“我們給火箭做減重”——高校科技創新進行時

9月,大連理工大學工業裝備結構分析國家重點實驗室又迎來了新學期。王博和課題組的一群年輕人正在仔細核對一份計算和實驗報告的數據,時不時夾雜一些熱鬧的讨論和笑聲。每一天,他們都在這樣的緊張而又不乏愉快的學習和科研中度過。

高校的人才培養和科技創新工作,是習近平總書記一直關心的事情。總書記在2018年9月10日全國教育大會上指出,要加快一流大學和一流學科建設,推進産學研協同創新,積極投身實施創新驅動發展戰略,着重培養創新型、複合型、應用型人才。

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暨南大學新校區裡的闆房辦公區(9月6日無人機拍攝)。 新華社記者 王瑞平 攝

“大國重器”的支撐力:我們給火箭做減重

走進大連理工大學工業裝備結構分析國家重點實驗室,面積不大的空間内各種“奇怪”的實驗裝置、構件、儀器比比皆是,擺放得甚至有些擁擠和淩亂。

工作環境沒有想象中的高大上,而為長征五号運載火箭減重645公斤的重大科技成果就誕生于此。

“這裡大部分裝置都是我們自主研發的,主要服務于航空航天、核電、海洋工程、風電等‘大國重器’領域結構力學實驗和優化設計。”大連理工大學科學技術研究院院長、國家重點實驗室副主任王博介紹說。

2007年起,時年29歲的王博開始與中國航天結緣,他們的科研團隊與中國運載火箭技術研究院的火箭工程師們一起,針對火箭各級主承載艙段、助推器、關鍵連接結構等20多個部段展開工作。

作為高校教師,王博還有授課任務,每周白天在北京和大連之間輪換,晚上在火車上度過,這樣高強度的工作,他已經曆多年。

“我們的口号是‘6+1’,即每周工作六天,每天多工作一小時。”團隊成員郝鵬說。一群年輕的博士生、碩士生常常一天連續工作超過15小時,深夜還在查文獻、搞計算、做實驗。

當時,研究還屬于保密工作,無法發表論文。從2009年到2011年,王博連續三年沒有學術論文投稿,這對青年教師而言,意味着遭受質疑和評職稱的風險,他卻沒有過絲毫猶豫。

2016年11月3日,長征五号運載火箭在海南文昌發射中心首飛成功。團隊成功為火箭減重645公斤,單發火箭新增利潤3600萬元,産生了極大的行業影響,被認為“從源頭上提高了我國運載火箭和導彈的結構設計精細化水平”“為保證我國大型運載火箭性能和可靠性做出了實質性的重要貢獻”。

“我們在給火箭做減重,火箭結構重量減少一克,甚至比一克黃金更有價值,因為每減輕一公斤重量,就節約發射成本兩萬美元。最優的結構設計就是為火箭打造一副鋼筋鐵骨,實現‘一兩撥千斤’的境界。”王博說着,臉上洋溢着幸福和自豪。

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暨南大學新校區裡的闆房辦公區(9月6日無人機拍攝)。 新華社記者 王瑞平 攝

“量子”引領:自信來源于深厚的積累和過硬的技術

薛其坤,清華大學副校長、我國著名材料物理學家。量子反常霍爾效應是他領銜的實驗團隊最自豪的創新。

量子反常霍爾效應被視為可能是量子霍爾效應家族最後一個重要成員。它将推動新一代低能耗晶體管和電子學器件的發展,甚至可能加速推進信息技術革命進程。

2008年10月,薛其坤在課題組例行組會上聽到一位博士生的文獻交流後,決定着手探究這個領域。

王亞愚、何珂等青年教師,馮硝、張金松等清華學子加入這支隊伍,一支“夢之隊”就此起航。

從研發材料到展開實驗測試,實驗的道路充滿艱辛。何珂回憶,2012年初是最焦慮的時候,“當時我們能想到的所有問題似乎都解決了,但是實驗結果離最終的成功還非常遙遠。”

“科學發現可以是偶然的,但是為科學發現做出準備是必然的。”焦慮時,薛其坤的鼓勵讓大家再次心潮澎湃、幹勁十足。

很快,實驗團隊在一次偶然的嘗試之後有了突破。“當時既興奮又擔心。”深夜接到短信的薛其坤這樣形容自己當時的情緒。

團隊乘勝追擊,終于在2012年12月觀測到了完美的量子化平台,這标志着量子反常霍爾效應被發現了!

