被稱作“天眼”的世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡——500米口徑球面射電天文望遠(yuǎn)鏡(FAST)建設(shè)項(xiàng)目，已進(jìn)入收尾階段，我國(guó)將再添一項(xiàng)大科學(xué)裝置。有人用“國(guó)之重器”來(lái)形容這些應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展需求而生的大裝置，以凸顯其重大意義。事實(shí)上，與它們緊密相連的，往往是人類(lèi)基因組計(jì)劃、國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆計(jì)劃等耳熟能詳?shù)膰?guó)際大科學(xué)計(jì)劃。

　　當(dāng)前，我國(guó)正不斷興建大科學(xué)裝置，積極參與國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃。在“十三五”規(guī)劃中，更是提出“積極提出并牽頭組織國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃和大科學(xué)工程”的目標(biāo)。我國(guó)目前有哪些已運(yùn)行和在建的大科學(xué)裝置?參與國(guó)際合作，我們?nèi)绾伟缪莞匾巧?本版今起關(guān)注科技大項(xiàng)目。

　　——編 者

　　作為重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，大科學(xué)裝置在提高我國(guó)自主創(chuàng)新能力方面占據(jù)重要地位。早在上個(gè)世紀(jì)80年代，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的建成就對(duì)我國(guó)高能物理的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。

　　近些年，散裂中子源、強(qiáng)磁場(chǎng)裝置、同步輻射光源、大型天文望遠(yuǎn)鏡??一項(xiàng)項(xiàng)大科學(xué)裝置先后被列入相關(guān)規(guī)劃，其中一部分，已經(jīng)建成并投入使用。有人用“國(guó)之重器”來(lái)形容它們，如何才能發(fā)揮出這些耗費(fèi)巨資建設(shè)的大裝備的最大能量?

　　既有專用研究設(shè)施，也有公共實(shí)驗(yàn)和公益科技設(shè)施

　　在國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究(上海)設(shè)施運(yùn)行之前，中國(guó)科學(xué)家想要完成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的解析，得特意跑到日本、美國(guó)。2015年7月，這個(gè)研究設(shè)施通過(guò)國(guó)家的驗(yàn)收，能夠滿足80%以上研究用戶的需要。

　　這只是中科院目前運(yùn)行和在建的23個(gè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的其中之一。作為承擔(dān)我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行的主要力量，中科院負(fù)責(zé)的項(xiàng)目涉及時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布、遙感、粒子物理與核物理、天文、同步輻射、地質(zhì)、海洋、能源和國(guó)家安全等眾多領(lǐng)域，其中有的是為特定學(xué)科領(lǐng)域的重大科學(xué)技術(shù)目標(biāo)建設(shè)的專用研究設(shè)施，如北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)等;有的則是為多學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究服務(wù)的，具有強(qiáng)大支持能力的公共實(shí)驗(yàn)設(shè)施，如合肥同步輻射裝置等;還有的是為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)家安全和社會(huì)發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的公益科技設(shè)施，如中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站、長(zhǎng)短波授時(shí)系統(tǒng)等。

　　國(guó)家自然基金委員會(huì)相關(guān)負(fù)責(zé)人指出，事實(shí)表明，重大的科學(xué)突破離不開(kāi)科研儀器的進(jìn)步，科研儀器為科學(xué)研究提供新穎手段和有力工具，對(duì)于開(kāi)拓研究領(lǐng)域、催生源頭創(chuàng)新、推動(dòng)前沿突破起著至關(guān)重要的作用。

　　LIGO(激光干涉引力波觀測(cè)站)發(fā)現(xiàn)引力波，讓不少科學(xué)家更加感嘆大科學(xué)裝置的重要性。有科學(xué)家指出，目前，世界各國(guó)都認(rèn)識(shí)到大科學(xué)裝置在國(guó)家創(chuàng)新能力建設(shè)中的重要地位，許多國(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家在已經(jīng)建設(shè)眾多大科學(xué)裝置的基礎(chǔ)上，又在制定新的大科學(xué)裝置發(fā)展規(guī)劃。

