作者｜周超臣 头图｜电影《大话西游》截图 11月的第一个周末，本是一个普通的周末，但从2013年开始，每年11月的第一个周末就被赋予了科学的力量。今年尤其具有某种象征意义，因为11月6日，星期日，腾讯迎来了科学WE大会十周年，这是个值得纪念和记住的数字。 十年树木，百年树人，腾讯科学WE大会（Way to Evolve）历经十年，从一颗种子“进化”成了一棵“科技树”，这也是它今年的主题。正如它在宣传片中所言：“科技从百年前生根，开出千万学科枝桠，结出万千科学成果。” 虎嗅在此前说过多次，不妨再重复一次：WE大会更像是马化腾少年时期科学梦的投射，恰是因为这份遗憾，让他和腾讯团队愿意不计成本、不图商业回报地举办这样一场启蒙更多拥有科学梦的青少年们，激励更多人关注基础科学研究，让整个社会和国家重视起基础科学，而基础科学关乎中国科技的未来。
“十年前，在首届WE大会上，腾讯公司的CEO马化腾种下了一颗种子，‘希望助力基础科学普及’，也给大会定下了一个基调，‘不谈商业，只谈科技与未来’，”腾讯高级副总裁、腾讯公益慈善基金会理事长郭凯天在发布科技树说，“WE⼤会就像我们与全球科学家共同栽下的⼀棵⼩树苗，它根系过去、枝连未来，朝着⼈类⽂明向美好进化的⽅向⽣长。科技向善，正如草⽊向光。我们希望，科技未来的每⼀次春华秋实，都是向美之花，向善之果。” 这也是马化腾每年都会蹲守的一个会，今天下午3点半左右，他在朋友圈转发了腾讯WE大会的直播，虽然我怀疑他早就已经看过了，毕竟这是提前录制好的。
马化腾今天下午的朋友圈，虎嗅曾多次说，腾讯WE大会可以看做是马化腾少年时期科学梦的心理补偿 关于今年的主题，腾讯WE大会的主要推动者和负责人之一李航告诉虎嗅，他们在策划的时候，发现科学发展到了现在这个阶段，超级大装置的出现越来越频繁，正好WE大会十周年，也是中国科技发展的十周年，所以今年邀请的科学家都是空间站、太空望远镜、人造太阳、中国天眼、“奋斗者号”等科学带头人。 他还向虎嗅透露，去年WE大会一结束，就把今年的主题定了，叫“科技树”。两年前，他们决定在腾讯新的前海总部去建一个永久的科技馆，腾讯总办团队选择让李航的这个团队来负责从全球招标好的创意，包括李航团队提出了“科技树”的创意。最后，马化腾听完所有的报告之后，就问第一个创意“科技树”是哪个团队给的，最后就拍板了这个。 WE大会的规模并不宏大，与乌镇世界互联网大会、进博会、云栖大会等无法相提并论，但它却与商业无关，无比纯粹。尤其从五年前开始，它只邀请各科学领域的全球顶尖科学家，加上今年的7位科学家，10年来他们邀请了80多位科学家，其中诺贝尔奖获得者就占了7位、诺奖含量接近10%，还有图灵奖等各种国际奖项的获得者如姚期智等。 这十年，是展现全球科学前沿突破的十年，也是见证中国科技历史性跨越的十年，80多位全球顶尖的科学家先后登上这个舞台，分享科研的最新成果和前沿突破，涉及理论物理、宇宙探索、脑机接口、量子计算、新能源、新材料等十多个领域。 这十年，WE大会从遥远的过去窥探过未来，穿梭过虫洞，探索过黑洞，穿越过雾霾，挖掘过人类起源，研究过克隆猴、修复过DNA……现在则要克服疫情，与每一个热爱科学的人见面。 尤其这三年，腾讯WE大会无奈搬到了线上，相信这三年每到11月初，北京展览馆后面的北展剧场会感到格外落寞，北展的耳畔应该也不太适应此刻的冷清，往西一步之遥的北京动物园里的动物和海洋馆的鱼儿也会因为无法近距离聆听这些科学巨擎的思想而少了许多仰望星空的好奇和窥探内心的哲思，北京的孩子们更是少了与现存世界上最伟大的科学家们面对面交流的机会。 在WE大会上线直播（11月6日下午2点）的半个小时前，阳光突破了乌云，钻了进来，打在每一个人的脸上，给了绝望中的人们，尤其是那些因为各种原因被封在家里、酒店里居家隔离的人们一线向阳而生的希望。 如果你此时正在迷惘，如果你此时正在焦虑不安，那么腾讯WE大会的科学家们会带领我们暂时摆脱现实，冲进浩瀚的宇宙和太空，潜入海底，穿越回几万年前，带来真正的科学，与防疫无关。 今年邀请到的六位演讲嘉宾包括韦布空间望远镜高级科学家约翰·马瑟、DNA修复之父托马斯·林达尔2位诺奖得主，铸就“国之重器”的4位科学家——“人造太阳”项目负责人、中国工程院院士李建刚，中国空间站系统总设计师、中国工程院院士杨宏，中国天眼（FAST）总工程师姜鹏，“奋斗者号”总设计师叶聪，以及重新定义“从鱼到人”演化史的古生物学家、中国科学院院士朱敏登上舞台，分享在未来能源、空海探索、生命科学等领域的最新发现和思考。 与去年一样，今年依然没有女科学家的身影，这与当下席卷全球的平权精神不符，虎嗅在去年的WE大会报道《腾讯今天请的6位科学家，把我脑子烧坏了》报道中就提到，“可能唯一的遗憾是今年没有邀请女科学家。往年，或多或少都会有女性身影的出现，让人们领略女性在科学研究中独特的魅力和重要性。” 李航今天对虎嗅解释道：“他们今年还专门邀请了女科学家，最后时刻有些原因没录成。我也很遗憾。”原因是，邀请的这位女科学家因科研任务太重，准备大会演讲需要专门花许多时间，这次时间不够，但是答应了明年会来。 这让虎嗅想起2018年在腾讯WE大会上，2018年诺贝尔物理学奖得主、美国物理学家基普·索恩（Kip Thorne）说的一段话：“对我而言，诺贝尔奖对我最简单的影响是，我收到邮件的数量增加了三倍，也就是说我每天平均收到三封邀请信让我去讲课。