在跨国合作、联合科研中培养顶尖人才队伍.docVIP

在跨国合作、联合科研中培养顶尖人才队伍 　　教育国际化高校行之二 　　编者按：阿尔法磁谱仪（AMS）工程是上世纪末本世纪初世界上规模最大的科学工程之一，由著名物理学家、诺贝尔奖获得者丁肇中教授领衔。山东大学程林教授团队，自2004年开始参与AMS项目，全面负责热系统的研究、设计和制造，历时7年，圆满完成任务。2011年5月，AMS被成功送往国际空间站，成为国际空间站上唯一的大型国际实验。山东大学程林教授团队为AMS的成功作出了杰出贡献，获得了国际社会的高度赞誉，也为中国大学对外进行国际科研合作树立了典范；同时也从侧面表明由国家留学基金委支持的博士和青年教师公派留学项目所取得的重大成效。为深入了解有关情况，本刊近日赴山东大学，对程林教授及其团队进行了深入采访，聆听他们讲述一路走来的点点滴滴，希望从中管窥我国高水平国际化研究队伍培养之路。 　　一、跨国合作、联合科研是AMS工程必由之路， 　　山大研究团队在其中发挥关键性作用 　　《世界教育信息》：首先请您介绍一下丁肇中教授领衔的AMS工程及您领衔的山东大学团队参与该工程研究工作的情况。 　　程林（山东大学热科学与工程研究中心主任）：阿尔法磁谱仪（AMS）是目前世界上规模最大的科学项目之一，与国际空间站、大型强子对撞机和人类基因组测序并称国际四大科学工程，也是唯一永久安放在国际空间站上的科学实验，并首次开启了人类太空中的粒子实验。AMS以探测外层空间反物质与暗物质为目的，寻找宇宙的真实存在。 　　AMS历时近16年，耗资21亿美元，凝聚了世界上16个国家和地区的60多所大学和研究所的600多名科学家的心血。我们知道，大型强子对撞机通过模拟宇宙大爆炸初始的情形来寻找宇宙中最基本的粒子和质量的来源，能量可以达到1000亿电子伏特，对撞时的温度是太阳表面温度的4000亿倍，这正是宇宙诞生最初的1000亿分之一秒时的温度。我们参与的AMS工程拥有与世界最大的高能物理探测器一样的性能，但它需要把一个庞大的系统缩小到足以放进航天舱的大小，技术上面临着巨大挑战。因此，跨国合作、联合科研是AMS工程的必由之路。 　　山东大学研究团队领衔AMS热系统的研究、设计、制造与测试，在AMS项目中起到了关键性作用。自2004年4月参加阿尔法磁谱仪项目组，到2011年5月16日AMS由美国奋进号航天飞机送入太空，我们团队在欧洲核子研究中心工作了整整7年。 　　2013年4月3日，丁肇中教授与我分别在欧洲核子研究中心、山东大学同时发布了AMS的第一个实验结果，这标志着人类探测暗物质进入了新的里程碑。 　　王乃华（山东大学能源与动力工程学院副院长）：AMS有6个非常精密的粒子探测器和650个微处理机，将在国际空间站上工作10年以上，而热系统则是所有这些仪器正常工作的基础，也是可以在空间站上长期进行热控制研究的唯一渠道。由于国际空间站的外表面和热环境受到beta角影响，处在经常的波动之中，而这对AMS的正常运转来说是绝对不允许的。因此，热控制系统要能保证AMS所有仪器在恒温之下工作，必要时甚至要改变国际空间站辐射板和太阳能板的方向。 　　我们团队创造性地提出了一种利用周期性大温差变化和大热容介质传热动态响应特征保持探测器温度平衡的新方法。这是一种全新的思路，过去从未有人尝试。让我们自豪的是，通过在国际空间站上两年多的运行，AMS经受住了各种极端条件的考验，表现出了优异性能，完全满足了运行要求，为大科学仪器空间运行的热控制方法作出了重要的贡献。这是人类史上首次解决带电磁铁在太空中运行的温度控制问题。 　　AMS升入太空之后，山东大学开始担负起热系统监控的任务。来自国际空间站的数据正源源不断地被送入山东大学的热科学研究中心，所有数据均具有原始性、唯一性和不可替代性，这意味着山东大学已经进入到了国际科学研究的最前沿。 　　二、山大博士研究生参与顶尖国际科研项目，压力和挑战并存 　　《世界教育信息》：参与AMS项目对中国科学家而言既是一个荣誉，也是一项挑战。在这7年里，你们经历了怎样的艰辛历程？ 　　程林：AMS热控制系统完全不同于人造卫星、飞船等航天器，它必须裸露在太空中，同时需要有空间站的协调，因此设计更加困难，而且过去从来没有造过，没有任何经验可以借鉴，没有任何资料和数据可以参考。AMS热控制系统主要的组件，涉及到热能、机械、电子材料等诸多高精尖学科，由中国、美国、瑞士、意大利、德国等国家的科学家共同完成，总计有32426个原器件，总共绘制了10262条基础图纸，写了1000多万字的基础报告。 　　举个简单的例子。AMS各个部件都有着苛刻的重量限定，这是为了保证航天飞机能顺利发射。常见的情形是，我们已经做出了初步方案，机械设计的设计效果没有问题，性能也完全满足要求，但是因为超重，不得不