗吃上“私人定制”的“小灶”，光合作用就自然加速了。提早开花，加速结果，稻子“早熟”也就梦想成真了。

　　科学家说，这里面最难啃的“硬骨头”是为水稻量身定制最适合的光环境。中国农业科学院都市农业研究所植物工厂创新团队首席科学家杨其长介绍，阳光中包含着赤橙黄绿青蓝紫7种可见光和紫外线等光谱，其中的红、蓝光对植物光合作用促进最大，其他光谱也对植物的开花、结实和色素形成具有独特功能。

　　但日常照明光和植物生长用光的差别可不小。“我们的很多试验都失败了，要么把植物‘晒’死了，要么就是长势不行”，不断摸索下，杨其长团队首次在国际上提出了植物“光配方”思想，突破多项核心技术，终于让发光二极管——LED以不同的光谱配方模拟阳光成为可能。

　　营养液代替泥土，无须担心虫害，不用喷洒农药……多种“黑科技”加持下，两个月就成熟的水稻一年能收获6茬。品质怎样呢？“实验已证明，这样种出来的水稻不仅周期短了，亩产有保证，品质也不错。”杨其长说。

　　不过，给水稻“吃小灶”、缩短它们生长周期的意义可不仅在于增加产量，在育种专家眼中，这座植物工厂正是绝佳的水稻育种加速器。

　　“高效的育种产业是保障国家粮食安全的关键。”中国科学院院士钱前说，传统的水稻育种周期长，一年顶多能繁育2至3代，育成一个新品种往往要几年甚至几十年时间。但依靠植物工厂，这一时空瓶颈就能被打破，从而实现“快速育种”。

　　不仅如此，植物工厂育种加速器可以不受土地、空间和气候条件的约束，若就近建在实验楼或育种单位附近，一年四季均可进行加代育种，将大大节省育种工作者的时间。

　　杨其长说，未来，这座植物工厂水稻育种加速器有望实现每年6茬以上的“快速育种”，栽培层数甚至可以达到10层以上，“依靠植物工厂，这也为水稻和其他作物的加代育种和高效栽培提供了新的技术路径”。

　　事实上，智能植物工厂一直是国际高技术竞争的重要领域，但直到21世纪初，中国科学家才正式加入这条科研赛道。

　　现在，我国已是植物工厂产业化发展最快的国家，拥有规模以上植物工厂200多座，产品和技术装备已走上国际舞台，推广到欧美、日本等发达国家。

　　在杨其长看来，为育种加速，仅仅是植物工厂颠覆传统农作方式的一种可能，不久的将来，在非可耕地，在荒漠、戈壁甚至太空等特殊空间，人工打造一个适宜农作物生长的环境，植物工厂将大有可为——“它代表着未来农业的发展方向！”

　　1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射，它不仅开创了中国航天的新纪元，还把“太空‘听得到’《东方红》”的豪迈，撒向寰宇。

　　此后50余年，中国卫星研制能力实现从无到有、从弱到强的跨越式发展，“东方红”卫星（平台）家族，从“一号”到“五号”，枝繁叶茂，不断壮大——

　　2019年12月27日，中国文昌航天发射场，实践二十号卫星随长征五号运载火箭发射升空。

　　2020年1月5日，卫星成功定点于东经105.5。，几个月后在轨完成全部功能验证和新技术试验。

　　至此，我国具有完全自主知识产权的新一代大型地球同步轨道卫星公用平台——“东方红五号”（以下简称东五平台）研制成功了！

　　“卫星公用平台就好比一辆公共汽车，通过搭载不同的乘客（载荷）来实现卫星的应用性能。”中国航天科技集团五院实践二十号卫星总设计师李峰这样比喻。

　　如此一来，只需做少量适应性修改，就可装载不同的有效载荷，从而缩短了卫星研制周期，节省了研制经费，提高了卫星可靠性。据介绍，目前，世界上许多国家都采取了卫星公用平台的设计方法。

　　作为东五平台的首飞试验星，实践二十号重达8吨，有近8米高，携带了我国目前面积最大、翼展最长的太阳翼。而且，为适应多种载荷及扩展需求，实践二十号放弃了传统的承力筒式结构，创新性地采用桁架结构技术，有效提升了平台的承载能力和适应性。

　　“如果说东四平台让我们具备了同国际同行同台竞技的实力，那么到了东五平台，我们就能实现从跟跑到领跑的转变！”

　　中国航天科技集团五院总工程师、实践二十号卫星总指挥、东方红五号卫星公用平台总指挥周志成院士自豪地说，东五平台填补了东方红系列大型卫星平台型谱的空白，可满足中国近20年内高通量通信卫星的需求。

　　可广泛应用于高轨通信、微波遥感、光学遥感、空间科学探测、科学试验、在轨服务等，是世界航天领域少有的多适应性平台。

　　“在助力国民经济发展、给人民生活带来更多便利的同时，东五平台也能在技术推动、商业航天市场拓展等领域拥有更大作为。”中国航天科技集团五院实践二十号卫星产保经理郝燕艳肯定地说。

　　站在长岛岸边，远远望去，海面上均匀分布着一座座“微型牧场”——这些长、宽各70米的海面平台，容纳水体达7万立方米，搭载了水下声呐、水下机器人、5G通信、海洋数据监测等多种系统。平台里面，鱼群穿梭涌动，生机无限。平台周围，一条条海参捕捞船在繁忙作业，收获满满。

　　这是我国自主研发的“经海”系列深海智能网箱。作为国家级海洋牧场建设的排头兵，山东省烟台市正在规划建设未来海洋牧场之城，深海智能网箱是该市实施“百箱计划”的第一步。

　　你能想到吗？如此巨大的平台，工作人员只需4人，数十万尾鱼完全实现了自动化、智能化养殖。烟台中集蓝海洋科技有限公司总经理郭福元说：“首批‘经海系列’深水智能网箱里的许氏平鲉、花鲈已开始收获，单体网箱年产渔获600-1000吨。”

　　海洋占地球表面积的70.8%左右，当土地承载已经满负荷，海洋能不能成为新“粮仓”？又该如何在利用的同时，保护好海洋生态环境？

　　中国科学院海洋研究所研究员杨红生告诉记者：“牧养互动是实现海洋农牧化的重要途径，从立体开发角度出发，水面的深海智能网箱是实现工业化生态养殖和智能化监测的重要载体，水下的海洋牧场是实现环境保护、资源养护和渔业持续产出三大功能的蓝色粮仓。”

　　深海智能网箱设计和建造并不容易——网衣系统性能与强度设计、网箱大型桁架式结构设计及防腐、坐底式网箱平台非线性流—固—土耦合动力响应分析、抗台风分析及设计……处处都是难点。

　　我国科研人员潜心研究、自主攻关。正如“十三五”国家重点研发计划项目首席科学家、中国科学院海洋研究所研究员张立斌所说：“在‘蓝色粮仓科技创新’专项的支持下，我国海洋牧场实现了由以机械化、农牧化和工程化为特征的1.0阶段，向以生态化和信息化为特征的2.0阶段的重大转变。”