现在我成为了一个说‘不’的专家，因为我必须要留下时间去做我的科研工作。” 与去年截然不同的是，去年邀请的六位嘉宾中，国外科学家占了四席，中国科学家占了两席。今年则相反，国内科学家5位，国外科学家两位。这也是当下现实的写照，腾讯WE大会的十年，也是中国科技、航天事业腾飞的十年。 当我们看到中国突破重重封锁、建立自己空间站的艰难过程，当我们看到中国天眼FAST成为探索宇宙的主力，当我们看到在探索人类起源、中国科学家给出了中国答案……会让人情不自禁地为中国科学家们取得的成就感到无比自豪，甚至热泪盈眶，尤其当科学家重温杨利伟登天的那一刻，以十年为单位，你会感受到中国科技发展的迅猛；同时，你也会人类的起源从猴子变成了鱼类，跨越几亿年的历史，开始怀疑人生。 接下来，请大家沉浸在科学的宇宙和海洋里，虎嗅精选了科学家的部分演讲内容，有删节。Enjoy it。
我来自中国航天科技集团公司五院，现任中国载人航天工程空间站系统总设计师。 星辰大海是人类永恒的浪漫向往，浩瀚宇宙有很多奥妙需要人类去探索，当今世界很多国家更是把航天发展上升到了国家战略层面。 那么什么是载人航天呢？载人航天是人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探索、研究、试验等的往返飞行活动。其目的在于突破地球大气的屏障和克服地球引力、把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空，更广泛和更深入地认识整个宇宙，并充分利用太空和载人航天器的特殊环境进行各种研究和试验活动、开发太空极其丰富的资源。 那么载人航天的意义有三个方面。 第一，在科技方面，载人航天技术是科技密集综合型的尖端技术。它体现了现代科学技术多个领域的成就，又给现代科学技术多个领域提出了新的发展需求，从而促进和推动整个科学技术的发展，比如系统工程、自动控制、计算机、推进能力、环控生保技术、通信、遥感、测试技术、航天医学和空间科学等。 第二，是发展载人航天能体现一个国家综合国力。综合国力的增强体现在发展高科技，而高科技的主要内容之一就是载人航天。当一个国家把自己的航天员送入太空时，它可充分地体现其综合能力的强盛，将增强该国民众的民族自豪感、振奋民族精神，同时在世界上国家太空战略布局中奠定地位。 第三，是载人航天的发展能够更好地开发太空资源，为地球人类造福。地球正在变得越来越小，科学家们指出，人类面临的资源枯竭、人口激增等亟待解决的几大问题只有通过扩大人类生存空间、向外层空间要资源、要空间来解决。现已知，浩瀚的太空是人类巨大的宝库，拥有了太空高位置资源，人类文明就能前进一大步，而载人航天事业正是通向这个宝库的桥梁。 但是，载人航天是一个高风险的事业，确保航天员的安全是我们的责任，我们常说的一句话就是“载人航天，人命关天”。我们的团队经常要提醒自己的，就是航天员的生命安全就在我们每个人的手里，我们要对航天员的生命安全负责。 我们的老总师戚发轫院士曾经对我们讲的一句话：“你们要把自己当做航天员，看你们敢不敢坐你们自己设计的飞船。 ” 载人航天是个系统工程，就像一个庞大的机器，每个人可能是颗螺丝钉，或者是个齿轮，或者是个传送带，只有每个人的工作到位了，这个庞大的机器才能正常运转。 而我们的工作又像一个木桶，木桶的短板就决定了能装多少水。我作为载人航天器总设计师的重要任务之一就是找短板，找到了短板就找到了风险。风险控制住了，成功才有把握。 飞船在天上的飞行是按步骤来，我们称之为每一个步骤叫做飞行事件。而所有的飞行事件就像一串珍珠项链，如果说每颗珍珠代表一个事件的话，那么每个珍珠后面都有N多的人去保驾，确保让每一颗珍珠都完美无瑕，不允许有任何瑕疵，这样才能确保整个项链的完美。这后面有多少航天科技工作者在保驾护航，又有多少人在默默无闻地奉献。因此，中国航天的质量是靠所有的航天人一起保出来的。 每年的10月16日，我都会给一个人发去祝福，这个人就是大家都非常熟悉的航天英雄杨利伟，他是我国进入太空的第一人。
有一幅场景至今都让我记忆犹新，那就是2003年10月15日上午9点，神舟五号飞船矗立在酒泉卫星发射场的发射塔架上。在准备发射，当指挥员下达了倒计时的命令读秒的时候，就在这个时候我们的航天员杨利伟，通过镜头向我们在场的所有人行了一个军礼，指挥大厅的所有同志们报以热烈的掌声予以回敬，许多人流下了眼泪。因为这是首次载人飞行，尽管我们做了充分的准备，但是风险依然存在，我们的心里依然是紧张所以直到10月16日神舟五号飞船返回舱安全返回时，我们的设计师心里才落了地。所以说每当航天员安全返回地面，航天员走出舱以后，才是我们最幸福的时刻。 在突破了载人飞行技术后，我们面临的是出舱活动和交会对接任务。两弹一星功勋王希季老院士对交会对接任务做了一个重新的定义，也就是在突破交会对接技术的同时，要解决空间实验室和组合体的控制管理技术，为空间站奠定基础。
这就有了天宫一号。它不仅作为交会对接的目标飞行器，同时它要承担交会对接以后，两个航天器合为一体以后的组合体的控制和管理，也就是“1+1=1”。那么这也是空间实验室乃至空间站所要解决的关键技术。
