“自2024年2月通過國(guó)家驗(yàn)收后正式運(yùn)行一年多以來，在國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、財(cái)政部、工業(yè)和信息化部、黑龍江省人民政府以及哈爾濱市人民政府等相關(guān)部門的支持下，空間環(huán)境地面模擬裝置從建設(shè)期平穩(wěn)過渡到開放運(yùn)行期，至今已累計(jì)服務(wù)包括中國(guó)航天科技集團(tuán)、中國(guó)電子科技集團(tuán)在內(nèi)的150余家用戶，為1000余型宇航元器件的研發(fā)提供測(cè)試服務(wù)，支撐我國(guó)多項(xiàng)重大航天工程順利實(shí)施。”近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院院長(zhǎng)李立毅說。
據(jù)介紹，空間環(huán)境地面模擬裝置是“十二五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，由哈工大聯(lián)合中國(guó)航天科技集團(tuán)建設(shè)，可以在地面模擬真空、輻照、弱磁等九大類太陽系常見空間環(huán)境因素和效應(yīng)，是面向全球開放共享的基礎(chǔ)科學(xué)研究平臺(tái)。
這座被譽(yù)為“地面空間站”的空間環(huán)境地面模擬裝置正成長(zhǎng)為一片孕育創(chuàng)新、科技、人才和活力的沃土，結(jié)出一顆顆豐碩飽滿的果實(shí)。
從0到1 產(chǎn)出原創(chuàng)性引領(lǐng)性科學(xué)成果
通過“地面空間站”中的空間磁環(huán)境模擬與研究系統(tǒng)，上海交通大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)突破性實(shí)驗(yàn)：在近零磁場(chǎng)環(huán)境并復(fù)合零下20至130攝氏度的極端溫度范圍內(nèi)，微生物連續(xù)生存7天并成功存活。這一成果在國(guó)內(nèi)尚屬首次。
上海交通大學(xué)微生物代謝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授肖湘說：“零磁場(chǎng)環(huán)境與無磁高低溫裝置，構(gòu)建了多因素耦合的極端域外環(huán)境，對(duì)探尋生命起源與域外生命問題具有重要科學(xué)價(jià)值。”
與肖湘教授不同，對(duì)于哈工大材料科學(xué)與工程學(xué)院極端環(huán)境材料和器件技術(shù)創(chuàng)新中心團(tuán)隊(duì)來說，這座“地面空間站”真的建到了“家門口”。
團(tuán)隊(duì)研究員楊劍群說：“我們團(tuán)隊(duì)從始至終都在深度參與大科學(xué)工程建設(shè)的相關(guān)工作。在空間環(huán)境地面模擬裝置建成之前，我們有一些重要實(shí)驗(yàn)急需到外地甚至是國(guó)外去做。現(xiàn)在有了‘家門口’的‘地面空間站’，不但開展科研更方便了，而且裝置的先進(jìn)性和穩(wěn)定性，為我們極端環(huán)境與效應(yīng)基礎(chǔ)研究和人才培養(yǎng)，以及團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的國(guó)家重大項(xiàng)目提供了重要的支撐和促進(jìn)作用。”
在這個(gè)集材料、航天、物理、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科深度融合、以基礎(chǔ)性研究為代表的交叉團(tuán)隊(duì)中，有一半以上師生使用過空間環(huán)境地面模擬裝置的器件離子輻照研究系統(tǒng)，并在極端環(huán)境材料和器件機(jī)理研究、軟件驗(yàn)證等方面取得突破性進(jìn)展，相關(guān)研究成果已在《IEEE核科學(xué)匯刊》等知名期刊發(fā)表。
“申請(qǐng)使用平臺(tái)的校內(nèi)外用戶非常多，機(jī)時(shí)也很珍貴，所以每一次試驗(yàn)對(duì)我們來說都非常寶貴。”楊劍群說，“希望未來能夠通過一流的平臺(tái)產(chǎn)出更多一流的成果，為我國(guó)航天技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。”
從大科學(xué)設(shè)施產(chǎn)出的科學(xué)成果源源不斷——2月28日，哈工大生命科學(xué)中心陳政課題組在糖脂代謝穩(wěn)態(tài)整合調(diào)控和代謝性疾病發(fā)病機(jī)制方面取得重要進(jìn)展，研究成果登上《科學(xué)》（Science）……這座空間環(huán)境地面模擬裝置將持續(xù)促進(jìn)成果對(duì)科學(xué)研究、科技發(fā)展作出原創(chuàng)性、引領(lǐng)性貢獻(xiàn)。