　　如今，153个国家级海洋牧场示范区顺利获批建设，我国海洋生态牧场做出了自己的特色：“因海制宜”，突破了南北方典型海域生境修复新技术，完成了海洋牧场生境从局部修复到系统构建的跨越；“因种而异”，突破了关键物种资源修复技术，实现了生物资源从生产型修复到生态型修复的跨越；“因数而为”，突破了环境与生物资源远程实时监测和预警预报技术，实现了海洋牧场从单因子监测评价到综合预警预报的跨越。

　　从近浅海走向深远海并不是终点，全域型生态牧场建设的3.0阶段正在开启——它将以数字化和体系化为特征，兼顾海水与淡水。杨红生说：“从大农业观和大食物观的角度出发，在海洋里像在陆地上生产粮食一样生产食物，实现耕海牧渔，是我们几代人的梦想。”

　　现在，“十四五”国家重点研发计划课题“海洋牧场智能管控与少人化精准协同作业应用示范”正在进行中，科研人员将基于北斗精准导航与高分辨率遥感集成技术，提升海洋牧场智能管控与少人化精准协同作业水平，构建科学选址—规划布局—生境修复—资源养护—安全保障—融合发展全产业技术链条，实现海洋牧场构建原理、技术、装备、模式等自主创新，拓展牧场建设新空间，打造“北斗+海洋牧场”的全域型海洋生态牧场。

　　走向深蓝的号角已经吹响，全域型海洋生态牧场的画卷已经展开。未来更加可期！

　　说起“天宫课堂”，大家不会陌生——花形折纸在水膜里的缓缓“盛开”、泡腾片放入蓝色水球的神奇一幕、奇思妙想碰撞的天地互动……传道授业“天上来”，这场长时间的天地“视频通话”是怎样实现的？

　　“我们在天地之间打造了一条高效、稳定的通信传输‘天路’！”中国电科测控专家陈建民介绍，在测控站、中继卫星系统中，中国电科从不同维度编织了一条全覆盖的航天测控通信网，与架设在太空中、距地球3.6万公里的中继卫星组网运行。“天宫课堂”的图像和声音，就是由测控站收下来，“送”到我们眼前的。

　　比如，已成功落火并持续开展探测活动的火星探测器“天问一号”。它距地球几亿公里，却能精准接收地面指令，顺利完成每一次动作。

　　这穿越天地间的“令”和“行”，都要靠航天测控系统来支撑，而整个过程就像“打电话”。

　　再以神舟十三号载人飞船为例。地面测控站通过无线电波，发出“你在哪”的“问询”，神舟十三号通过接收机接收到这个信号，并通过应答机以无线电波的形式，向地面测控站进行反馈。通过无数次这样的问答，技术人员可以准确知晓神舟十三号的高度、具置、飞行轨迹，并指导它完成飞行、变轨、对接等一系列动作。

　　现在，月球和火星探测是国际深空探测的重头戏。要想更好读懂“星月故事”，除了“做客”参观，坐地“遥感”也很重要。作为地球与深空探测器联系的唯一纽带，测控大家族中的深空探测测控系统正大显身手。

　　为完成首次火星探测任务，我国于2020年在新疆喀什地区完成了4副35米口径天线组阵深空测控系统的建设，建成亚洲最大70米口径全可动天线。这让我们具备了稳定接收微弱人造数据信号和感知极微弱宇宙自然天体辐射电磁波的能力，实现了宇宙深空探测器遥感数据接收和射电天文观测科学研究，极大助力“天问一号”科学数据的接收。

　　要知道，在执行任务的过程中，每一个测控站都不是单独行动。它们密切配合，确保飞行器一直在可视范围内，并且以接续传递的方式，无死角捕获飞行器的位置和状态。可以说，这是一场精湛的技术接力，需要密切协同配合。

　　作为航天测控通信系统总体研制单位，中国电科牵头研制了喀什、佳木斯以及南美地区等地的系列深空测控站。在执行航天任务时，技术专家就要分赴海内外，在测控站外场长时间驻守，对设备进行维护、升级，不分昼夜，经受戈壁、海浪、异国等种种考验，直到收到发射成功的消息后，他们才能放下那颗悬着的心。

　　遥望星河，心系苍穹。正是有了这些太空“守望者”，我们才有可能不断揭开宇宙的神秘面纱。

　　逝者如斯夫，不舍昼夜。对于两千多年前的古人来说，时间就是昼夜交替。对于今天的科学家而言，时间是原子的“跳动”。

　　在中国计量科学研究院，有一种特殊的计时设备——锶原子光晶格钟。它以锶原子的跃迁频率作为时间计量标准。而且，可以把时间测量的准确度提高到35亿年不差一秒。

　　就拿已深入每个人生活的全球卫星导航系统来说，精密时间测量发挥了重要作用。导航系统需要多颗导航卫星组网运行，每颗卫星上都放置有特殊的高准确度的钟，将时间发送到地面。科研人员根据接收到不同卫星信号的时间差和坐标，计算出地面的具置。在这个过程中，时间越精确，时间差的测量误差就越小，定位的准度就越高。

　　中国计量院时间频率研究所所长房芳告诉记者，高精度的时间测量还在5G通信、航天发射和测控、智慧城市等领域有着不可替代的作用。

　　不过，要实现高精度的时间测量，并不容易。在很长的历史里，人类计时一直用的是天文秒。就是将地球自转的周期等分为86400份，据此得到秒长。天文秒取决于地球运动的周期，会随地球运动速率的变化而变化，不够稳定，这自然也会影响其准确度。

　　随着量子物理的发展，科学家发现某些量子现象的稳定性远远优于天文现象，非常适合作为时间频率基准，于是提出原子秒，并将其定义到铯-133原子跃迁频率上，即铯-133原子振荡91亿9263万1770次为1秒。中国计量院研制的铯原子喷泉钟，准确度达到6000万年不差一秒。

　　铯原子喷泉钟属于微波钟，它采用的是原子跃迁吸收微波波段的频率。“而锶原子光晶格钟的光学频率比微波频率更稳定，稳定度提高后，准确度也相应会提高，因此其准确度可以高几个量级。”房芳解释，这种基于光学频率的原子钟又被称为光钟。

　　中国计量院从2005年开始自主研制锶原子光晶格钟，并不断改进，相对频率准确度目前可达到10-18秒，相当于35亿年不差一秒，未来还可能提高到上百亿年不差一秒。

　　目前，科学界正在探讨未来进一步修改秒的定义的方案，使时间测量更精准。锶原子光晶格钟等光钟，频率更稳定，测量的结果也更准确，为进一步修改秒定义提供了现实可能性。

　　当然，光钟更加直接的作用，是作为时间频率计量的基准。钟表走得快了还是慢了，必须有一个最终的参照，光钟就承担这样的角色。

　　光钟还可以用来探测引力波。引力波出现时会改变引力势，而引力势会改变光钟的频率。光钟的准度越高，越有利于探测引力波。此外，光钟在验证相对论、检验物理常数变化、发现暗物质等前沿物理领域都可以发挥重要作用。