天宫一号在跟国外同类型航天器相比，它受重量、体积等资源的强约束，突破了多项关键技术，特别是为空间站的关键技术奠定了基础。比如说我们的控制力矩陀螺技术，我们的大型地板加工技术，也就是大型密封仓的生产加工技术，还有我们的可补加推进剂的金属膜合储箱，还有我们的光纤陀螺等等。而这些关键技术的突破不仅用于了天宫一号，也为空间站的研制奠定了坚实的基础，有很多技术直接就应用到了空间站的任务中。 众所周知，中国航天被国外封锁了60多年，国际空间站更是将中国排除在外。我们只有瞄准国际航天技术前沿，独立自主地打造世界先进水平的空间站，把打破国外封锁作为自主创新的动力。我们坚持系统谋划和顶层设计，独立自主地一体化设计空间站的三舱，使多个舱段、多个航天器的系统可整合重构，大幅提升了整体可靠性，形成了中国特色的空间站方案。 所突破的关键技术都是具有完全自主知识产权的。比如我们空间站所用到的关键技术大型太阳能电池技术，采用了柔性太阳电池翼，就像折叠扇一样，发射时候是收拢状态，在轨展开，还可以收拢。它有了非常高的发电效率，体积轻，重量小，可展可收，可以在轨维修。因为能源是一个航天器的动力源泉，所以能源技术是我们的重要的关键技术。 再有就是我们的再生生保技术。大家知道，航天员长期在轨的生活和工作，需要有一个安全舒适的载人环境，同时要保持这个载人环境，需要地面的补给。我们地面如果给载人航天器大量的补给的话，会消耗很多的资源，那么我们怎么样想办法，能在天上能让我们的载人环境当中的话，一些资源可以再利用，这样就可以大大地降低我们发射所需要的一些成本。 比如航天员在天上锻炼出的汗，可以作为冷凝水收集起来，处理成再生水可以再喝；航天员排出的尿液也可以处理成再生水，可以用于电解制氧，这制成的氧气可以排散到舱里，航天员可以呼吸的时候使用，那么排出的氢气，我们可以跟收集的二氧化碳， 还可以再还原。所以这样的话 我们实现了在密封舱内，一个小环境情况下的资源的再利用，特别是水资源的再利用，这样可以大大地降低我们的运营补给的成本。 还有一项关键技术，就是大家在电视里头看到的机械臂，这个机械臂是航天员出舱、科学实验设备的照料、舱段的转位等等，所用到的这样一个智能装置，它要覆盖空间站的外表面，如果要覆盖这个外表面，我们需要一个多大的机械臂呢？得六七十米。这么大的臂，不说设计研制难度，就是设计研制出来以后也带不上去。所以我们的设计师采用了仿生原理，就模仿一种昆虫，头可以变尾、尾可以变头，可以在空间站上自主地进行爬行，这样的话，我们就用十米臂长的一个机械臂，可以设置几个脚印，让它能够爬遍空间站的外表面，这样的话我们就解决了空间站外表面机械臂的覆盖问题。
这样的例子还很多。空间站是要打造成一个长期在轨稳定飞行的国家太空实验室，那么它要实现长期稳定运行，要有高可靠的设计、高安全性的设计，同时还要有维修性的设计。 维修性是设计出来的，而不是说你想修的时候就能修。在设计之初就要把维修性、可维修性的设计体现到我们的系统设计中，所以我们要把维修性设计与可靠性设计、安全性设计结合起来。这样的话，我们就可以在轨的、通过航天员可以进行在轨的维修维护，实现空间站的长期在轨地稳定运行，为科学实验创造有利的条件。 说起为科学实验创造条件，我们还要设计尽可能地降低空间站平台所消耗的能源、体积、重量、还有信息资源。
比如说我们在重量分配上来讲，尽可能地要压低空间站平台所占用的资源，让更多的重量去支持我们的科学实验；我们的功耗在天上，我们的电源、功率是有限的，那么尽可能地要压缩空间站平台的功率，去最大限度地支持空间科学实验的用电；我们天地之间的数据通信，也是尽可能地压低平台所需要的传送的带宽和速率，把宽带用在我们的科学实验数据的传输上。 所以我们更多的，在空间站当中的设计理念是尽可能地我们提高效率、提高科学实验在整个空间站资源当中的占比，由此提高空间站对科学实验的支持能力而降低我们的运营成本。 那么这些关键技术突破以后，我们要把涉及到的多学科的设备要组装到一起，组装成一个一个的舱段，然后经过严格的测试、试验。 那么空间站一共有三个舱段，分别是天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱，而每个舱段它的吨位都是将近23吨、尺寸的话都在17米左右，还有最大直径也在4米2。 那么这么大的尺寸的舱段，如何在天上像搭积木一样地组装建造起来？所以空间站的多舱段的组装建造就是一个难点，所以我们要把空间站的三个舱段，分别由长征5号B运载火箭分别发射入轨，然后像搭积木一样地一个一个地组装在一起。 而组装的这个过程还要实现“1+1=1”“1+N还要等于1”。这是什么意思呢？也就是说以空间站天和核心舱为核心控制大脑，每发射一个实验舱对接完成以后，整个组合体的管理就由天和核心舱来负责控制和管理，那么再上来一个实验舱也是这样，所以天和核心舱是整个空间站在轨组合体的控制和运营管理的大脑，那么这样的搭积木要最终实现1+N还是等于1——什么时候都要有一个大脑来统一控制和管理整个组合体。