1+1>2 協(xié)同創(chuàng)新促進(jìn)高技術(shù)發(fā)展
通過空間環(huán)境地面模擬裝置，一場(chǎng)跨越校際合作開展的地球磁層的磁場(chǎng)重聯(lián)、哨聲波與粒子相互作用等空間重要物理過程的實(shí)驗(yàn)研究正在展開。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸全明是裝置的深度使用者，“以前我們只能通過幾十公分的小裝置完成相關(guān)驗(yàn)證，而這里的裝置尺寸大上幾十倍，我們能夠研究更復(fù)雜的物理過程，這是小型裝置無法實(shí)現(xiàn)的。”陸全明感慨道：“大科學(xué)的‘大’，開拓的不光是我們的研究成果，更是我們的研究思路。”
“在這里，我們和陸全明教授團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了地球磁層頂重聯(lián)過程的地面模擬和確認(rèn)，這座裝置的建成，不僅推動(dòng)了科學(xué)研究的突破，也促進(jìn)了校際合作的深化。”哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院副院長(zhǎng)鄂鵬教授說：“我們與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的合作實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將空間探測(cè)、地面實(shí)驗(yàn)和理論仿真三種研究手段高效融合。”
通過空間環(huán)境地面模擬裝置的合作，不僅催生了一批高水平技術(shù)，還促進(jìn)了人才的流動(dòng)與培養(yǎng)。陸全明的多名學(xué)生畢業(yè)后加入哈工大，繼續(xù)從事相關(guān)研究，成為校際合作的生動(dòng)注腳。
目前，空間環(huán)境地面模擬裝置已經(jīng)促成哈工大與西安電子科技大學(xué)、北京理工大學(xué)等眾多高校以及科研院所之間的合作，為攜手加快在重要領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)、在戰(zhàn)略性領(lǐng)域取得更多更大突破創(chuàng)造條件。
1到100 開放共享連接全球科學(xué)
謝爾蓋·阿帕騰科夫（Sergei Apatenkov）教授來自俄羅斯圣彼得堡國(guó)立大學(xué)，從事空間等離子體物理領(lǐng)域研究已近20年，這座位于中國(guó)東北的“地面太空實(shí)驗(yàn)室”讓他感到耳目一新。
“這里讓我看到了地球與太陽相互作用的‘迷你宇宙’。”謝爾蓋這樣形容他的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。他所在的團(tuán)隊(duì)利用裝置模擬太陽風(fēng)與地球磁層的相互作用，研究磁重聯(lián)這一空間物理中的關(guān)鍵現(xiàn)象。“在太空中，我們只能依賴衛(wèi)星數(shù)據(jù)，捕捉到的是瞬間的、不可重復(fù)的自然現(xiàn)象。而在這里，我們可以精確控制實(shí)驗(yàn)條件，重復(fù)驗(yàn)證每一個(gè)猜想。”
作為國(guó)際用戶，謝爾蓋對(duì)裝置的開放性和包容性給予了高度評(píng)價(jià)。“這里不僅是一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，更是一個(gè)國(guó)際合作的樞紐。我期待更多全球科學(xué)家來到這里，共同探索宇宙的奧秘。”
這座“地面空間站”不僅是中國(guó)科技實(shí)力的象征，更是全球科學(xué)家共同探索宇宙的“地面橋梁”。正如謝爾蓋所說：“我會(huì)毫不猶豫地將空間環(huán)境地面模擬裝置推介給周圍的同行們，這里，宇宙的奧秘觸手可及。”
“實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破，還要做好從1到100的推廣。”李立毅表示，大科學(xué)裝置具有科學(xué)和工程雙重屬性，擔(dān)負(fù)著原始創(chuàng)新策源地、基礎(chǔ)研究先鋒隊(duì)的使命。未來將進(jìn)一步統(tǒng)籌更新大科學(xué)裝置方案，提升其對(duì)基礎(chǔ)研究、國(guó)家戰(zhàn)略、高技術(shù)發(fā)展和國(guó)際合作等方面服務(wù)支撐能力。
