“我们给火箭做减重”——高校科技创新进行时

9月,大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室又迎来了新学期。王博和课题组的一群年轻人正在仔细核对一份计算和实验报告的数据,时不时夹杂一些热闹的讨论和笑声。每一天,他们都在这样的紧张而又不乏愉快的学习和科研中度过。

高校的人才培养和科技创新工作,是习近平总书记一直关心的事情。总书记在2018年9月10日全国教育大会上指出,要加快一流大学和一流学科建设,推进产学研协同创新,积极投身实施创新驱动发展战略,着重培养创新型、复合型、应用型人才。

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暨南大学新校区里的板房办公区(9月6日无人机拍摄)。 新华社记者 王瑞平 摄

“大国重器”的支撑力:我们给火箭做减重

走进大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,面积不大的空间内各种“奇怪”的实验装置、构件、仪器比比皆是,摆放得甚至有些拥挤和凌乱。

工作环境没有想象中的高大上,而为长征五号运载火箭减重645公斤的重大科技成果就诞生于此。

“这里大部分装置都是我们自主研发的,主要服务于航空航天、核电、海洋工程、风电等‘大国重器’领域结构力学实验和优化设计。”大连理工大学科学技术研究院院长、国家重点实验室副主任王博介绍说。

2007年起,时年29岁的王博开始与中国航天结缘,他们的科研团队与中国运载火箭技术研究院的火箭工程师们一起,针对火箭各级主承载舱段、助推器、关键连接结构等20多个部段展开工作。

作为高校教师,王博还有授课任务,每周白天在北京和大连之间轮换,晚上在火车上度过,这样高强度的工作,他已经历多年。

“我们的口号是‘6+1’,即每周工作六天,每天多工作一小时。”团队成员郝鹏说。一群年轻的博士生、硕士生常常一天连续工作超过15小时,深夜还在查文献、搞计算、做实验。

当时,研究还属于保密工作,无法发表论文。从2009年到2011年,王博连续三年没有学术论文投稿,这对青年教师而言,意味着遭受质疑和评职称的风险,他却没有过丝毫犹豫。

2016年11月3日,长征五号运载火箭在海南文昌发射中心首飞成功。团队成功为火箭减重645公斤,单发火箭新增利润3600万元,产生了极大的行业影响,被认为“从源头上提高了我国运载火箭和导弹的结构设计精细化水平”“为保证我国大型运载火箭性能和可靠性做出了实质性的重要贡献”。

“我们在给火箭做减重,火箭结构重量减少一克,甚至比一克黄金更有价值,因为每减轻一公斤重量,就节约发射成本两万美元。最优的结构设计就是为火箭打造一副钢筋铁骨,实现‘一两拨千斤’的境界。”王博说着,脸上洋溢着幸福和自豪。

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暨南大学新校区里的板房办公区(9月6日无人机拍摄)。 新华社记者 王瑞平 摄

“量子”引领:自信来源于深厚的积累和过硬的技术

薛其坤,清华大学副校长、我国著名材料物理学家。量子反常霍尔效应是他领衔的实验团队最自豪的创新。

量子反常霍尔效应被视为可能是量子霍尔效应家族最后一个重要成员。它将推动新一代低能耗晶体管和电子学器件的发展,甚至可能加速推进信息技术革命进程。

2008年10月,薛其坤在课题组例行组会上听到一位博士生的文献交流后,决定着手探究这个领域。

王亚愚、何珂等青年教师,冯硝、张金松等清华学子加入这支队伍,一支“梦之队”就此起航。

从研发材料到展开实验测试,实验的道路充满艰辛。何珂回忆,2012年初是最焦虑的时候,“当时我们能想到的所有问题似乎都解决了,但是实验结果离最终的成功还非常遥远。”

“科学发现可以是偶然的,但是为科学发现做出准备是必然的。”焦虑时,薛其坤的鼓励让大家再次心潮澎湃、干劲十足。

很快,实验团队在一次偶然的尝试之后有了突破。“当时既兴奋又担心。”深夜接到短信的薛其坤这样形容自己当时的情绪。

团队乘胜追击,终于在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被发现了!

2013年3月,成果发表在《科学》杂志上。诺贝尔物理学奖得主杨振宁先生曾对其评价:“这是第一次从中国实验室里发表的诺贝尔奖级的物理学论文。”

当时,国际上出现了一些质疑的声音,但薛其坤不怕质疑,他说:“我们是很有自信的,我们有深厚的积累和过硬的实验技术,学生也都经过严谨的训练,所以我们的每一个数据都是可重复的。”

各项荣誉纷至沓来,有团队的:国家自然科学一等奖。有个人的:薛其坤2016年获首届“未来科学大奖”、 王亚愚获中国物理学会“黄昆物理奖”……

一个神奇的物理发现,不仅对世界物理研究产生了影响,更影响了青年研究者的发展——王亚愚和何珂已经成长为清华物理研究的中坚力量,张金松和冯硝毕业后赴美国斯坦福大学进行博士后研究后回到清华工作。

量子反常霍尔效应还有很多物理难题等待突破,在收获了掌声、鲜花和荣誉后,这支团队再次出发,研究路上,继续突破。

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暨南大学新校区里的板房办公区(9月6日无人机拍摄)。 新华社记者 王瑞平 摄

“板房实验室”里出成果:环境困难挡不住创新脚步

才下过一场雨,暨南大学新校区里的一片板房区前积了很多水,稍不注意就容易滑倒。在环境学院的板房里,师生们正在使用各种仪器设备做实验。

这里就是暨大有名的“板房实验室”。

暨大新校区还在建设中,部分学院的实验室只能暂时设在板房中,但是科研团队的热情却丝毫不减,而且板房中的研究成果很“落地”。环境学院青年教授陈达说:“我们跟广东民生项目的结合,比如污水处理,土壤污染处理,跟广东省水务局合作参与治理广州市河涌治理,通过项目的形式做具体环境问题的解决工作。”

对华南地区的环境污染风险进行评估,为决策部门提供数据支撑;对水污染和土壤污染进行处理和修复,研究处理方案;对食品安全和饮用水安全进行研究论证……近三年来,暨南大学环境学院200多师生近70%的科研成果出自“板房实验室”。

“最大的挑战是气候因素带来的影响,下雨周边积水,有时还没过了膝盖,有时还要照顾学生安全,把他们撤出来,特别是紧急下大雨的时候,窗户漏水,地面积水。”师生们说。即便如此,2017年以来,学院10名教师与近200名研究生都在板房做科研、写论文。

陈达说,由于学科发展快,学校从国内外引进了很多人才,虽然硬件遇到一些困难,但我们根据现有条件合理利用资源,克服困难。“困难是暂时的,我们培养的专业技术人才明白,这些工作与民生领域息息相关,是崇高的。他们也看到老师们一丝不苟的研究精神,愿意在这个领域坚守,并用掌握的专业技术做贡献。”

据教育部统计,2003年-2017年,全国高校科研项目年立项数从6.3万项增长到45万项,科研经费年投入量从19.2亿元增长到180亿元,学术专著年出版量从8701部增长到17584部,学术论文年发表量从21.2万篇增长到35.1万篇。(执笔记者:徐金鹏、郑天虹,参与采写:樊攀、王莹、沈洋、胡浩)

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