那么空间站的三舱组装建造完成以后，还可以进行扩展。我们掌握的原则就是，我们开始进行的组装建造是掌握到规模适度，但是留有发展空间，也就是说可以扩展，还可以扩展到六个舱，我们最大吨位可以达到180吨。也就是说，我们现在空间站的三舱再加上天舟货运飞船、神舟载人飞船，我们将达到百吨级；未来的话，空间站的舱段还可以扩展，最大可以扩展到180吨。 那么在今后发展的话，我们还可以以空间站组合体为太空母港，还可以有N多的航天器跟随这个母港进行伴飞。比如我们的大型巡天望远镜就可以跟着空间站来进行伴飞，那么平日里，在做科学实验的时候、在巡天的时候，可以独立地飞行、运行；但需要维修、补给燃料的时候，可以自主地对接到空间站上，由空间站的机械臂进行照料，由空间站里面的航天员出舱后可以给它进行维修和维护，有空间站还可以给它进行补加推进剂。那完成了维护、补加以后，那么这个伴飞舱还可以分开单独继续去飞行，这样就形成了一个以空间站为主体的一个太空母港，可以有多个不同种类、不同领域、不同用途的航天器可以伴飞、由此形成了一个具有中国特色的空间站的方案。 大家都知道，元器件是制约空间站长期可持续发展的关键，通过提前十年布局，统筹全国各方力量，协调组织大规模元器件的国产化攻关，彻底地解决了核心元器件的卡脖子问题，打破了国外的封锁， 实现了核心元器件的全部国产化，同时也带动了相关产业的发展。 建造空间站、建成国家太空实验室是实现我国载人航天工程三步走战略的重要目标，是建设科技强国、航天强国的重要引领性工程。 回首三十年来的飞天路，我认为三十年的中国载人航天的成功归功于两大制胜法宝。 一是举国体制。在党的坚强领导下，载人航天事业取得了辉煌的成就。这要归功于我们的党的坚强领导，坚持社会主义集中力量办大事的新型举国体制，是中国载人航天事业发展的制胜法宝。立项实施三十年的中国载人航天工程，是发挥新型举国体制优势、体现科技自立自强，强调人才培养的典型领域。 制胜的第二个法宝就是两弹一星精神和载人航天精神。我们的老一代航天人，在非常艰苦的条件下，他们放弃了国外的优厚待遇，毅然地返回祖国，参加我们的国防工业的建设。他们的热爱祖国的情怀值得我们永远地学习。让我特别感动的是，老一代航天人在条件那么艰苦的情况下，抱着航天报国这样的满腔的热忱，做惊天动地事，做隐姓埋名人。这样的科学家精神一直在激励着我们一代代航天人接续奋斗，载人航天工程尤其注重精神的引领和传承，两弹一星精神和载人航天精神是事业成功的根与魂。只有大力弘扬两弹一星精神和载人航天精神，扎实推进重大技术创新、自主创新，才能行稳致远，实现由航天大国到航天强国的跨越。 我们中国空间站是一个开放的平台，中国载人航天工程办公室通过联合国外空司、向国际社会发出了邀请，我们中国空间站欢迎各国的科学家到中国空间站来开展科学试验。目前为止，按照预定的程序进行科学实验项目的遴选、评审，现在据我掌握的数据是，目前有17个国家23个机构、9个项目入选，我们将为这些科学实验创造良好的在轨试验条件。 所以说我们中国空间站是国家级太空实验室，同时也是个开放的平台，它将为和平利用空间、开发空间资源、为人类的共同的福祉来服务。所以我们愿同世界各国的科学家一起，在中国空间站这个平台上开展多项科学实验、共同开发空间资源、和平利用太空，为人类的科技、科学的进步做出贡献。
今天我主要给大家介绍一下老百姓非常关心的人造太阳，就是磁约束聚变的发展和对未来的展望。 我们现在有70亿人口，那么我们预计大约在很短的时间内，人类就可以变成100亿，那么我们的资源就会在未来一两百年甚至更短的时间都要消耗殆尽，就是把化石能源很快就用完了，同时还要产生大量的二氧化碳。那么我们怎么办？ 我们一位伟大的科学家，他是我最喜欢的一位伟大的科学家爱因斯坦，而且他的一个公式也是我最喜欢的公式，E=MC²。如果到了核这个级别的情况下，那么你一点点小的质量，如果乘上光速的平方就会发出巨大的能量，像原子弹、像氢弹。 我们现在世界上有460多个核电站，就是用原子弹的原理，来去清洁地去发电，那么比原子弹威力更大的就是氢弹，现在我们一个煤电站，特别是现在烧煤的100万千瓦的电站，一年它要排放将近500万吨的二氧化碳，带来巨大的污染，所以我们现在要实现双碳。如果我们换了裂变电站一年它只需要30吨的铀，没有任何二氧化碳。 如果你要是用聚变的话，我们一年100万千瓦的电站，大家都记得，除了500万吨的二氧化碳的排放以外，它还要用掉大量的煤，要50万吨以上的这种煤。那么我们只需要150公斤的重水、150公斤的锂，它能产生跟100万千瓦电站同样的能量。
人类在海水里面有大量的氢的同位素，这个资源可以为人类用100亿年，资源几乎是无限的，同时它就是产生氦气也没有放射性、也没有二氧化碳，是我们人类最终极的能源。 大家看到氢弹是不可控的，我们能看到的另外一个就是太阳。太阳一个大的火球也是聚变，怎么样能够装到一个我们地球上的笼子里面，让它实现发电，这就是苏联人在50年代初就提出了用托卡马克 什么是托卡马克。 我一说托卡马克大家肯定都是蒙圈，美国人大约在10年前的《钢铁侠》，大家可以看到的钢铁侠的发动机就是我们的托卡马克。 但是我们现实中怎么能去做？你可以想象氢弹就是聚变，氢弹的爆炸必须要用原子弹去点火，氢弹自己不能爆炸，它必须要用原子弹把这个温度点到3.5亿度时候，才能实现聚变发展。那么我们人类怎么去做它？有好几种办法。 我们看到的办法最常用的就是太阳。由于它巨大，它靠万有引力、靠重力把整个的这些发生聚变的气体吸在那。然后由于它体积巨大，所以它就可以持续不断地发生聚变。 另外一个方法的话，我们就用激光。大家都知道激光可以在短时间内提供非常大的能量，特别是在10的负12次方（10-12）这个时间之内的话，我们可以把很多激光打到一个点上，打到0.3毫米这么一个小的东西，然后它的能量密度相当于我们人类用电的100万倍。