　　逝者如斯夫，我们的科研人员正在为实现更精准的时间测量而不舍昼夜地工作着。

　　15时19分，伴随着飞机发动机渐近的轰鸣和人群中激情如火的欢呼，一架后机身被天空蓝色与大地绿色包裹着的客机舒展双翼，稳稳地降落在上海浦东国际机场第四跑道上。

　　从此，万里碧空，多了一款属于中国的完全按照世界先进标准研制的大型客机！这是我国大型客机项目取得的重大突破。

　　它的全称是“COMAC919”（飞机主制造商中国商飞公司的英文名称简写）。“C”是“COMAC”的第一个字母，也是中国的英文名称“CHINA”的首字母；第一个“9”，寓意经久不衰、持久耐用；“19”则代表最大载客量为190座。合起来，就代表着中国一款持久耐用的190座民用客机。

　　从1970年我国自主研制的“运十”飞机立项，到2017年C919首飞成功，历经47个春秋，中国人的“大飞机梦”终于成真。

　　飞机设计有多难？在“运十”飞机副总设计师程不时看来，研制飞机，就犹如谱写一首自己的歌。而C919并非循着前人的曲子填词，而是重新根据需求创作新曲。

　　2008年中国商飞公司成立后，从初步设计到详细设计再到机体制造，C919走过了7个年头。2000多份机翼图纸，机头、机身、机翼、翼吊发动机等一体化设计，近200项专利申请，拥有完全自主知识产权的干线，全部设计均由中国人自己的团队自主完成。

　　“大飞机是我们建设创新型国家的一个标志性工程，也是一个国家装备制造业的标志。”中国工程院院士、C919大型客机首飞放飞评审会评审委员会主任张彦仲说，“C919大飞机的研制，不仅仅是一个飞机本身，它可以带动材料、装备制造、电子系统、信息等一系列产业的发展。”

　　的确，在C919研制过程中，我国大型客机技术创新体系逐步形成，吸引和带动了多所高等院校和多家企业参与大型客机项目研制——5个大类、20个专业、6000多项民用飞机技术，C919的设计研制，带动了我国技术、材料、工艺的群体性突破。

　　C919有何骄人之处？与同类型飞机相比，它在安全性、经济性、环保性、舒适性方面特色突出——

　　“与同类型150座级飞机相比，经济性能更好，因采用了先进的动力系统，它排放的尾气和噪声，比现有飞机要低50%以上。”张彦仲如数家珍。

　　“大飞机创造了一个大时代。”中国民用飞机设计专家、中国商飞公司专家咨询组成员吴兴世说。完成立项论证、可行性论证、预发展阶段工作，转入工程发展阶段，C919，正迎来蓬勃发展的春天。

　　水深范围从6000米到11000米左右的深海空间，被科学家称作“海斗深渊”，是人类了解不多的神秘世界，是地球上最深的海洋区域。海斗深渊究竟什么样？什么样的生物生存在那里？生态环境如何？藏着哪些资源……探知这些问题，绝不仅仅是为了满足人类的好奇心。

　　中国科学院深海科学与工程研究所研究员彭晓彤曾这样写道：“以深渊进入技术、深渊探测技术为代表的深海技术，代表了当前国际深海工程技术的顶级水平；以深渊地学、深渊生命科学为代表的深渊科学研究，代表了当前国际深海科学研究的最新前沿。”

　　通信、控制、材料……处处是难题，最难的，是如何克服深海压力。因为，海水深度每增加10米，压力就会增加一个大气压。这意味着，在万米海底，一个手指甲盖大小的面积就要承受一吨重量。

　　但，这是建设海洋强国必须要征服的高峰。在“十三五”国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项的支持下，中国科学院沈阳自动化所联合国内十余家科研单位，用近4年的时间协同攻关，终于“啃”下了这块硬骨头！

　　“海斗一号”在中国国内首次采用全海深高精度声学定位技术和机载多传感器信息融合技术，能够满足科学研究的多种需求。

　　它有灵活的手臂——具有完全自主知识产权的全海深电动机械手，能抓取、能布放、能采样；

　　它还能“看”——通过高清摄像系统等设备，人类终于可以看清海斗深渊的线月，“海斗一号”首探马里亚纳海沟。10884、10907、10802、10863……这些数字不仅代表着一次次被打破的无人潜水器世界纪录，更显示出“海斗一号”卓越的稳定性。它获取的样品与影像资料为我国科学家深入研究海底世界提供了宝贵的一手资料，至今仍在产出科研成果。

　　2021年10月，“海斗一号”再探马里亚纳海沟，在万米海底工作的航时、航程以及连续坐底工作时间等多项技术指标取得重要突破，首次在国际上实现对马里亚纳海沟挑战者深渊西部凹陷区进行大范围、全覆盖巡航探测。

　　中国科学院沈阳自动化研究所副所长李硕说：“‘海斗一号’连续万米深潜与科考应用的成功，标志着我国无人潜水器技术与装备进入全海深探测与作业应用的新阶段，标志着我国在全海深无人潜水器领域迈向国际领先水平。”

　　后续任务紧锣密鼓。李硕说：“除了按计划执行深渊科考任务，我们也将进一步提升‘海斗一号’的智能化水平和科考应用能力，为推进国家深远海战略发展作出更大贡献。”

　　清明一过，73岁的山西翼城老农刘怀智从墙上取下一袋珍珠玉米“老种子”，又要开始播种了。

　　产量不高，格外“娇气”，这把不起眼的小粒玉米，整个翼城只有他家还在种，却让第三次全国农作物种质资源普查的科研人员如获至宝。

　　“这是一个珍贵的地方品种，至少有100年历史。经过鉴定，爆米花率达到99%以上，粒粒都能爆开，品相优于当前主流品种，极具开发价值，能够保留下来是非常小概率的事件！”中国科学院院士钱前说。

　　2021年9月，国家农作物种质资源库新库在中国农业科学院建成，并投入试运行。作为全球单体量最大、保存能力最强的国家级种质库，这里可以收藏各类珍贵的农作物种子等品种资源150万份，贮藏寿命最长可达50年，作为保障粮食安全的战略资源，堪称种子的“诺亚方舟”。

　　1954年，孢囊线虫病使美国大豆产业遭遇毁灭性打击，该国科学家从种质资源库中“翻箱倒柜”，找到了20世纪初从中国收集到的独特品种——北京小黑豆，正是利用其中特有的抗病基因，最终培育出的大豆新品种才令产业得以复苏。

　　高产、抗病、抗旱、耐盐碱……多种多样的农作物种子蕴含着巨量的遗传基因，成为培育农作物新种的坚实“素材库”，然而，许多像珍珠玉米这样的品种正在加速消失，种质资源库应运而生。

