作為國際空間站建成以來最大的科學實驗以及人類首個在太空中研究宇宙射線的儀器,阿爾法磁譜儀5月16日隨“奮進”號航天飛機升空。作為一個由16個國家和地區科學家組成團隊的一分子,中國科學家也為磁譜儀傾注了大量心血,參與項目的國際同行對中國科學家的貢獻給予高度評價。
這個項目促進了中國科學界與國際科學界的交流,讓中國科學界積累了管理大型國際科技項目的經驗,同時也鍛煉了隊伍,為今后相關領域的發展奠定了基礎。
中國貢獻
參與磁譜儀項目的中國大陸科研團隊主要有8個,分別為中科院電工所、中國運載火箭技術研究院、山東大學、東南大學、中山大學、上海交通大學楊煜普小組、中科院高能所以及航空科學與技術國家實驗室;來自中國臺灣的團隊主要有“中央研究院”、中山科學院等。他們的貢獻各不相同,但都必不可少。
中科院電工所研制成功了磁譜儀的核心部件——磁體系統。該磁體具有對高能粒子吸收作用小的特點,實現磁體與地磁無相互作用的力矩,極大降低了對空間飛行器的影響,解決了幾十年來不能將較強磁場磁體送入外層空間運行的世界技術難題。
中國運載火箭技術研究院承擔了磁譜儀量能器結構的研制工作,并在磁譜儀探測器的建造過程中發揮了重要作用。該院設計的磁體主結構在1998年曾搭乘航天飛機進行了為期10天的空間工作,在地面存放10多年后仍保持良好的性能,并繼續用作阿爾法磁譜儀2的磁體主結構。
磁譜儀對熱環境的要求極其苛刻,各探測器的性能也與溫度有關,熱系統的研制水平及質量直接決定著磁譜儀的工作狀態、運行壽命及實驗可靠性。在熱系統的研究和設計過程中,國家973計劃首席科學家程林教授領導的山東大學團隊提出了不同結構形式的散熱元件,保證了系統的高效散熱及溫度場的均勻和穩定,解決了磁譜儀在國際空間站運行的關鍵問題。
東南大學在項目中主要承擔了3項任務——建立磁譜儀實驗系統、反物質探測系統和地面數據處理系統。
中國臺灣的中山科學院也完成了“不可能的任務”——為項目設計出了運行速度比美國航天局現行系統快10倍的電子控制系統……
世界贊譽
中國科學家為磁譜儀項目所作貢獻得到了項目首席科學家丁肇中、項目組以及其他國家科學家的廣泛贊譽。
丁肇中曾對記者表示:“中國科學家為磁譜儀實驗作出了決定性貢獻。”
美國航天局專家肯·鮑爾曾在驗收產品后對其上司說:“如果你們要找一家能夠設計和制造一流航天產品的機構的話,那我告訴你,中國有個運載火箭技術研究院,他們有能力完成這個任務。”
山東大學在磁譜儀項目所有參與機構中第一個完成任務,得到了美國航天局的高度評價。項目組在致山東省科技廳的項目鑒定意見中寫道:“您將會高興地獲知整個項目組對山東大學工作最高程度的認可。事實上,正是山東大學的工作讓這個實驗真正成為可能。”
硅微條軌跡探測器熱控系統在歐洲航天局進行的熱真空測試中表現出超乎尋常的溫度穩定性。項目組對熱控系統的評價是:“沒有硅微條軌跡探測器熱控系統就沒有阿爾法磁譜儀實驗”。
磁譜儀項目首席工程師、意大利人戈達多·加吉奧洛告訴記者,中國科學家為項目作出了“巨大貢獻”,“我與中國科學家的合作非常愉快”。
美國麻省理工學院核科學實驗室主任理查德·米爾納也認為,中國科學家對項目的貢獻是“決定性的”。
寶貴經驗
通過參與磁譜儀項目,中國科學界也增長了經驗,提高了水平,鍛煉了隊伍,為今后在相關領域進一步發展奠定了基礎。
中科院院士、中山大學校長許寧生表示,通過參與磁譜儀項目,中山大學學習和積累了豐富的大型國際合作項目研發和管理經驗,鍛煉和培養了承擔國際最高水平研究項目的整體能力。此外,通過實施項目組建的科研攻關團隊,學科背景知識搭配科學,年齡梯度分布合理,研究團隊的工作成果、所展現出的科研學術水平和承擔大型科研項目的能力得到了包括丁教授在內的國內外同行的高度贊許。
山東大學能源與動力工程學院副院長辛公明表示,該校通過參與這一項目開發了具有自主知識產權的先進傳熱技術,這些技術孕育著巨大的產業化潛力,其中,高精度熱控制技術、環路熱管技術和大功率熱機械泵,不僅具有世界領先水平,也具有批量生產的能力和廣闊的應用前景。例如,熱管是目前人們已知的傳熱效率最高的傳熱元件,應用也非常廣泛,但熱管技術目前基本被美國等極少數國家壟斷,我國既缺乏真正有效的自主知識產權,又受到嚴格的技術封鎖與限制,因此未見批量生產。山東大學在參與項目過程中研制的新型環路熱管,是項目產生的最具代表性、最具實用性的典型成果,其性能達到目前世界上最優異的水平。
東南大學是中國第一個參加磁譜儀項目的高等院校。該校科技處處長、儀器科學與工程學院博導李建清表示,東南大學參加項目近10年來的最大收獲是培養了一大批從事空間探測的高水平人員。據悉,東南大學曾先后派遣13人分赴美國麻省理工學院、瑞士日內瓦大學、意大利佩魯賈大學以及歐洲核子研究中心等機構參與磁譜儀研究工作,其中12人已完成任務歸國,并成長為各自領域的骨干。
李建清表示,磁譜儀是當今最先進的空間探測項目,參與這一項目可以學習很多技術和經驗,丁教授很樂意把其他國家的科學家介紹給中國同行,中國科學家跟國際頂級專家通過項目建立了密切聯系,受益匪淺。他表示,丁教授能有序組織好這么一個復雜、高精尖的大型國際項目,值得我們學習。
磁譜儀升空后,后續工作更具挑戰性,中國科學家也將繼續參與。例如,山東大學將全面負責實時監控磁譜儀熱控制系統在空間復雜、苛刻環境下的在軌運行狀況,進行相關的數據分析、數據存儲、數據服務等工作。可以預見,中國科學家也將繼續為國際空間探索作出自己的貢獻。
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