美国人在去年已经做到了输出的能量是输入能量的0.6倍，就是还没到一倍。 那么最后一种办法，就是我们现在用的最多的方法就是磁约束。用磁场把这上亿度的火球悬浮起来，你一旦悬浮起来以后，那么这个材料不碰着，你就可以把这个磁悬浮下面的上亿度的火球进行不断地加热，不断地让它去维持很长的时间。这就是苏联人发明的叫托卡马克。 那么托卡马克的话，应该说从58年被苏联人提出以后，全世界都开始做托卡马克在这方面做了非常多的大量的实验。 从科学上的话就是图上的这一位劳森（Lawson），他是英国牛津大学毕业的博士，在1958年提出了一个叫做劳森判据，就是要把温度、密度、约束时间这三个放在一起，一定要达到21次方，才有可能实现我们聚变的第一个最难的问题。 我们国家从50年代就开始，是在四川的一个山沟里面叫乐山的——大家都知道乐山大佛——离乐山大佛3.6公里的一个地方，叫中国核工业西南物理研究院。从全国各地，从50年代的中期就集中了一批优秀的科学家，以李正武院士和潘垣院士两位为首，提出我们中国也要搞磁约束聚变。 他们在那里做出了中国的第一个中型的托卡马克，叫环流器一号，从那开始我们中国做磁约束聚变怎么（开）先河。 我刚才说了托卡马克是苏联人发明的，那么我们要做事情怎么办？我觉得首先第一要向人家学习。所以我们前所长霍裕平院士，就是在1989年的时候就向苏联人提出来，他们有一个托卡马克要退役了，想做一个更好的托卡马克。霍裕平说你给我们吧。一听说中国人要，然后其他国家印度一堆人都想要，那么霍裕平院士大胆的决策，我们借了400万的人民币的钱，在那个时候400万还是非常的值钱， 然后工资也发了一半，就去用我们的生活物品——尽管是80年代那个时候咱们已经开始改革开放，已经有比如说电器、电视机、计算机，甚至中国的瓷器、中国的羽绒服——去跟他换来这么一个托卡马克叫T-7，然后我们把它改了一遍，用三年半的时间把它改成了 HT-7，“H”代表合肥，在这个上面做了一堆的实验。 更重要的事情就是，我们中国做磁约束聚变的同志通过在苏联人的基础上学到了怎么样去设计 怎么样去运行，特别是怎么样有效加热的这么一个方法，还培养了很多优秀的科学家。我就是从这个装置里边一起干的、培养出来的。 我们做这个装置的时候，一天做的是每天24小时、每周是7天、几乎是一做100天，连续不断的做实验。所以应该说通过十几年的实验的话，我们的磁约束聚变的研究走到了世界的（前列），不像以前跟人家差那么远了。但是这个仅仅是几秒钟的时间，在磁约束聚变的研究上，国外人已经实现了点火，在两三秒的时间之内我们可以做到上亿度。我们可以做到了Q大于1，就是放大倍数，就是输出的比输入的要多，在上个世纪90年代，特别是在欧洲、在美国、在日本都已经实现了。 聚变有两个最大的困难，第一个是点火，点火的问题已经被证实；但是第二个就是你怎么样长时间的维持，长时间的维持比点火更困难。 那么这个的话就需要超导。为什么呢？我们在维持用磁场悬浮的时候，消耗的最大的功率就是磁场，我们磁场要比地球上磁场高1万倍，要35000高斯 、50000高斯这么高的磁场。这个消耗了大量的能源，为了使这一部分能量不消耗，我们就让它超导。
超导是什么概念？是要4k（的温度）、就是零下269度，要把上亿度和零下269度有机地放在一起，你可以看出来又是最高的温度（又是）最低的温度，就在一个小小的尺寸之内，要把它做在一起，你可以想象出来是多么的难，同时你还要有机地控制它。 这个装置的三大科学目标： 首先电流要非常大—1兆安—这是大装置的标志； 第二个是上亿度； 第三个是1000秒。
这三大难题限制了我们，全世界尽管做了60年，我们还没有能发电。 1996年 等离子所的前所长万元熙院士和我们一起向国家提出，一定要率先在中国建造世界上第一个全超导托卡马克——东方超环。 现在我就带着大家去现场看一下，这里就是我们东方超环的实验大厅，整个装置高11.5米 直径是7.9米。那么未来的国际热核聚变试验堆，就跟这个大厅是一模一样的尺寸，直径是29米，整个装置的重量一共是250吨。
我们从1996年开始向国家提出申请，花了整整十年的时间，终于把世界第一个全超导托卡马克-东方超环建成。在其后我们又花了15年的时间，实现了我们当年向国家提出的1兆安、1亿度和1000秒的三大科学目标。 应该说，整个的东方超环是由我们国家科学家和工程技术人员独自地设计70%的关键设备、关键仪器，都由等离子所来承担的。整个装置的国产化率达到了90%。今后我们还将继续能够在上亿度的这么高的温度情况下，可以做到更长的时间就是一个小时、两个小时，甚至想要它多长时间就多长时间，能（从）科学上能够证明，受控核聚变托卡马克是可以发电的。
我们做出的等离子体就像我们吃的面包圈一样，要把它悬浮在一个零下269度的这一个大容器里，所以这件事情的话，在我们做这件之前全世界都没有做过。所以万元熙院士带领我们几百号人，我们花了5年半的时间从开工到建设，发展了68项关键的技术。这里面的关键技术，比如说有大型的超导技术、有精密控制技术、有加热技术还要有真空技术、有射频技术、有电源技术、低温技术，就是你要把东西要降到零下269度，就是这些所有关键的技术都是由我们自己来去把它发展出来。
