核心技術自主可控,他們以破釜沉舟之勢前行

近年來中美博弈,兩國角力體現在方方面面。封殺華為、封禁TikTok等更是美國全面打壓、遏制中國科技領域崛起的標誌性事件。面對這一輪中美博弈,在社會各界以及民眾當中,有一個共識被進一步地激發,那就是:核心技術自主可控。


2020年的9月16日,中國科學院院長白春禮,在國務院新聞辦舉行的新聞發佈會上表示:要把美國“卡脖子”的清單,變成為科研任務清單進行佈局。


近年間,我們將更多的目光投射到中國科創的尖端領域,與中國尖端科技的領軍者們相約問答。《問答神州》特別節目--逆風丹心,中國“智”造。


核心技術自主可控,他們以破釜沉舟之勢前行


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北斗三號工程副總設計師

導航衛星首席總設計師 謝軍


2020年6月23日,中國北斗三號第55顆、最後一顆全球組網衛星成功發射,這標誌著中國全面完成北斗全球衛星導航系統星座部署。從北斗一號向中國提供服務、北斗二號向亞太地區提供服務,到北斗三號向全球提供服務,中國北斗人從奮起追趕,到並跑超越,實現著衛星導航領域的“騰躍”。


回顧1994年,中國政府決策啟動北斗一號衛星定位系統工程。彼時,美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯,都已經完成了全球組網。衛星導航剛剛起步的中國,正面對著西方強國,對其實施的、最嚴密的技術封鎖。


核心技術自主可控,他們以破釜沉舟之勢前行


謝軍:在“北斗”之前,1994年我在國外的通信衛星公司參加了一年的衛星監製工作。在那期間,我們國家研究通信衛星時引進的一些產品,無緣無故被禁運和技術封鎖。北斗一號立項時,國外對我們技術禁運、不把一些非常高指標的產品賣給我們,應該說還是有所考慮的。研發北斗一號時,我們提出引進的一些產品,國外最後基本上還是按計劃供給我們了,對整個工程進展沒有太大影響。但是北斗二號開始,就明顯感覺到國外在有些產品上,跟我們討價還價、或者就不提供我們所要求技術指標的產品。


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時間精度是衛星導航的命門,天地間時間越同步、誤差越小,定位的精度就越高。有“導航衛星心臟”之稱的星載原子鐘就發揮著提供時間基準的作用。北斗三號衛星上配置的新一代國產原子鐘,其精度比此前“北斗二號”上的原子鐘要高出一個數量級,據稱300萬年只有1秒的誤差。


謝軍:北斗一號的原子鐘是買美國的,到北斗二號,我們開始跟歐洲談。當時歐洲自己的原子鐘也沒入軌,也沒經過驗證,我們為了把自己的衛星發上去,就跟歐洲交流,同時啟動了自主研發原子鐘的技術。我自己也知道,根本不要想能和人家談“技術公開”,當我們希望歐洲能供應一些更高指標產品的時候,他都說只能達到這個水平,再高指標就要對我們國家進行技術封鎖。


關於技術轉讓就不要想,談也別談,成品給我們也不行。從2007年,當時發射我們第一顆導航衛星,其中的四個原子鐘,全是用我們國家自己的銣原子鐘。


吳小莉:那北斗三號呢?


謝軍:基於對歐洲公司產品的瞭解,公司老闆帕斯卡也是我非常要好的朋友,2015年,在西安開導航年會的時候,他開玩笑地說,要我以後再買他的原子鐘,我說不會買你的了,除非你的原子鐘比我的要好兩個數量級,價錢低我的一倍才行。從北斗三號開始,我們全部啟用自己的銣原子鐘,同時北斗三號還採用了氫原子鐘。氫原子鐘比銣原子鐘的個頭體積大一些,電性能指標更高、更好。


2015年的8月,兩顆全球系統試驗衛星首次建立起了星間鏈路,標誌著中國掌握了這一個國際領先的核心技術。謝軍解釋說,按照傳統衛星管理手段,要想控制使用好繞地球飛行的衛星,需要有遍佈全球的地面站。但是在難以全球布站的情況下,必須建立衛星之間的星間鏈路,實現衛星管理衛星,這是世界導航領域的前沿技術。


謝軍:北斗系統是一個長期穩定運行的系統,我們國家建設北斗系統的原則就是獨立自主、獨立運行。如果在國外建站,系統運行時就要依賴於那個站,一旦有特殊情況發生,這個系統可能就無法再正常運行。


吳小莉:星間鏈路這個技術對於我們來說,掌控有困難嗎?