　　2013年，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)印發(fā)了《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃(2012—2030年)》?！兑?guī)劃》對(duì)能源、生命、地球系統(tǒng)與環(huán)境、材料、粒子物理和核物理、空間和天文、工程技術(shù)等7個(gè)科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了系統(tǒng)部署，明確了未來(lái)20年這7個(gè)科學(xué)領(lǐng)域重大科技設(shè)施發(fā)展的主要方向?！兑?guī)劃》是我國(guó)歷史上第一部系統(tǒng)部署國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中長(zhǎng)期建設(shè)和發(fā)展的指導(dǎo)性文件。我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)歷了從無(wú)到有、從小到大、從學(xué)習(xí)跟蹤到自主創(chuàng)新的過(guò)程。近些年我國(guó)先后興建了上海光源、海洋科考船和地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)等一大批設(shè)施，設(shè)施數(shù)量、建造規(guī)模和覆蓋領(lǐng)域逐步擴(kuò)大。

　　建設(shè)本身就是科研攻關(guān)，能考驗(yàn)和提高一個(gè)國(guó)家的工業(yè)制造能力

　　隨著我國(guó)國(guó)力的不斷增強(qiáng)，科研經(jīng)費(fèi)不再如從前般捉襟見(jiàn)肘。在廣東東莞，中國(guó)散裂中子源(CSNS)的大部分關(guān)鍵設(shè)備已進(jìn)入調(diào)試階段，這一項(xiàng)目的預(yù)計(jì)總投資達(dá)20多億元。但建設(shè)大科學(xué)裝置，并不只是錢(qián)的事。

　　在中科院院士、高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳看來(lái)，大科學(xué)裝置的建設(shè)過(guò)程不同于簡(jiǎn)單的房屋建造，建設(shè)本身就是一個(gè)科研的過(guò)程。

　　王貽芳認(rèn)為，對(duì)于大科學(xué)裝置，項(xiàng)目的選擇尤其重要，甚至決定最終成敗?！笆紫纫诳茖W(xué)上有意義，其次還要在技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)。”

　　“但技術(shù)的邊界并不好把握”，王貽芳說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)低了，缺少突破性。采用的技術(shù)激進(jìn)一些，就存在失敗的可能。“因此，大科學(xué)裝置在立項(xiàng)前，必須經(jīng)過(guò)非常專業(yè)的論證和判斷，最終的成敗也與項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的經(jīng)驗(yàn)和能力有很大關(guān)系?！?p>　　中科院院士、LAMOST(大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，又稱郭守敬天文望遠(yuǎn)鏡)項(xiàng)目首席科學(xué)家崔向群認(rèn)為，大科學(xué)裝置的核心在于創(chuàng)新。 LAMOST的建設(shè)在基于國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，又在主動(dòng)光學(xué)、光纖定位等方面有所突破，大口徑與大視場(chǎng)兼?zhèn)洌虼霜?dú)一無(wú)二。

　　大科學(xué)裝置的建設(shè)還考驗(yàn)著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)制造能力。

　　崔向群表示，LAMOST的建設(shè)過(guò)程，就得益于我國(guó)國(guó)力的增強(qiáng)和工業(yè)基礎(chǔ)的提升。國(guó)內(nèi)的一些特殊材料生產(chǎn)企業(yè)、造船廠、軸承生產(chǎn)企業(yè)、玻璃生產(chǎn)企業(yè)等都在其中做出了貢獻(xiàn)。

　　大科學(xué)裝置，往往瞄準(zhǔn)國(guó)際最先進(jìn)水平、對(duì)制造工藝也有著極嚴(yán)苛的要求，對(duì)企業(yè)是一個(gè)十分難得的提高技術(shù)水平的契機(jī)。

　　王貽芳介紹，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)曾進(jìn)行過(guò)一次大的改造，聯(lián)系了當(dāng)年參與建造的廠家，不少參與項(xiàng)目的職工現(xiàn)在已經(jīng)成長(zhǎng)為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)。他們都談到，當(dāng)年對(duì)撞機(jī)的建造對(duì)于企業(yè)自身生產(chǎn)工藝帶來(lái)很大提升。