　　每一个品种都要先经田间种植“考验”2到3年，在确认其特点与库内种存在显著差异后，才可被“收编”。入库后的种子，又要经过仔细“体检”，通过处理、清选、生活力检测、干燥等十多道“关卡”，最终装瓶密封。

　　这些种子将被保存在不同条件的库里：在-18℃、湿度低于50%的低温库，含水量5%～8%的农作物种子将就此“沉睡”，寿命可从1～2年延长到数十年，唤醒后发芽率仍在九成以上；在试管苗库，草莓、香蕉、马铃薯等几乎不用种子种植的作物以茎尖作为保存材料，在试管中可一待数月；在超低温库，-196℃的液氮则能让作物组织迅速进入冷冻休眠，就像给生长按下了暂停键，几十年后取出，依然可以活力不减。此外，这里还以DNA的方式保存着一些特有、珍稀、濒危、野生的作物遗传资源。

　　不仅如此，带有视觉识别功能的机器人滚筒输送线实现了种子的快速存取，感知气味的电子传感器可以隔空分辨种子的代谢变化，监测在库种子的活力……智能化、信息化来相助，让科研人员“穿着棉大衣、登梯爬高存种子”的历史一去不复返。

　　新中国成立以来，我国先后启动了三次全国性的农作物种质资源征集，但直到1986年，才建成自己的国家作物种质库（老库）。早年间，种子只能装进纸袋或布袋、放在木头抽屉柜里贮存，保存寿命通常只有两到三年。

　　一晃30多年，谁能想到，如今，我国国家农作物种质资源库已保存种质资源总量突破52万份，位居世界第二。而其中约28万份资源已经在野外、农业生产上消失或绝种，库中所藏，已是“绝版”。

　　在钱前看来，国家农作物种质资源库是保障国家粮食安全的大国重器，是作物种质资源的“人才库”，也是打赢种业翻身仗的“弹药库”。

　　依靠这些珍贵的种质资源，科学家们正通过杂交、分子设计等手段，将优异的农作物基因结合在一起，最终育出突破性的新品种，让中国人用自己的手攥紧中国种子，端稳中国饭碗。

　　在这个深藏于四川凉山彝族自治州，锦屏山交通隧道中部地下的“黑”房子里，伴随着原子核信号放大后的微微闪光，科研人员在不间断运行的仪器旁凝神寻找、捕捉。

　　找宇宙中最“弱”的光——暗物质，一种一直没有被“看见”，却在物质起源和宇宙演化过程中具有重要地位的物质。

　　如果把宇宙全貌比作一片海洋，到目前为止，人类碍于有限的理解和观察手段，还只是在探索这片“海洋”的一小部分。天文学的众多观测数据表明，暗物质约占整个宇宙物质质量的85%。但，它看不见、摸不着，几乎不和任何物体发生作用。

　　为了捕捉到这神秘又“腼腆”的暗物质，21世纪以来，国际上相继开展了20多个探测实验。人们相信：谁先揭开它的面纱，谁就将促成人类对物质世界和宇宙认识的又一次重大飞跃。

　　当前，暗物质探测方法大体分为“上天”“入地”和“人造暗物质”三类：“上天”指间接探测实验，为减少地球大气层的干扰，通常在太空进行；“入地”指直接探测实验，为减少宇宙线的干扰，通常在地下实验室进行；“人造暗物质”指加速器实验，即通过普通粒子的对撞来产生暗物质粒子，主要在欧洲核子中心的大型强子对撞机上进行。

　　在这里，2400米的岩石隧道就像一个暗室，牢牢地把宇宙射线的噪声挡住。与国际上其他地下实验室相比，这里岩石覆盖最深，宇宙线通量最小，可用空间最大，并且具备交通便捷、电力及水源充足的优势。

　　2010年12月12日，“中国锦屏地下实验室”揭牌并投入使用，标志着中国拥有了世界一流的洁净的低辐射研究平台。随后，清华大学牵头的盘古计划（CDEX）高纯锗暗物质实验和上海交通大学牵头的熊猫计划（PandaX）液氙暗物质实验项目入驻。

　　“类似于‘等暗物质自投罗网’。”清华大学工程物理系教授、CDEX暗物质实验负责人岳骞介绍，在这个极度安静的实验室里，两支团队所放置的探测器中的靶粒子会和暗物质“相撞”，并从它们身上得到一点能量，而这个能量可以变成电离信号也可以变成热振动信号，或是闪烁光信号。科学家们可以把暗物质粒子和普通物质相互作用后的各种参数都记录下来，从中统计规律，再利用这些蛛丝马迹一点点拼凑出暗物质的信息。

　　4000立方米的实验室一期里，每一个实验环节的精心设计，每一位科研人员的分秒必争，都向着两个目标奔赴——增效，千方百计提升暗物质的碰撞信号；降本，绞尽脑汁屏蔽背景的干扰信号。

　　成果接二连三。2013年，CDEX合作组发表了我国首个暗物质直接探测实验结果。2014年，给出点电极高纯锗暗物质探测方面国际最灵敏实验结果，这一结果利用相同探测技术，确定性地排除了美国CoGeNT实验组给出的暗物质存在区域。近两年，虽然在中国锦屏地下实验室的国家重大科技基础设施“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”还在紧锣密鼓的建设过程中，但两个实验组持续取得新突破，在暗物质年度调制、暗光子、轴子等不同暗物质模型下给出了一系列国际先进成果，保持国际“并跑”。

　　眼下，正在建设的二期实验空间将增加到30万立方米。更多科研团队正摩拳擦掌，等待进入扩建后的这个极深地下实验空间。

　　暗黑世界，只为那一眼“看见”！在这条路上，每一点执着坚持后的发现都将使人类对物质世界的认识更进一步，也必将在科学史上镌刻下属于中国科学家的一笔。

　　你可能一直对苏联切尔诺贝利核电站、日本福岛核事故心有余悸；你可能总会对与核有关的一切加一份小心——“安全吗？”

　　它是我国具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果。3月25日，“华龙一号”示范工程第2台机组——中核集团福清核电6号机组正式具备商运条件。至此，“华龙一号”示范工程全面建成投运，我国核电技术水平和综合实力跻身世界第一方阵。

　　那是因为，设计人员给它配备了世界上最坚固的盾牌——“双层安全壳”！有了它，可以抵御17级台风，可以应对9级烈度地震的袭扰。而在反应堆内部，“华龙一号”创新性采用“能动与非能动相结合”设计理念，以非能动安全系统作为高效、成熟、可靠的能动安全系统的补充，层层布置，纵深防御，抗震能力大幅提升。