謝軍:應該說單個的產品技術上,對我們國家並不是說有什麼障礙,但是這樣一個複雜的網絡,星間鏈路還是有很多很多難題。一旦有一個節點在中間有點故障,那麼整個網絡需要路由協議、需要怎麼調整,所以在這上頭應該說我們還是解決了很多很多關鍵技術。


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中國“量子通信之父”

中國科學院院士 潘建偉


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如果說北斗衛星的全球組網,終於在無限大的太空中,為中國劃出了一塊自主空間,那麼在無限小的微觀世界中,中國和其它世界強國正開展著在量子科技領域,如火如荼的角逐。有日本媒體日前報道稱,在這次量子技術革命中,中美在相關領域的研究論文和專利申請位居世界前兩位,並駕齊驅,領銜世界。


從“追隨者”到“領路人”,潘建偉說,“這是因為十年前,我們就選擇了從基礎研究起步的艱難道路”,從基礎的原理到實際的應用,這背後需要有無數的實驗來證明。


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潘建偉:我們做第一個實驗時,說句老實話,沒敢向國家提出來要錢。我們從其他項目裡東湊一點、西湊一點,大概湊了一百多萬。先在合肥大蜀山做了一個證明糾纏光子分發的實驗,後來才向國家申請,能不能給我們五六百萬,讓我們證明更遠一點的距離也可以。所以我們是先做實驗,做到大概2011年,才敢向國家正式提出這個建議,國家也同意了。


我們做地面實驗,光靠我們這個團隊其實就不夠了,需要有從事衛星平臺的人、搞空間光學的人參與,他們有我們需要的知識。相比我維也納的導師,他掌握跟我差不多的知識,但奧地利要集全歐洲之力才能進一步推進實驗。但不是同一個國家,不是同一個系統,那是非常困難的。所以這麼一來,他們的立項過程就比我們大大地落後了,不過我想他們很快在歐盟應該也安排這樣的項目了。但不管怎麼說,我們已經比別人領先五年,開始做這個東西了。


在國際量子通信領域,中國的目標是力爭到2030年左右,率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡,構建信息充分安全的“量子互聯網”。


2017年9月29日長達2000多公里的量子保密通信骨幹線路——“京滬幹線”建成開通。結合“京滬幹線”和“墨子號”的天地鏈路,中國科學家成功實現“天地一體化”的量子通信網絡構建,奠定了中國在量子通信領域全球領先地位。


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潘建偉:“京滬幹線”只是由本來點點不保密,實現到只有32個點需要保密的一個進步。從前我們用所謂的專網,專網只是一根光纖,光纖傳過來的中間點點,別人都可以對你進行竊聽,所以我從每個不安全的點,縮減成只有32個點是不安全的。


吳小莉:如果發生了特殊情況,中繼站可能被破壞,或者以量子原理來說,如果被篡改,那這個信息就無效了。這個問題怎麼解決?


潘建偉:比如你給我發郵件,這個郵件不只是通過一條線傳送,這是一個網絡,如果這一條線路被別人給挖斷的話,我就從另外一條路走過來了,所以我們這套系統,有一個警示的作用。你這邊路如果有人在竊聽了,它會告訴你這裡的信息不能用,然後信息就從另外一條路過去了。所以可以非常方便地避免別人對網絡的、對你的信息的監控。但是有一條得必須得保證,如果整個網絡都被別人掌握了,那你就整個國家都被別人控制了,那就沒有辦法了,這是一個基本的通信安全前提。

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港珠澳大橋島隧工程項目

總工程師 林鳴

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如果說北斗衛星定位系統和量子通信科技,為我們架設起了看不見摸不著的電子通信坦途,那麼被英國媒體譽為“現代世界新七大奇蹟”之一的港珠澳大橋,則實打實地跨海連接三地,是粵港澳大灣區基礎設施建設的關鍵一環。伶仃洋上,港珠澳大橋全長超過50公里,被稱作中國橋樑建築史上技術最複雜、環保要求最高、建設標準最高的“超級工程”。其中,島隧工程是大橋的關鍵控制性工程。回憶起立項之時,林鳴說:當時中國在外海沉管領域還是一個空白,所以最初,林鳴一直希望能夠找國際一流的公司,合作完成沉管隧道的建設,結果卻大出預料。


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吳小莉:您去了歐洲的一家頂級公司商討,結果人家開了1.5億歐元諮詢費?


林鳴:是最好的公司。對,僅僅是諮詢費,還不包括核心技術轉讓,只是提供諮詢服務。


吳小莉:據說您後來還是商量了一下,說如果給三億人民幣,可以幫忙做什麼?結果對方怎麼說?