　　正在建設(shè)的X射線自由電子激光試驗(yàn)裝置備受矚目，中科院上海應(yīng)用物理研究所所長(zhǎng)趙振堂認(rèn)為，大科學(xué)裝置的建設(shè)過(guò)程中，不但鍛煉了科研隊(duì)伍、研發(fā)出很多關(guān)鍵設(shè)備，還培育起了很多能夠生產(chǎn)這些設(shè)備的高技術(shù)企業(yè)。

　　據(jù)介紹，自由電子激光設(shè)備招標(biāo)時(shí)，很多分布于長(zhǎng)三角的企業(yè)都來(lái)投標(biāo)，關(guān)鍵設(shè)備絕大多數(shù)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)。其中，波蕩器、直線加速器等主要設(shè)備還實(shí)現(xiàn)了對(duì)外出口。

　　產(chǎn)出大量前沿科技成果，是參與國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)的利器

　　對(duì)于大科學(xué)裝置，建好僅僅是開(kāi)始，用好才是關(guān)鍵。

　　大科學(xué)裝置陸續(xù)投入使用，首先滿足了國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的科研需求。

　　自上世紀(jì)90年代以來(lái)，中科院高能物理研究所借助北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，獲得了多項(xiàng)重大成果，居于國(guó)際領(lǐng)先水平，成為世界高能物理研究中心之一。同時(shí)還“一機(jī)兩用”，成為我國(guó)眾多學(xué)科的同步輻射大型公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

　　在河北興隆，天文學(xué)家已經(jīng)可以在這里使用世界上口徑最大的大視場(chǎng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡LAMOST巡天，獲取在世界上遙遙領(lǐng)先的光譜數(shù)據(jù);在云南昆明，生物學(xué)家可以在被譽(yù)為中國(guó)“植物諾亞方舟”的西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)，建立保存生物種質(zhì)資源的科學(xué)研究體系，從而為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供生物資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備。

　　上海光源投入使用6年多來(lái)，已有近400家單位、1萬(wàn)多人成為用戶，取得了眾多有價(jià)值、有影響力的科研成果。從地域分布上看，上海光源的用戶幾乎覆蓋我國(guó)所有省市區(qū)，還有10多個(gè)國(guó)家的科研人員以合作形式來(lái)到這里，開(kāi)展研究工作。

　　崔向群認(rèn)為，建設(shè)完成后，大科學(xué)裝置本身還需一定的完善過(guò)程，數(shù)據(jù)也需要一定時(shí)間進(jìn)行沉淀，要多些耐心。此外，大科學(xué)裝置在建設(shè)的同時(shí)要注重相應(yīng)人才的培養(yǎng)，面對(duì)同樣的數(shù)據(jù)，不同科學(xué)家做出的成果會(huì)有高低之分，只有優(yōu)秀的科學(xué)家才能發(fā)揮出大科學(xué)裝置的最大能量。

　　在不少科學(xué)家看來(lái)，大科學(xué)裝置更是一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)，可以讓我們?cè)趪?guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)中更具話語(yǔ)權(quán)，是參與國(guó)際前沿科技競(jìng)爭(zhēng)的利器。

　　崔向群說(shuō)，從2011年9月到2015年6月，經(jīng)過(guò)3年巡天，LAMOST共觀測(cè)了2669個(gè)天區(qū)，已對(duì)外釋放了約570萬(wàn)條光譜數(shù)據(jù)，其中成功獲取高質(zhì)量恒星光譜462萬(wàn)個(gè)，比世界上所有已知光譜巡天項(xiàng)目獲取的數(shù)據(jù)總數(shù)還要多。這些別國(guó)沒(méi)有的數(shù)據(jù)，讓我們占據(jù)了學(xué)術(shù)的高地，可以通過(guò)國(guó)際合作來(lái)彌補(bǔ)我們?cè)诠庾V處理等技術(shù)上的短板。