　　“可以说‘华龙一号’具有目前人类对核电最高级别的安全防护，能够确保我们不会发生类似于福岛这样的核事故。”中核集团华龙一号总设计师邢继言辞肯定。

　　不仅安全性高，“华龙一号”的发电能力也不容小觑。目前，“华龙一号”福建福清核电5、6号两台机组，每年能发电接近200亿度。

　　让我们以三峡大坝来举例——平均年发电量900亿度。这样看，建造9台“华龙一号”，就能抵得上一个三峡大坝。而且，水力发电受自然环境影响，在丰水期与枯水期的效能截然不同，核电则能日夜不停地提供电力，不受季节和地域限制。

　　“200亿度，还相当于每年减少标准煤消耗624万吨、减少二氧化碳排放1632万吨，相当于植树造林1.4亿棵，对实现我国双碳目标意义重大。”邢继说。

　　要知道，设计建造核电站可不是个简单的事。这样一个极其复杂的超级工程，涵盖上千个系统，仅设计图纸就超十万张，每更改一个数据，就意味着需要重新进行一轮分析计算。也正因此，国际上大部分三代核电机组的首堆建设都曾陷入拖期泥潭。

　　但“华龙一号”却创造了建设工期的世界纪录——以68个月的最短周期，打破“首堆必拖”的魔咒，成为全球首个按期投产的三代核电首堆。

　　“华龙一号”能按期推进，秘籍就藏在中国30余年不间断建设核电的积淀里——

　　“‘华龙一号’中的全新设计，可以说是革命性的，没有任何现成的经验可以借鉴，怎么办？”

　　为了找到这一系列问题的答案，中国核电人一次次推演论证、又一遍遍调整甚至推翻，合力闯过技术难关。

　　“我们深信，为华龙拼命一点都不苦，看不到核电自主创新的出路，才是真的痛苦！”“华龙一号”福清5、6号机组总工程师魏峰如此感叹。

　　的确，假如“华龙一号”会说话，它会告诉你一个关于核电自主创新梦想成真的传奇故事。

　　从过去建设核电站用的地板砖、水泥都要从国外进口，到现在的三代核电“中国芯”“能动＋非能动相结合”安全技术、综合性热工水力试验平台……716件国内专利、80件国外专利，覆盖设计、制造、建设、调试等全部领域，只为核心关键设备不受制于人。

　　如今，“华龙一号”作为我国核电走向世界的“中国名片”，已经与巴基斯坦、阿根廷等60多个国家和地区达成合作进展。而作为全球市场接受度最高的三代核电机型之一，“走出去”的“华龙一号”收益相当可观——每出口1台，就相当于出口30万辆汽车，能拉动装备和设计超过百亿元人民币，全寿命周期超过千亿元人民币。

　　光明日报记者张蕾你可能不知道，2017年9月25日至28日，当你打开微信，启动页面上的“地球”，正好是从我们的祖国上空拍摄的。

　　而地球的这张长焦特写，出自目前最牛的静止轨道“地球摄影师”——风云四号A星。

　　“风云”这个名字，你不该陌生。它是我国独立自主研制的一套完整气象卫星系统。自1970年开始研制起，风云系列气象卫星从零起步、发展迅速，最终助力我国成为世界上少数同时拥有极轨和静止轨道气象卫星的国家之一。

　　截至目前，我国已成功发射“两代四型”共19颗风云气象卫星。其中，风云一号和风云三号属于极轨卫星，它们通过南北两极围绕地球飞行，能够进行全球观测；风云二号和风云四号属于静止轨道卫星，它们始终和地面保持相对静止，用于对我国及周边区域进行气象探测。

　　天气预报、气候预报、灾害监测、科学研究，在众多重要领域，风云家族成员个个身手不凡，业务覆盖近百个行业，能持续为全球118个国家和地区提供数据产品和服务，难怪被称为“百姓星”“中国星”。

　　2021年7月1日，为庆祝中国成立100周年大会提供精准气象预报；两个半月后，陕西“十四运”开幕式结束10分钟后大雨如注……中国航天科技集团八院风云四号气象卫星产品保证经理陈晓杰说：“这些‘分钟级’的气象保障服务都有赖于2021年6月3日发射的风云四号B星，它搭载的快速成像仪卫星载荷可以实现1分钟间隔250米分辨率的高时空观测，能为精细化监测以及人影作业的准确实施提供有力支撑。”

　　参加“十四运”气象服务的还有被称为“黎明星”的风云三号E星：它在晨昏时间进行观测，可弥补全球数值天气预报6小时同化窗口内卫星观测资料的空白，有效提高天气预报的精度和时效；它搭载的微光观测设备，在光线不足的情况下也可“看得清”地球上的风起云涌；它携带的太阳全能谱观测仪，可实现对日冕层的全能谱观测，这是对地球环境影响最直接的太阳外部结构，将为科学家理解地球气候和天气变化的原因提供更全面的资料。

　　我们再说说微信启动画面的“拍摄者”——风云四号A星。它对我国及周边区域每5分钟成像一次，最高分辨率为500米；在国际上首次实现垂直探测仪器和成像观测仪器同台工作，一颗星做了别的国家两颗卫星的工作，被称为中国气象卫星界的“实力担当”。

　　据悉，2035年前，我国将建成第三代风云气象卫星综合观测体系，实现星地—星间协同智慧观测，全球观测数据获取和处理时效将达到1小时以内。“第三代气象卫星将实现精准预报，满足全要素、精细化气象观测需求，在气象预报、气候预测、大气化学、生态环境监测以及防灾减灾等应用领域起到主导作用。”中国航天科技集团八院风云三号卫星总体主任设计师陈晓飞描绘的蓝图令人振奋。

　　曾经，这是牧民巴都玛拉最艰巨的任务——每天骑着摩托车在沙漠里漫无目的地找放养的骆驼，一找就是一天。

　　而今，一款“神器”让巴都玛拉如获至宝——给骆驼戴上北斗定位项圈，通过手机可以远程实时掌握骆驼群的位置和移动速度。“过去找骆驼每天要跑几十里地甚至更远，现在有了这个宝贝，找骆驼轻松了，不用在沙漠中奔波受苦。”巴都玛拉开心地说。

　　中国人对于“北斗”的信赖由来已久。北斗星，犹如茫茫苍穹中的一座灯塔，在暗夜中指引方向，于星际间探索未知——也正因此，我国将自主研发的卫星导航系统命名为“北斗”。

　　2020年6月23日9时43分，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，约30分钟后进入预定轨道。至此，中国北斗工程完成了“三步走”，55颗导航卫星在浩渺太空“织”出一盘“大棋局”。

　　殊不知，为了这盘“大棋局”，数十载里，千军万马闯过了千难万险，付出了千辛万苦。

　　棋路清晰“三步走”：“2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年中期，建成北斗三号系统，向全球提供服务。”北斗一号卫星总设计师、中国工程院院士范本尧回忆。