当然最难的话还是超导，因为我们国家在以前没有做过超导。特别是超导从一点点大的小线圈，你要做成十几米这么大的这些大型设备的话，里面有无数的困难和挑战。 我觉得那个我们最困难的时候，因为刚刚是90年代末，不但是我们的经费是有限，我们整个的东方超环国家只给了我们1.65亿。第一，经费是不足的，买不起；第二的话，技术没有，必须自己发展。 为了要做超导的话，首先就要几十吨的超导线，我们就借助于苏联，它当时要做一个大的加速器，所以它60年代有个非常大的超导加速器这么一个计划，但是后来由于各种各样的原因，加速器下马了，所以留了一堆的超导线在那。但是在几十吨的超导线里面，有好的有坏的，所以为了便宜，我们的科学家冒着大雪到了西伯利亚，然后去挑那个线，每天都是冒着大雪挑线。在苏联专家的帮助下，我们完成了从苏联挑线，然后把它做成导体，再做成各种各样的线圈，就像图中各种各样的线圈，全部由我们自己来做。就完成了我们最重要的一个环节，就是超导托卡马克的超导磁体。 终于在2006年的9月16号，我们获得了第一次等离子体，大家看我们做成第一次，我们万元熙所长带着我们一起来庆贺，正好同时还有两位美国科学家跟我们一起来做科学实验。短短两个星期的时间， 我们就能在5秒的时间做到5000万度等离子体。当年我们在国际原子能聚变大会上去报告的时候，全场将近1000人，全场起立为我们中国的成就鼓掌。我觉得在那一时刻，我们作为每一个中国人都觉得非常的自豪。因为我们只用了1.65亿，相当于韩国人的1/15，用了5年半的时间建成了世界上第一个全超导的托卡马克。 那么在这其后的话，特别是去年，我们在100秒的时间尺度上做到了1.2亿度。国外就是两三秒钟，我们在100秒钟做到了1.2亿度，甚至时间做得更长，做到1000秒钟。在1000秒钟，我们可以7000万度，这个都是在国外从来没有的。
你要有效地不是在两三秒钟把它加热到上亿度，你是要在1000秒钟甚至1万秒钟，未来得是24小时把它加上去。 下面我给大家介绍一下ITER国际合作的情况，在时任（科技部）部长徐冠华同志的努力下，中国经过2年左右的时间，1年9个月，终于加入了ITER，成为国际合作大家庭里面一员。这个是中国参加的最大的国际合作。
最后是我们所有的产品，它在交付之前都要经过测试，所有的都是一次性合格。 我们国家在参加ITER之前，解放四十几年，也就产生了26公斤的线，都很短，实验室用的。那么我们做这一个东西的话就需要150吨这个线，每一根线要10万米长，你可以想象出来这个差距有多大。 经过10年，西北有色金属研究院下面自己成立了一个西部超导公司，花了10年的时间，这个公司从无到有，全面高质量的完成了我们交（付）给ITER的任务。这个公司现在已经成为了全世界最大的，产品最全，然后形成系列的产品，成为全世界最好的超导公司。 那么不光是对超导、对ITER有贡献，它本身对国民经济依旧有很大的贡献。 大家都知道核磁共振。核磁共振就有咱们的线，这些公司一旦有了今天这能力，56%的咱们中国核磁共振的线全部不再是西门子了，全世界由我们中国来去贡献。 除此之外，对国防也有很大的用处，因为铌（和）钛这两个材料对国防，特别是对我们国家的高性能的飞机都有巨大的作用，可以为我们国防做出巨大的贡献。 大家都知道，我们现在用的核磁共振，市场用的话就是1.5T和3T。3T的核磁共振，一个的话你要从国外进口几千万，几千万刚刚开始的时候一个亿，现在由于我们国产也是可以做了，所以它就降到了几千万两三千万这么一个3T。 什么个概念？就是说我们用3T的核磁共振，就能把几个毫米、像我手指盖这么大的癌症就能看出来了，但是你要太小，还是看不清，那么怎么样才能看得清？你就分辨率要高，分辨率要高什么，就是我磁场往上提。下面要做7T的，未来做11T的，那就可以像我们头发丝几个微米的，只要你出现癌细胞的一个病变，不是形成团的时候就能看到。 所以这个核磁共振技术我相信不需要像聚变一样20年左右的时间，几年的时间我们就可以做成10T（和）14T，就是在癌细胞只要你一长出来我就能发现。发现以后怎么办，我把它杀掉。 现在我们去看癌症，要么就是放疗，要么就化疗。就采取杀敌500、自伤5000的一个办法。你像我们很多癌症病人不是因为癌细胞发展得太快，主要就是我们用各种各样的方法去治，治的时候把我们的免疫系统都治坏了，免疫系统一坏了以后，很快这个病人就过世了。那么你们知道放疗，一杀杀一片，如果肺部以后杀一片杀过去，或者其它地方，肝或者是脑都是这样的。
那么最高的境界就是你哪个地方有癌细胞我就打哪儿，所以在20年前的话就有质子治癌，就利用质子的布拉格峰0.28毫米的峰，然后穿过我的人体，你哪个地方有癌症，我就打哪，就把这个质子的能量杀到癌细胞上，非常的精准，其它地方没有，它不受伤。所以你像一个癌症病患者，不管你是脑癌还是肺癌或者其它东西的话，治个三五次就行了，你也感觉不到任何的痛苦，对其它的肌体（部分）也都没有。这个10年已经开始了。比如说我们兰州近物所用重离子就去做。 但是它的整个东西非常大，像我们大厅一样，直径的话要50米。一个也很贵，八九个亿，你真的要去买它的话可能8个亿，以后就算批量生产也得5个亿，老百姓治一次的话要30万，就算你治个三五次就好了，也得非常贵。重要的就是少，少的话你就排队要排很长时间。