2013年3月,成果發表在《科學》雜志上。諾貝爾物理學獎得主楊振甯先生曾對其評價:“這是第一次從中國實驗室裡發表的諾貝爾獎級的物理學論文。”

當時,國際上出現了一些質疑的聲音,但薛其坤不怕質疑,他說:“我們是很有自信的,我們有深厚的積累和過硬的實驗技術,學生也都經過嚴謹的訓練,所以我們的每一個數據都是可重複的。”

各項榮譽紛至沓來,有團隊的:國家自然科學一等獎。有個人的:薛其坤2016年獲首屆“未來科學大獎”、 王亞愚獲中國物理學會“黃昆物理獎”……

一個神奇的物理發現,不僅對世界物理研究産生了影響,更影響了青年研究者的發展——王亞愚和何珂已經成長為清華物理研究的中堅力量,張金松和馮硝畢業後赴美國斯坦福大學進行博士後研究後回到清華工作。

量子反常霍爾效應還有很多物理難題等待突破,在收獲了掌聲、鮮花和榮譽後,這支團隊再次出發,研究路上,繼續突破。

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暨南大學新校區裡的闆房辦公區(9月6日無人機拍攝)。 新華社記者 王瑞平 攝

“闆房實驗室”裡出成果:環境困難擋不住創新腳步

才下過一場雨,暨南大學新校區裡的一片闆房區前積了很多水,稍不注意就容易滑倒。在環境學院的闆房裡,師生們正在使用各種儀器設備做實驗。

這裡就是暨大有名的“闆房實驗室”。

暨大新校區還在建設中,部分學院的實驗室隻能暫時設在闆房中,但是科研團隊的熱情卻絲毫不減,而且闆房中的研究成果很“落地”。環境學院青年教授陳達說:“我們跟廣東民生項目的結合,比如污水處理,土壤污染處理,跟廣東省水務局合作參與治理廣州市河湧治理,通過項目的形式做具體環境問題的解決工作。”

對華南地區的環境污染風險進行評估,為決策部門提供數據支撐;對水污染和土壤污染進行處理和修複,研究處理方案;對食品安全和飲用水安全進行研究論證……近三年來,暨南大學環境學院200多師生近70%的科研成果出自“闆房實驗室”。

“最大的挑戰是氣候因素帶來的影響,下雨周邊積水,有時還沒過了膝蓋,有時還要照顧學生安全,把他們撤出來,特别是緊急下大雨的時候,窗戶漏水,地面積水。”師生們說。即便如此,2017年以來,學院10名教師與近200名研究生都在闆房做科研、寫論文。

陳達說,由于學科發展快,學校從國内外引進了很多人才,雖然硬件遇到一些困難,但我們根據現有條件合理利用資源,克服困難。“困難是暫時的,我們培養的專業技術人才明白,這些工作與民生領域息息相關,是崇高的。他們也看到老師們一絲不苟的研究精神,願意在這個領域堅守,并用掌握的專業技術做貢獻。”

據教育部統計,2003年-2017年,全國高校科研項目年立項數從6.3萬項增長到45萬項,科研經費年投入量從19.2億元增長到180億元,學術專著年出版量從8701部增長到17584部,學術論文年發表量從21.2萬篇增長到35.1萬篇。(執筆記者:徐金鵬、鄭天虹,參與采寫:樊攀、王瑩、沈洋、胡浩)

責編:聞皓