　　棋局之高明，范本尧更是如数家珍：“首次成功采用由‘3颗地球静止轨道（GEO）卫星+3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星+24颗中圆地球轨道（MEO）卫星’组成的多轨混合星座，大大提高了我国周边地区的定位精度，以及导航系统自身的健壮性和生存能力；首次成功采用RDSS+RNSS导航双体制，不仅让导航系统有了备份，还拥有报文通信功能；部分卫星首次使用激光星间链路，在高、中、低轨星座间以及地面站间形成通信链路，不仅提高了导航系统的定位精度，还解决了在国外无法建站的难题；卫星部件100%实现国产化，特别是自主研制出星载高精度原子钟，打破了核心部件长期依赖进口、受制于人的局面……”

　　更难能可贵的是，以自力更生为风骨、自主创新为灵魂的北斗卫星导航系统，始终将服务全球、造福人类作为初心与使命。

　　广袤原野，定位“神器”可以助力牧民智慧放牧；田间地头，高精度技术能帮助农民起垄、播种、喷药、收获。还有我们日常生活中的时时处处：当你想找“小黄车”时，当老人走失、驴友迷路时；当然，还有民航、海事、全球搜救的关键时刻……自建成开通以来，北斗系统运行稳定且性能不断提高，持续满足着全球用户的需求，成为我国积极推动构建人类命运共同体的生动案例。

　　如今，北斗系统的规模应用已进入市场化、产业化和国际化发展的关键阶段。“目前，全球一半以上的国家和地区都在使用北斗产品。”北斗卫星导航系统工程总设计师、中国工程院院士杨长风说。

　　仰望星空，北斗璀璨，浩渺的星河从未离我们如此之近。中国的北斗，世界的北斗，一流的北斗——这是北斗系统不变的初心，更是时代赋予中国的历史使命。

　　每天，这颗1米见方的小小卫星绕地飞行大约15圈，用“火眼金睛”努力探测着宇宙高能粒子的踪迹。

　　其实，浩瀚的银河系中，除了恒星、行星等这些我们肉眼可见的天体，还可能存在许多看不见的暗物质。科学家们推测，它们不发光、也基本不与其他物质有相互作用，在一般光学手段观测下，犹如“隐身”。

　　不过，当一对暗物质粒子偶然碰撞时，可能会湮灭，并放出电子、正电子和伽马射线等高能粒子。如果能够精确“捕捉”到这些粒子的信息，就可能反推出暗物质存在的蛛丝马迹。

　　2021年9月7日，“悟空”号暗物质粒子探测卫星首批伽马光子科学数据向全球公开。自2015年12月17日成功飞天，“悟空”一次次所发布的宝贵数据令世界瞩目，推进着人类对宇宙的进一步认识。

　　这颗由中国科学院研制生产的卫星，体积比一张办公桌大不了多少，像一个倒立的银白色四层蛋糕，有效载荷却达到1.4吨，内部集成了近8万路电子学信道。从上到下，“悟空”装备有四大探测器：塑闪阵列探测器、硅阵列径迹探测器、BGO（锗酸铋）量能器和中子探测器。其中，BGO量能器包含300多根60厘米长的锗酸铋晶体。这些漂亮的“水晶棒”犹如孙悟空的“金箍棒”，对入射粒子的能量能进行极为灵敏的测量。

　　据“悟空”号首席科学家、中国科学院院士常进介绍，“悟空”号是世界上迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间宇宙线探测器，也是我国第一颗空间天文卫星。它平均每秒就能“捕捉”60个高能粒子，可以对GeV到数十TeV量级之间的电子、伽马射线等宇宙线粒子进行测量。

　　这是什么概念？1GeV是10亿电子伏特，1TeV是1000GeV，即1万亿电子伏特。而人眼所能接收到最敏感的可见光能量，仅仅约为2电子伏特。

　　飞行6年多，“悟空”号已经完成全天区扫描超过11次，获取了百亿个高能宇宙射线事件。每天清晨和傍晚，这只“孙猴子”都会飞过中国的上空。位于北京密云、新疆喀什和海南三亚等处的接收站每天接收着“悟空”号传回的数据，透过这些数据，暗物质的面纱已陆续被揭开……

　　2021年5月，“悟空”号团队绘出迄今最精确的高能氦核宇宙线能谱，并观测到能谱新结构。这是“悟空”号继精确测量电子能谱、绘制高能质子宇宙线能谱后，第三次发布重要科学结果，标志着我国空间高能粒子探测已跻身世界最前列！

　　国际物理学界普遍认为，揭开暗物质之谜，将是继日心说、万有引力定律、相对论及量子力学之后的又一次基础科学变革。

　　踏入暗物质探测竞赛的前沿，中国科学家们相信，借助“悟空”“火眼金睛”的广大神通，我们将可以窥见崭新的宇宙面貌，离逮住那“看不见摸不着”的暗物质，也许不远了！

　　2020年9月28日，国家电力投资集团有限公司正式发布我国三代核电自主化标志性成果“国和一号”——通过三代核电自主化，我国正在实现对国际最高水平的赶超。

　　“国和一号”拼装现场，廖正友正在一项一项地进行着安全排查，不容放过任何一个细节。他是中国核工业二三建设有限公司国核示范工程项目部的安全员，更让他引以为傲的是，他是“国和一号”缔造者中的一员。

　　自2008年启动项目研发，600多家单位、31000余名技术人员参与，累计形成知识产权成果超过7600项，设备国产化率超过90%……这，就是“国和一号”的简历。

　　这份简历的底纹，印着四个大字——自主创新。“‘国和一号’打破了多项材料及设备制造技术垄断，主泵、爆破阀、压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等关键设备材料全部实现自主化设计和国产化制造。”大型先进压水堆核电站国家科技重大专项总设计师、国家电力投资集团有限公司核能总工程师郑明光语出豪迈。

　　根据以前与外方的合作协议，只有电功率超过135万千瓦，我国才能拥有三代非能动核电的自主知识产权。

　　135万千瓦，对非能动安全和主要设备来说，就是那个大门槛。“这不是简单的等比例放大，而是要具备自主设计、研制和试验的能力——不掌握核心技术，这个大门槛就迈不过去。”郑明光说。

　　于是，从核电“大动脉”主管道到“心脏”主泵，从“大脑”核设计与安全分析软件到“中枢系统”核电仪控，再到电缆、仪表等遍布核岛各处的“血管”“神经”……三代核电自主化技术攻关团队在关键核心技术上狠下功夫，一项项空白逐步扫清。

　　72小时、56个月、60年、900万吨、153.4万千瓦，它们之间有什么关联？

　　它们，可以换算成“国和一号”安全、经济与环保的效果图——采用非能动安全系统、事故后无须人工干预时间为72小时，建造周期56个月，电站整体和主体设备寿命60年，每年二氧化碳减排量约900万吨，单机组发电功率153.4万千瓦……

　　先看“国和一号”最外层的混凝土屏蔽厂房：仅厚度就有1.1米，采用独特的SC特殊结构，两层钢板内部填充高性能、高强度的混凝土，纵使台风、海啸来袭，商用大飞机撞击，它都岿然不动。