林鳴:對方說給你唱首祈禱歌,真的,他說我給你唱首祈禱歌。最後對方講,如果你現在跟我籤這個合同,9億人民幣,如果你回頭再來找我籤這個合同,他說1.3億歐元,沒有商量,最後就是這樣地結束了談判。後來我們中交集團,下決心嘛,回去開會、彙報,太貴了,太貴了。當時我們的周紀昌董事長問我,他說:林鳴,怎麼辦?我們自己研究行不行啊?我說行,自己研究,自己解決。我們花兩個億人民幣,自己解決這個問題。

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核心技術自主可控,他們以破釜沉舟之勢前行

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兩座面積各十萬平方米的人工島,是島隧工程的關鍵工程。120個巨型鋼圓筒,每個直徑22米,截面相當於一個籃球場,最高達50多米,差不多是18層樓的高度,單體的重量約550噸,每在海里打下一個鋼圓筒,其重量就相當於釘下了一架空客A380。


林鳴說,每一步的推進都是未知、都有風險。藉助衛星定位、雷達系統,解決了運輸過程中巨型鋼圓筒遮擋視線的安全問題;經過多次分析評估,利用四個重達200噸的錨,固定住單艘10萬噸的船,解決貨船停泊問題。120個巨型鋼圓筒的製作、運輸和振沉,每一個環節都是中國工程師從未有過的嘗試。林鳴感慨地說道,用“大型鋼圓筒圍島”的快速築島方法,取代傳統的拋石填海作業方式,這其中要科學技術,也要一顆敬畏自然的心。


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人工島建設模擬圖


海底沉管隧道的建設,是島隧工程另一個關鍵性項目。港珠澳大橋海底隧道共用33節沉管,每個沉管重約8萬噸,這些沉管採用“工廠法”預先製成,為此,大橋的建設者們僅僅用了14個月的時間,便在外海的荒島上,建成了世界最大的沉管預製廠,並且創下了澆築百萬方混凝土,無一裂縫的世界奇蹟。


把跟航母一樣重的沉管浮運到施工的現場,並且準確地沉放到海底50米深、已經鋪好的基床上,而且還要與前一個沉管實施精準對接,其難度和挑戰可想而知。從第1節到第33節的沉管,每一節的安裝,都有自己的故事:第10節的沉管安裝之後,實測偏差超過預計,工程停滯100余天,終於明晰是海水、淡水的二重結構導致;第15節沉管的安裝用時5個多月,三次浮運,兩次回拖,終於攻克回淤難題。


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吳小莉:我們最終接頭安裝的時候,你為了要試驗最終接頭還專門去了荷蘭。荷蘭那家公司為此還升起了中國國旗,據說是他們第二次升起他國的國旗。


林鳴:其實那個時候我們關係不好,我們打了五年嘴仗,因為我們說什麼他們都認為不行,都說No,No,No。


吳小莉:就是我們的創新,他們都說不行?


林鳴:我們太沒有經驗了,第一次做,人家也不知道你行還是不行,非常謹慎。因為港方要求很嚴的,不能通融,所以一定要得到他們的籤認,我們才能用那批圖。然後我們把這個圖反覆改了很多遍給他們以後,他們就不停地給你提問題,去一次又給你提幾十個問題,不停地提。最後沒圖,工程就停了,我著急啊,當時跑到廣州的香格里拉大酒店,借了一個會議室跟他們開會,開了兩小時,他就跟我講,要去吃飯,走了。我們一大幫人開車從珠海,那麼忙的情況下,跑到香格里拉和他開會,他開了兩小時走了。我們感到很有壓力,在這樣一種關係下,我們共同生存了五年,第五年的時候,我還非常生氣,後來對方非常盛情,一定要請我來看看,派人反覆邀請。那我想意思意思吧,我就去了。去了發現對方很真誠,真的很真誠,高層領導、高管都來了。

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林鳴:我本來不打算和他們做什麼交流,但後來他們感動我了,從那一刻真的改變自己,我認為要開放、要交流,尤其像工程領域、技術領域。因為我們站在人家的肩上,人家也要站在我們的肩上,這個社會才發展得更好,那一刻我改變了。那以後我真的是,我對所有人都開放,希望他們來參觀,來看看。


你像我們現在,填補了外海沉管隧道的空白,在世界範圍而言,中交集團在沉管隧道的領域上,用國外非常權威的專家的話來說,中國從一個沉管隧道的相對小的國家,因為這個工程的建成,變成了世界的領軍國家之一。這些東西,都使中交集團得到提升,包括像項目的全球資源整合的能力、合作、開放等等。還有思想和人才交流,我們都是受益匪淺。


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更多精彩,敬請收看:

2020年10月09日首播的:

鳳凰衛視《問答神州》特別節目

《逆風丹心,中國“智”造》 上集


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編導:孟涵

攝影攝像:孟涵、馬馬晉

編輯:林梓



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