“自2024年2月通過國(guó)家驗(yàn)收后正式運(yùn)行一年多以來，在國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、財(cái)政部、工業(yè)和信息化部、黑龍江省人民政府以及哈爾濱市人民政府等相關(guān)部門的支持下，空間環(huán)境地面模擬裝置從建設(shè)期平穩(wěn)過渡到開放運(yùn)行期，至今已累計(jì)服務(wù)包括中國(guó)航天科技集團(tuán)、中國(guó)電子科技集團(tuán)在內(nèi)的150余家用戶，為1000余型宇航元器件的研發(fā)提供測(cè)試服務(wù)，支撐我國(guó)多項(xiàng)重大航天工程順利實(shí)施。”近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院院長(zhǎng)李立毅說。
據(jù)介紹，空間環(huán)境地面模擬裝置是“十二五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，由哈工大聯(lián)合中國(guó)航天科技集團(tuán)建設(shè)，可以在地面模擬真空、輻照、弱磁等九大類太陽系常見空間環(huán)境因素和效應(yīng)，是面向全球開放共享的基礎(chǔ)科學(xué)研究平臺(tái)。
這座被譽(yù)為“地面空間站”的空間環(huán)境地面模擬裝置正成長(zhǎng)為一片孕育創(chuàng)新、科技、人才和活力的沃土，結(jié)出一顆顆豐碩飽滿的果實(shí)。
從0到1 產(chǎn)出原創(chuàng)性引領(lǐng)性科學(xué)成果
通過“地面空間站”中的空間磁環(huán)境模擬與研究系統(tǒng)，上海交通大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)突破性實(shí)驗(yàn)：在近零磁場(chǎng)環(huán)境并復(fù)合零下20至130攝氏度的極端溫度范圍內(nèi)，微生物連續(xù)生存7天并成功存活。這一成果在國(guó)內(nèi)尚屬首次。
上海交通大學(xué)微生物代謝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授肖湘說：“零磁場(chǎng)環(huán)境與無磁高低溫裝置，構(gòu)建了多因素耦合的極端域外環(huán)境，對(duì)探尋生命起源與域外生命問題具有重要科學(xué)價(jià)值。”
與肖湘教授不同，對(duì)于哈工大材料科學(xué)與工程學(xué)院極端環(huán)境材料和器件技術(shù)創(chuàng)新中心團(tuán)隊(duì)來說，這座“地面空間站”真的建到了“家門口”。
團(tuán)隊(duì)研究員楊劍群說：“我們團(tuán)隊(duì)從始至終都在深度參與大科學(xué)工程建設(shè)的相關(guān)工作。在空間環(huán)境地面模擬裝置建成之前，我們有一些重要實(shí)驗(yàn)急需到外地甚至是國(guó)外去做。現(xiàn)在有了‘家門口’的‘地面空間站’，不但開展科研更方便了，而且裝置的先進(jìn)性和穩(wěn)定性，為我們極端環(huán)境與效應(yīng)基礎(chǔ)研究和人才培養(yǎng)，以及團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的國(guó)家重大項(xiàng)目提供了重要的支撐和促進(jìn)作用。”
在這個(gè)集材料、航天、物理、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科深度融合、以基礎(chǔ)性研究為代表的交叉團(tuán)隊(duì)中，有一半以上師生使用過空間環(huán)境地面模擬裝置的器件離子輻照研究系統(tǒng)，并在極端環(huán)境材料和器件機(jī)理研究、軟件驗(yàn)證等方面取得突破性進(jìn)展，相關(guān)研究成果已在《IEEE核科學(xué)匯刊》等知名期刊發(fā)表。
“申請(qǐng)使用平臺(tái)的校內(nèi)外用戶非常多，機(jī)時(shí)也很珍貴，所以每一次試驗(yàn)對(duì)我們來說都非常寶貴。”楊劍群說，“希望未來能夠通過一流的平臺(tái)產(chǎn)出更多一流的成果，為我國(guó)航天技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。”
從大科學(xué)設(shè)施產(chǎn)出的科學(xué)成果源源不斷——2月28日，哈工大生命科學(xué)中心陳政課題組在糖脂代謝穩(wěn)態(tài)整合調(diào)控和代謝性疾病發(fā)病機(jī)制方面取得重要進(jìn)展，研究成果登上《科學(xué)》（Science）……這座空間環(huán)境地面模擬裝置將持續(xù)促進(jìn)成果對(duì)科學(xué)研究、科技發(fā)展作出原創(chuàng)性、引領(lǐng)性貢獻(xiàn)。