我们现在什么利用超导把东西做小了，就像这个台子一样，两米左右。然后很便宜，一个亿就做下来，一个亿就一个县医院就可以了，所以老百姓去看，5000块钱就能看一次。这个东西我们去年已经做出了，已经开始在临床（使用）了。相信因为一个重大的科学仪器，要从做出来到能够非常好的给老百姓用，差不多要三五年左右的时间。我相信5年以后这个东西就用到我们千家万户……
今天我的演讲主题是詹姆斯·韦伯空间望远镜，它是由美国航空航天局（NASA）主导并与欧洲和加拿大太空研究机构联合开展的国际合作项目。
我们来看主镜的照片，它是一个具有黄金涂层的巨大六边形，它的作用是收集遥远宇宙发出的光，同时它配有一个网球场面积大小的遮阳板。它的体积比运载火箭大得多，因此我们必须将它折叠起来以便于发射。韦伯望远镜项目历时20多年，共有2万多人参与，今天的介绍包括项目初衷，望远镜本身以及它是如何工作的。
这是一张宇宙早期的照片，它是一张宇宙微波背景辐射图，它显示了宇宙各个方向发出的毫米波，图片中有大爆炸辐射产生的许多冷热点。 这张图对我们来说非常重要，这是宇宙诞生后大约40万年时的样子。如果能够读懂它，我们就能推测出星系会如何演变。当史蒂芬·霍金看到这张图时，他将其称为二十世纪最重大的科学发现，因为它解释了宇宙的历史，在这之后我们又开展了许多工作，我们通过哈勃望远镜和其它天文设备拍摄了很多照片，以验证我们的判断是否正确。哈勃望远镜于1990年发射，至今依然运转良好。 哈勃望远镜拍摄了许多照片，但还是不足以完全满足我们的期望，我们希望看到来自于宇宙大爆炸物质的最早期的星系，但哈勃做不到，哈勃无法看到足够古老、足够遥远的宇宙。 下面我来介绍一下我们的工作以及韦伯望远镜是如何运转的。
韦伯望远镜于2021年12月25日在法属圭亚那群岛由阿丽亚娜5型火箭发射升空，韦伯的发射圆满成功并进入预定位置，韦伯的预期工作寿命为20年。这就是韦伯望远镜的预定位置，也就是“拉格朗日2点”（L2点），距离地球150万公里。夜晚时拉格朗日2点就在我们的上方，它处在日地连线上，这是望远镜的绝佳工作位置，我们可以方便地与它联系。
另外巨大的遮阳板可以阻挡太阳 地球和月球的热能，这是韦伯望远镜在外太空完全展开后的样子。发射时它以折叠的方式放置在阿丽亚娜火箭的顶部，因为火箭的内部直径只有5米，韦伯望远镜在进入预定位置后自行展开。首先展开的是用于获取电能的太阳能电池板，然后是用于与地面联系的天线，然后是用于辐射热能的遮阳板。我们将韦伯望远镜与航天器分离来降低它的温度，然后打开遮阳板上方的盖子，我们发明了10项新的技术来实现这些功能。
我们花了6个月时间完成调试，2022年7月韦伯望远镜开始正式工作。我们希望通过韦伯望远镜研究四大课题。 第一，宇宙大爆炸后发生了什么。大爆炸物质中没有发光物体，但现在宇宙中有无数的恒星和星系，那么它们是何时形成的，天文学家将这一时期称为“宇宙黑暗时期”。 第二，星系是如何产生的。我们所在的银河系有大约1000亿颗围绕中心运行的恒星，它们通过引力组成了整个银河系，这是如何发生的？我们认为银河系是无数小的物质通过引力融合形成的，事实确实如此吗？我们可以通过观察更古老的星系刚刚诞生时的样子来得出结论。 第三，恒星是如何产生的。现在依旧有恒星正在形成，那么恒星是如何产生的，我们无法看得非常清楚，因为恒星是在气体尘埃云的内部产生的，望远镜是看不到的，但红外线可以穿透尘埃云，我们可以收集红外线来确定是否有新的恒星正在产生。 第四，就是对行星进行研究。我们知道大多数恒星都有行星，且大多数恒星都有多颗行星，但至今我们尚未发现任何和太阳系类似的恒星系统，因为太阳系有四颗岩态行星和四颗气态行星。这是一个巨大的谜团。
这是我们在2022年7月11日发布的的第一批照片之一，这张照片中有几千个星系，但这片星空对于整个宇宙的大小，就相当于伸直手臂时手中的一粒沙子相对于双眼整个视野的大小，沧海一粟。如果我们拍摄一张完整的宇宙照片，其中会有几十万亿个星系。这张照片中有许多模糊的小物体，它们实际上是距离我们很近的星系。还有一些非常小的亮点，这些是最遥远的星系。 我们希望通过研究这些照片来帮助我们了解银河系的历史，照片中央那个最大的蓝色放射状物体是距离相近的许多年轻星系组成的星系群，它们距离地球只有约40亿年，它们有着极大的质量和引力，以至于能够让周围的光发生弯曲。 爱因斯坦的相对论指出，足够大的引力可以使光发生弯曲，这张照片就是最好的证明。我们可以通过自然给予的这些视角来研究更遥远的宇宙。 我们还可以更多地了解那些最模糊的星体，这是目前我们观测最早期宇宙的最佳方法，也就是找到照片中那些最模糊的红色星体，逐一观察并绘制光谱，通过光谱确定那里存在的化学物质。 我们还有另一种对光进行区分的方法，我可以对照片中的每一个星体绘制光谱，并确定哪里有铁原子、氢分子和氢原子等等。每个星系形状各异，我们也已经开始研究黑洞是如何吸引周围物体的，以及物体是如何围绕黑洞运行的。我们还可以研究波长更长的光。
我们看到黑洞附近有沙粒，在天文学中我们将其称为“硅酸盐”，这种物质就像海边的沙子一样，但不是同类的物质，这对天文学家来说很重要，因为这些沙粒尘埃云可以产生新的恒星，那个黑洞周围就有这样的物质。我们想了解整个过程……
这是木星的照片，我们把木星称为“行星之王”。我们想知道木星是如何运行的，木星有称为“大红斑”的永久风暴，在红外照片中可以看到大红斑依旧存在，并且周围有令人着迷的卫星。 我们对木卫二尤其感兴趣，因为我们已经对它有了很多了解。我将在下张照片中展示木卫二（木星的卫星之一），这是伽利略号探测器拍摄的木卫二照片，诸多照片显示木卫二的地表由冰层覆盖，冰块之间有裂缝，裂缝中有来自地表以下的海洋流出的棕色物质，我们想知道棕色物质的构成以及地下海洋中是否存在有机物。