　　再看由4道屏障构成的内部安全保护：燃料芯块、燃料包壳、一回路压力边界、钢制安全壳，特别是直径43米、高70多米的钢制安全壳，仿佛一个巨大的胶囊型钢铁屏障，事故后可以将放射性物质牢牢包裹住。

　　而作为三代非能动核电特殊标志的顶部“帽子”，实际上是一个大水箱，代表着最关键的核安全设计理念——不依赖外在动力源即可运行。“把安全系统的水箱放在高位，一旦发生事故时，水会在重力作用下流到反应堆堆芯或安全壳表面，自动冷却堆芯与安全壳系统，保证反应堆堆芯与安全壳这道安全屏障不受损坏。”郑明光介绍。

　　得三代先进核电技术“真经”者，得清洁能源的未来！如今，国之重器“国和一号”的创新故事仍在上演，让我们拭目以待。

　　杨东旭副研究员带领课题组一直在忙——利用我国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（碳卫星）取得的观测数据，他们在分析计算全球碳汇和碳排放时空分布的新结果，讨论我国碳汇变化趋势。“这能够帮助我们了解这颗卫星的优势和不足，以便优化未来卫星的设计”。

　　二氧化碳排放是地球变暖的元凶之一。谁排放了二氧化碳？排放了多少？这些二氧化碳又去哪里了？

　　这是科学研究需要回答的问题，是政策制定的科学依据，也是全球气候变化国际谈判中的关键数据——

　　2016年12月22日，它在酒泉成功发射。它带在“身上”的，有我国科研人员自主研发的高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪等探测设备。这一下子，标志着我国在温室气体监测领域达到了先进水平。

　　太阳辐射在大气中是如何传输的？大气散射、吸收有什么特征？中国科学院大气物理研究所的科研团队研制出了中国碳卫星二氧化碳浓度反演算法，高精度模拟，精确地刻画，这些问题，迎刃而解。

　　正因为有了这样精度优、效率高的算法，全球大气二氧化碳含量的实时变化情况可以真实、客观地反映出来，碳源汇的定量计算与监测也有了依据。

　　这颗“碳卫星”线月，首幅全球二氧化碳分布图问世，平均精度达到2.11ppm；2020年，中科院大气物理所刘毅团队改进了数据质量和反演算法，将数据精度提升到1.5ppm，并获得陆地生态系统日光诱导叶绿素荧光数据产品；2021年，获取了中国“碳卫星”首个全球碳通量数据集。

　　“这是一个里程碑式的结果，标志着我国具备了全球碳收支的空间定量监测能力，是国际上继日本、美国之后的第三个具备该技术的国家。”杨东旭自豪地说，这颗“碳卫星”，让我国科技工作者和相关部门能够掌握第一手数据，增加了我国在气候变化全球谈判中的底气。

　　工作还在继续，正如刘毅所说：“我们希望能与其他国家合作形成碳卫星‘虚拟星座’，联合观测大气二氧化碳，为全球气候变化提供更加丰富的监测数据。同时，我国新一代‘碳卫星’的设计与研发已经提上日程。这将助力我国实现‘双碳’目标，也体现了一个大国的担当。作为科研人员，我们深感使命光荣。”

　　这，就是我国500米口径球面射电望远镜——“中国天眼”（FAST）的过人之处！

　　它是世界最大单口径射电天文望远镜，目之所及，即是“光年之外”；“功力”强大，洞悉深暗宇宙。

　　山廓作眼睑，圈梁是眼眶，反射面板当眼球，馈源舱为瞳孔——高空看它，银色巨“眼”，气象非凡：它的口径达500米，相当于30个足球场的接收面积，光反射面板就有4450块；除了大，值得骄傲的还有，它是世界上灵敏度最高的射电望远镜。

　　众所周知，天文学是一门高度依赖观测设备的科学。没有观测设备，只能开展理论研究或者根据别人的资料进行研究。

　　现在好了！历时22年，有了“天眼之父”南仁东倾毕生心血建成的“中国天眼”，“我们在国际天文学领域的地位不一样了……在射电天文学领域，我们已经进入第一方队。”中国科学院院士、FAST科学委员会主任武向平说。

　　引力理论、星系演化，乃至物质和生命的起源，解锁这些困扰人类已久的宇宙奥秘，“中国天眼”可以发挥什么作用？

　　正式验收两年来，已发现约500颗脉冲星，成为世界上发现脉冲星效率最高的设备。“我们有信心搜寻到1000颗脉冲星。”国家天文台首席研究员韩金林说，作为大质量恒星死亡后的残骸，脉冲星长期以来都是天文和物理的前沿研究领域，对其发现和研究，是国际上大射电望远镜关键科学目标之一。“中国天眼”，已经成为世界上最强大的脉冲星搜寻利器！

　　年观测时长超过5300小时，已远超国际同行预期的工作效率；基于观测数据发表的高水平论文达到120余篇……其中，快速射电暴（宇宙中最明亮的射电暴发现象）研究成果发表于国际科学期刊《自然》杂志，使得我国相关科研团队迅速成为国际快速射电暴的核心研究力量。1月6日，《自然》杂志以封面文章形式发表“中国天眼”中性氢谱线测量星际磁场的重大进展，人类破解恒星诞生谜题又前进了一步。

　　按照科学目标和相关战略规划，“中国天眼”还确立了多个优先和重大项目，包括多科学目标漂移扫描巡天、中性氢星系巡天、银河系偏振巡天、脉冲星测时、快速射电暴观测等。

　　“中国天眼”在建设之初，即确立了按照国际惯例逐步开放的原则。从2021年3月31日向全球科学家开放观察申请至今，“中国天眼”已收到全球共7216小时的观测申请，最终，14个国家（不含中国）的27份国际项目获得批准，并于2021年8月启动。

　　好消息不断——“中国天眼”正在考虑拿出1%的观测时间对全国中小学生开放。“中小学生可以提出好的科学想法，由专业天文学家帮助他们来实现。”武向平说。

　　【晒晒咱的国之重器15】南极洲，一艘巨轮，身披中国红，高昂起船首的破冰艏柱，犁开一条水道缓缓驶来。

　　2021年11月23日，中国第38次南极科学考察队第二批101名队员乘坐“雪龙2”号极地科学考察船，从上海启程，开赴南极。自2019年7月交付使用以来，这艘我国首次自主建造的极地科考破冰船已历经多次大考，成为咱中国人探索极地的“神兵利器”。

　　南极，蕴含着无数科学奥秘，早在百年前，欧美国家就已纷纷迈出了科考的脚步。

　　但直到1984年，我国科学家才首次“出征”南极。彼时，没有破冰船，仅靠普通船只开启了步履维艰的极地探索。

　　9年后，我国从乌克兰购买了一艘尚未完工的北冰洋运输补给船，经多次改造，成为我国唯一一艘极地科考破冰船——“雪龙”号。这艘功勋船“单兵作战”，一干就是20多年。然而，功能上的“半路出家”，加之船龄上的“老骥伏枥”，老“雪龙”已然不能胜任我国极地科考的艰巨任务。

