2016年中國科學(xué)院重大創(chuàng)新成果

　　中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所是中國光柵的發(fā)源地。早在1958年，就研制出了國內(nèi)第一臺(tái)光柵刻劃機(jī)和第一塊光柵，我國第一顆原子彈爆炸試驗(yàn)的光譜設(shè)備就曾經(jīng)使用過這里研制的光柵。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大面積高精度光柵又成為了制約我國相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的“短板”。因此，2008年，在中科院和財(cái)政部的策劃協(xié)調(diào)下，長春光機(jī)所再次承擔(dān)起了研制“大型高精度衍射光柵刻劃系統(tǒng)”的工作，經(jīng)過8年艱苦攻關(guān)，項(xiàng)目組攻克18項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，取得9項(xiàng)創(chuàng)新性成果，研制出一套大型高精度光柵刻劃系統(tǒng)，并成功研制出面積達(dá)400mm×500mm的世界上面積最大的中階梯光柵，我國幾代“光柵人”終于圓夢(mèng)成真。

　　大型高精度光柵刻劃系統(tǒng)以及大面積中階梯光柵的研制成功，不僅打破了我國大型光學(xué)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程探測(cè)與識(shí)別等大科學(xué)裝置以及國家戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域所需要的高精度大尺寸光柵受制于人的局面，而且能促進(jìn)我國光譜儀器行業(yè)擺脫“有器無心”局面，幫助我國光譜儀器產(chǎn)業(yè)改變低端化現(xiàn)狀、提升拓展國際市場(chǎng)的能力。

　　平流層飛艇是國際上發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)，它可以定點(diǎn)在2萬米以上的高空，執(zhí)行長時(shí)間對(duì)地偵察和監(jiān)視任務(wù)，在軍民用領(lǐng)域都有廣泛的用途。平流層是指20-50公里左右的大氣層，這里氣象條件下比較穩(wěn)定，日照時(shí)間長，并且處于大多數(shù)戰(zhàn)斗機(jī)和防空系統(tǒng)的射高范圍之外，適合飛行器長時(shí)間駐留。

　　平流層飛艇可以長時(shí)間在某一個(gè)地點(diǎn)駐留長達(dá)數(shù)天、數(shù)月甚至更長時(shí)間，相比較而言，衛(wèi)星和預(yù)警機(jī)想保留對(duì)一個(gè)地方進(jìn)行全天監(jiān)視，難度非常大，費(fèi)用也非常高昂。目前世界各國如美國、日本、英國、德國、以色列等都在發(fā)展平流層飛艇。

　　目前，中國在平流層飛艇技術(shù)方面屬于世界領(lǐng)先水平，中科院近期剛剛成功進(jìn)行了不同尺寸艇身的放飛試驗(yàn)。到2020年研制出長航時(shí)，長駐空動(dòng)力飛行平流層飛艇系統(tǒng)，突破核心關(guān)鍵技術(shù)，成功實(shí)施2萬米高度駐留試驗(yàn)，在國際上率先掌握在平流層高度具備一定載荷能力的可控飛艇作業(yè)平臺(tái)技術(shù)。

　　超強(qiáng)超短激光能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)創(chuàng)造出前所未有的超強(qiáng)電磁場(chǎng)、超高能量密度和超快時(shí)間尺度綜合性極端物理?xiàng)l件，在臺(tái)式化加速器、超快化學(xué)、阿秒科學(xué)、材料科學(xué)、激光聚變、核物理與核醫(yī)學(xué)、高能物理等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用價(jià)值。因此，國際上多個(gè)國家投入巨資開展10拍瓦(1拍瓦=1千萬億瓦)級(jí)大型超強(qiáng)超短激光裝置的研制，展開激烈競(jìng)爭(zhēng)。

　　超強(qiáng)超短激光有著多種用途，比如在生物領(lǐng)域，可用于研制臺(tái)式化電子加速器和超快X射線源，用于對(duì)蛋白質(zhì)中原子運(yùn)動(dòng)的成像探測(cè)，揭示生命的奧秘;可用于研制基于小型化激光質(zhì)子加速器的激光質(zhì)子刀，用于癌癥的治療;產(chǎn)生的阿秒(10-18秒)脈沖還可以用于探測(cè)原子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)材料科學(xué)與信息技術(shù)的進(jìn)步;超強(qiáng)超短激光還可用于產(chǎn)生反物質(zhì)，研究天體物理和宇宙起源，將來還可能用于真空結(jié)構(gòu)和暗物質(zhì)的探測(cè)。

　　EAST裝置是我國自行設(shè)計(jì)研制的國際首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置。

　　EAST裝置的主機(jī)部分高11米，直徑8米，重400噸，由超高真空室、縱場(chǎng)線圈、極向場(chǎng)線圈、內(nèi)外冷屏、外真空杜瓦、支撐系統(tǒng)等六大部件組成。其實(shí)驗(yàn)運(yùn)行需要有大規(guī)模低溫氦制冷、大型高功率脈沖電源及其回路、大型超導(dǎo)體測(cè)試、大型計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)采集處理、兆瓦級(jí)低雜波電流驅(qū)動(dòng)和射頻波加熱、大型超高真空、以及多種先進(jìn)診斷測(cè)量等系統(tǒng)支撐。學(xué)科涉及面廣，技術(shù)難度大，許多關(guān)鍵技術(shù)目前在國際上尚無經(jīng)驗(yàn)借鑒。

　　EAST的建造具有十分重大的科學(xué)意義，它的建成使我國成為世界上少數(shù)幾個(gè)擁有這種類型超導(dǎo)托卡馬克裝置的國家，使我國磁約束核聚變研究進(jìn)入世界前沿。在裝置建成后的10-15年期間，能在裝置上對(duì)建造穩(wěn)態(tài)先進(jìn)的托卡馬克核聚變堆的前沿性物理問題開展探索性的實(shí)驗(yàn)研究，并使中國在人類開發(fā)清潔而又無限的核聚變能的領(lǐng)域內(nèi)做出自己應(yīng)有的重大貢獻(xiàn)。