1+1>2 協(xié)同創(chuàng)新促進(jìn)高技術(shù)發(fā)展
通過空間環(huán)境地面模擬裝置，一場(chǎng)跨越校際合作開展的地球磁層的磁場(chǎng)重聯(lián)、哨聲波與粒子相互作用等空間重要物理過程的實(shí)驗(yàn)研究正在展開。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸全明是裝置的深度使用者，“以前我們只能通過幾十公分的小裝置完成相關(guān)驗(yàn)證，而這里的裝置尺寸大上幾十倍，我們能夠研究更復(fù)雜的物理過程，這是小型裝置無法實(shí)現(xiàn)的。”陸全明感慨道：“大科學(xué)的‘大’，開拓的不光是我們的研究成果，更是我們的研究思路。”
“在這里，我們和陸全明教授團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了地球磁層頂重聯(lián)過程的地面模擬和確認(rèn)，這座裝置的建成，不僅推動(dòng)了科學(xué)研究的突破，也促進(jìn)了校際合作的深化。”哈工大空間環(huán)境與物質(zhì)科學(xué)研究院副院長(zhǎng)鄂鵬教授說：“我們與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的合作實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將空間探測(cè)、地面實(shí)驗(yàn)和理論仿真三種研究手段高效融合。”
通過空間環(huán)境地面模擬裝置的合作，不僅催生了一批高水平技術(shù)，還促進(jìn)了人才的流動(dòng)與培養(yǎng)。陸全明的多名學(xué)生畢業(yè)后加入哈工大，繼續(xù)從事相關(guān)研究，成為校際合作的生動(dòng)注腳。
目前，空間環(huán)境地面模擬裝置已經(jīng)促成哈工大與西安電子科技大學(xué)、北京理工大學(xué)等眾多高校以及科研院所之間的合作，為攜手加快在重要領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)、在戰(zhàn)略性領(lǐng)域取得更多更大突破創(chuàng)造條件。
1到100 開放共享連接全球科學(xué)
謝爾蓋·阿帕騰科夫（Sergei Apatenkov）教授來自俄羅斯圣彼得堡國(guó)立大學(xué)，從事空間等離子體物理領(lǐng)域研究已近20年，這座位于中國(guó)東北的“地面太空實(shí)驗(yàn)室”讓他感到耳目一新。
“這里讓我看到了地球與太陽相互作用的‘迷你宇宙’。”謝爾蓋這樣形容他的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。他所在的團(tuán)隊(duì)利用裝置模擬太陽風(fēng)與地球磁層的相互作用，研究磁重聯(lián)這一空間物理中的關(guān)鍵現(xiàn)象。“在太空中，我們只能依賴衛(wèi)星數(shù)據(jù)，捕捉到的是瞬間的、不可重復(fù)的自然現(xiàn)象。而在這里，我們可以精確控制實(shí)驗(yàn)條件，重復(fù)驗(yàn)證每一個(gè)猜想。”
作為國(guó)際用戶，謝爾蓋對(duì)裝置的開放性和包容性給予了高度評(píng)價(jià)。“這里不僅是一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，更是一個(gè)國(guó)際合作的樞紐。我期待更多全球科學(xué)家來到這里，共同探索宇宙的奧秘。”
這座“地面空間站”不僅是中國(guó)科技實(shí)力的象征，更是全球科學(xué)家共同探索宇宙的“地面橋梁”。正如謝爾蓋所說：“我會(huì)毫不猶豫地將空間環(huán)境地面模擬裝置推介給周圍的同行們，這里，宇宙的奧秘觸手可及。”
“實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破，還要做好從1到100的推廣。”李立毅表示，大科學(xué)裝置具有科學(xué)和工程雙重屬性，擔(dān)負(fù)著原始創(chuàng)新策源地、基礎(chǔ)研究先鋒隊(duì)的使命。未來將進(jìn)一步統(tǒng)籌更新大科學(xué)裝置方案，提升其對(duì)基礎(chǔ)研究、國(guó)家戰(zhàn)略、高技術(shù)發(fā)展和國(guó)際合作等方面服務(wù)支撐能力。
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