　　它由自然资源部所属中国极地研究中心组织实施建造。对标世界一流科考破冰船，“雪龙2”号船长超过120米，船头形似一个破冰的锤头，可以每小时2至3海里的速度在1.5米厚的冰层中连续“行走”。它的续航力达到2万海里，在额定人员编制的情况下，中途不补给，最长可以在海上连续活动60天。

　　让全球啧啧称羡的是，“雪龙2”号有一把独门绝活——双向破冰。船头、船尾不论是正向行驶，还是倒退时都可破冰。不仅如此，它的螺旋桨强度也比普通船舶高得多，在遇到难以破碎的冰脊时，可用船尾高速旋转的螺旋桨把冰“削”碎，开出一条水路。

　　以往，在“雪龙”号上，科考队员取样和布放探测器时，都须冒着坠海的风险站在船边，如果浮冰太多，取样更难。但在“雪龙2”号上，设计有一个直通海底的“井口”——月池，让科考仪器可以在船上直接入水，即便船外被100%海冰覆盖，也不怕了。

　　此外，各式各样的传感器遍布全船，组成了智能“神经系统”，使其在复杂的环境中也能实现自动驾驶。先进动力定位系统的配置，更能令船体在狂风大浪中“稳如泰山”。

　　“‘雪龙2’号不仅填补了我国在极地科考重大装备领域的空白，更彰显出我国船舶技术的不断提高。”“雪龙2”号总设计师吴刚说。

　　“雪龙2”号的命名人是中国科学院院士、自然资源部第二海洋研究所研究员陈大可。对于这艘巨轮的期待，陈院士在命名词中这样写道：

　　“我命名你为‘雪龙2’号，愿你：承续永恒的南极精神，满载极地人和祖国的期许，承载起极地求索的使命与担当，承载起兴海强国的光荣与梦想，面向南北两极，劈波斩浪，破冰前行，顺利平安！”

　　谈及它们，你定会避之不及。但是，你知道吗？在地球生物圈，它们占据着重要位置——环境、食品、医药、健康、工业、农业、化学化工、材料、生物安全，与人类存续相关的所有环节，几乎都与它们有关。其家族成员还包括放线菌、立克次氏体、螺旋体……它们，都是微生物。

　　微生物研究，是科技界持续关注的热点，也正因此，微生物科学数据成为一种重要战略资源。

　　2019年6月，作为我国首批启动的20个国家科学数据中心之一，依托中科院微生物研究所，与中国疾控中心传染病所、中科院海洋所、中科院上海植物生理生态研究所、中科院计算机网络信息中心等单位共建的国家微生物科学数据中心，开始承担起保存、整合、挖掘、利用微生物科学数据的重大使命。

　　模式微生物、基因序列、标本、菌种……从开始的自有数据共享，到如今，国家科技计划汇交数据、期刊数据、华大基因等测序公司数据源源不断地汇集，你能想象吗？这里，已汇集数据条数超过40亿、3PB；这里，已成为我国最重要、在世界上有极大影响力的微生物科学数据中心。

　　不仅如此，国家微生物科学数据中心还制定了第一个微生物数据领域的国际ISO数据标准，覆盖资源、物种、组学、功能等方面的数据管理与发布。他们还在此基础上开发了拥有自主知识产权的数据管理平台，在国内外上百家单位使用。

　　中心主任、中科院微生物所研究员马俊才时常会被问到这样一个问题：“国际上已经有GENBANK、GISAID等比较知名的微生物数据库，如果科学是无国界的，为什么我们还要建立自己的数据库？”

　　“国家微生物科学数据中心与这些数据库从来不是非此即彼的关系，它的建立，既是为了保障国家微生物数据主权，也是为了依法依规推动数据共享和国际交流。”

　　马俊才说，目前几家比较大的数据库均在国外，数据收录和公布的流程比较复杂、时间比较长，有些数据库的下载还要收费。

　　“我们国家财政支持的科研所产生的数据，中国科学家使用还得给别人交钱，这合理吗？”

　　好消息来了！马俊才说，作为国家科技资源共享服务平台，中心数据资源全部免费共享，“这从某种程度上解决了我国科学家不能使用我国数据的窘境”。

　　国家微生物科学数据中心在数据的加工整理和分析挖掘上下了大功夫。马俊才说，他们以国家微生物科学数据中心为依托，与国家食品安全领域开展合作，建立了国家食源性致病微生物全基因组数据库及溯源网络，对31个省区市的60种食品基质、9000株细菌、500株线株病毒的菌种进行测序，并建立了相应的大数据平台和应用系统，保障国家食品安全。

　　接下来的目标是什么？马俊才说：“我们也在不断提升自己的能力和国际影响力，建立更多数据标准、牵头国际重大合作计划，争取吸引更多国内、国际科学家把科学数据提供给我们，建立更多具有国际权威的微生物数据库。”

　　它是玩转“跨界”的顶尖高手，有人说它好比变形金刚里的“大黄蜂”——一次扫描可以同时获得两种模态的数据，10分钟三床位即可完成全身扫描，同时采集患者组织结构、功能状态及分子代谢信息等多维度信息，从分子水平提供精准“情报”，从而大大提高肿瘤、神经系统及心血管系统等疾病的早期发现，有助于疾病防治关口前移，提升重大疑难疾病的诊治水平。

　　它又被业界誉为“科技皇冠上的明珠”，是目前世界上最先进的分子影像学检查设备，堪称高端医学影像诊断设备领域最尖端技术的代表。要摘取“明珠”，谈何容易！由于研发难度极高，此前只有两家跨国公司具备研发能力。联影医疗“一体化PET/MR”投入市场后，这一状况才得以打破。

　　2018年10月，由联影医疗牵头主导，携手数十家顶级科研院所、医院完成的“一体化PET/MR”项目获国家药品监督管理局认证，正式进入市场。这是“十三五”以来国家大力推动产学研医深度融合创新的成果，填补了中国在高端医疗设备最尖端领域的空白。

　　一体化PET/MR，顾名思义，就是把正电子发射计算机断层扫描仪（PET）与磁共振成像系统（MR）有机整合到一起。联影医疗牵头完成的这一设备，实现了核心部件自主研发，且性能领先国际。在复旦大学附属中山医院进行的临床验证中，不到一年时间，累计扫描患者上千人，第三方检测机构评估显示，各项核心性能参数达到甚至部分超过国际先进水平，其中空间分辨率提高60%，成像速度提高一倍。截至目前，联影医疗“一体化PET/MR”已在国内十余家顶级三甲医院投入使用。

　　在颅脑肿瘤、胰腺癌、前列腺癌、多发性骨髓瘤等肿瘤诊断中，联影医疗“一体化PET/MR”能够实时、全方位锁定病。