我们正在计划发射一颗NASA的探测器穿过那里的水蒸气，从而确定是否存在有机分子，我们会通过哈勃望远镜进行观测，确定那里的物质构成以及何时发射探测器。 我们也会观测土卫六（土星的卫星之一），土星体积巨大且有大气层，大气层足够支撑一个探测器， 我们将会发射一颗形似直升机的探测器观测土星表面。 我们也会通过韦伯望远镜拍摄土星和土卫六，观察遥远的冥王星上的气候变化，以及观察我们已知的一些具有行星的恒星。 不久后我们会开始对小型恒星的行星进行观测，确定它们是否也像地球围绕太阳那样围绕某颗小恒星运行。因此年内我们就能确定是否存在和地球大小相当的具有大气层的行星。 每一位天文学家都可以参与我们的项目，都可以获取我们的文档和数据，如果您希望通过韦伯望远镜进行观测，您可以向我们发送提案，提案征集工作截止2023年1月。
跟大家分享深海以及中国载人深潜的故事，向大家介绍中国载人深潜的研发历程，特别是我们刚刚投入应用的奋斗者号探索万米深海的秘密。 海洋目前对人类来说还是充满了未知，我们现在在陆地上可以得到非常精确的定位信息、地理信息系统，但是如果把这个系统转移到海洋，我们对海底的了解还特别的匮乏，有超过80%的海底地貌没有得到准确的测绘。 现在每年新发现的生物的物种，有80%以上是来自于海洋。地球的表面经历过火山、冰川，表面的物种也经历过多少轮次的灭绝。但是千米、万米深的海洋，它保存着古老的生物的信息 地壳的信息。海底也是地壳距离地幔最近的地方，所以我们有必要去关注身边的海洋，去探索千米万米的海底。 中国的载人深潜应该是从21世纪开始起步，在此之前，中国的潜水器曾经探索过6000米的深度，中国的载人的装备下潜的记录不超过600米。 2002年，中国的第一台大深度载人潜水器“蛟龙”号正式立项，“蛟龙”号的目标指向水面以下7000米。这是一个巨大的跨越。“蛟龙”号是面向国际海底矿产资源的勘探开发以及环境保护，经过10年的不懈的奋斗，我们攻克了一系列潜水器相关的总体结构（和）机械电气，包括它的管理运维相关的技术。
2012年“蛟龙”号完成了它的海上试验，最大的下潜深度达到了7062米，这意味着中国是继美、俄、日、法4个国家以后掌握大深度载人深潜技术的国家。而且一举将全世界载人深潜作业的最大深度推进到了7000米。 这些年“蛟龙”号已经累计下潜超过220次，为我国大洋海底的矿产资源开发和保护做出了大量的工作，也培养了中国的第一批潜水器的管理、运行、驾驶、维护人员，让中国的科学家不再依靠国外的潜水器、国外的样本和数据开展深海的工作。 中国的第二台大深度载人潜水器名叫深海勇士号，它的最大作业深度是4500米，我们团队在研发“蛟龙”号的时候，就意识到了潜水器的关键技术必须掌握在自己手上，这样才能奠定深海装备 深海科学发展的坚实的基础。
经过8年的努力，我们解决了潜水器的95%以上的部件，在国内生产制造，在国内开展测试和检验。通过深海勇士号，我们完善了载人潜水器这样一个完整的技术链条和产业链条。2017年，深海勇士号完成海试后，立即投入了使用。它以优秀的性能，每年下潜超过100次的频率，让更多的人参与了深潜的工作。我们开展了多样的深海的作业，这里面包括深海的考古救捞，包括对海底鲸落、冷水珊瑚、热液这些特殊的海底自然现象的探测和调查。 深海勇士号以良好的经济性的操作性能、运行维护性能以及高效的使用的频率，向大家提供了一个很方便的这样一个平台。特别是同济大学的汪品先院士在2018年他本人三次乘坐深海勇士号，在中国的南海开展深海的下潜科学调查，他极大的鼓舞了中国的科学技术界更多的关注载人深潜这样的装备和活动，让更多的海洋科学工作者能够亲临深海的现场，开展他们关心的关注的科学任务。
2016年，我承担了我们国家的第一台万米载人潜水器，也就是奋斗者号的研制工作。5年里，我和我的团队针对地球海洋最深处万米的极端环境，开展了多个学科复杂的综合的极致设计，利用国内的极限的制造检测能力，实现了万米的极端的作业功能。
这里我想给大家介绍奋斗者号的几项过人之处。 首先，它也是一台载人潜水器。有人下潜那就意味着系统比较复杂，安全要求更高，能够发挥人在海底现场面对陌生的环境，快速的判断，精细的作业，而且能够有一个全方位的理解这样的能力。载人也带给了我们在设计安全性、可靠性、作业的便利性一系列的挑战。三个人12~15个小时待在一个内径1米8这样的一个圆球舱里，面对狭小舱室的人机设计有着严格的要求。
第二点，我们要下潜到万米的深度。运载器在水下的运动和在空气中的运动是完全不同的，为了把有限的能源用在海底的作业，潜水器从水面下潜到万米的深度要求是在三个小时内完成，对比“蛟龙”号三个小时下潜到7000米，奋斗者号要求更快的速度，更稳定的可控的轨迹。同时在水下我们面临着的是海沟、深渊，这样复杂的水下海底的峡谷的环境 |
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GMT+8, 2024-12-23 10:58
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