中国在核心技术上的突破靠什么?武大校长”开讲啦”

2018年9月6日05:55:53中国在核心技术上的突破靠什么?武大校长”开讲啦”已关闭评论 244 views

  为什么国际上星载激光雷达迟迟上不了天?

窦贤康:下面简单跟大家介绍一下量子激光雷达的原理。

这是一个著名的激光雷达的方程,原理要讲清楚比较容易。你要实现一个高的时间和空间分辨率测量的时候,唯一的办法是做两件事,一是不断地提高激光器的能量,二是不断提高接收望远镜的口径。这个是很难做到的,地面可以,但是在卫星上很难做到更大。而且能量过高,它的光路会经常损坏,使得你星载的激光雷达很难运行。这就是为什么国际上星载激光雷达迟迟上不了天的主要原因。

当时我们研究方程的时候在想,后面几项没有办法变,就是大气的衰减,怎么办呢?提出量子激光雷达的初衷很简单。过去只是把能量和望远镜面积提高,来提高雷达的性能。现在还有两个因子,一个是量子效率,还有一个光子的能量。当时提出一个方案,把红外的光打出去,波长长,回来以后光很难探测,利用上转换技术,把它从红外的波段,转换到可见光的波段。转换过程里,一方面相当于把大气太阳的背景抑制掉,同时把它的光换成量子效率很高的光来进行探测。打一个比方,一个乒乓球很轻,外面包一个很重的铁皮扔过去,它的可探测性就会变得非常之好。

原理是红色部分发出一个光,经过上转换技术,转换到蓝点,转换之后,它的暗噪声和量子效益同步提高,可以比传统的激光雷达信噪比提高1800倍,这是一个大幅度地提高。做同样一个设备,用量子技术,和原来的传统雷达比,激光器能量可以变成原来的1/10,望远镜口径可以变成原来的1/10,进行星载就变得格外地容易了。这是量子激光雷达的原理。

一个激光雷达好坏的差别,就看在同样的距离下,谁发出的光子多、谁的信号强。我们这一套设备既有比较好的性能,同时又有比较低的噪声。

  飞机失事后,他和警卫员为何紧紧抱在一起?

窦贤康:老一代的科学家,像郭永怀、钱学森、邓稼先27个人回来搞出了“两弹一星”,那个时候的待遇和现在差别千百倍。随着“两弹一星”事业的发展,为中华民族的不断发展提供了保障。

  【习近平总书记同期声】

现在在这些核心技术、关键技术、国之重器,必须立足于自己。过去我们不得不自力更生,但是那个时候我们勒紧裤腰带,咬紧牙关我们还创造了“两弹一星”。

----2018年4月24日至28日,习近平在湖北考察

窦贤康:郭永怀是一个力学专家,和钱学森一同回国,27个人搞成了中国“两弹一星”的事业。这是一个非常清瘦的人,但是却是伟大的科学家。做了核实验之后,把数据送到北京,和他的警卫员坐飞机返回北京,到北京机场附近的时候坠落了,英勇地牺牲了。大家发现他和警卫员紧紧抱在一起,分开的时候他们胸前的数据公文包还没有烧坏,数据本子还是好的,他是一个伟大的科学家。他的太太叫李佩,曾经是中国科技大学的外语系老师,“两弹一星”勋章颁发以后,李佩就把他的勋章转交给中国科技大学,现在还放在科大的校史馆。

  中国在核心技术上的突破靠什么?

窦贤康:这么多年随着中国的技术进步,中国的国力不断增强,中国的发展速度非常快。

Natuer Index挑出来几十种期刊,都是各领域最好的期刊,这些领域发文的数量,至少反映这个大学和研究机构研究问题的前沿程度和活跃度。全世界前50名的高校,中国已经有8个。这从一个侧面反映了中国科技和经济的发展。

我们重视成绩的时候,也必须看到差距。向世界第一迈进的时候,核心技术非常关键,核心技术要靠中国的科技人员把它搞出来。怎么把它搞出来?需要在大学阶段,把它学进去,用到的地方,物理概念和电路问题搞得很清楚,不能光靠下决心,这个时候要承担起来中国在核心技术上的突破,靠你们年轻这一代。

  【提问】

学生:做一个课题需要很久时间,会遇到很多困难,有时候就会想到要放弃。是靠什么信念支撑自己,去完成自己的课题,进一步提升自己的能力?

窦贤康:这个问题非常好,作为一个科学家而言,往往能够沉得下气坐冷板凳。人都会遇到困难,我做激光雷达的时候,曾经有一段时间出不了信号,也会有焦虑。作为一个青年科学家要知道,往往最难的事情应该沉得住气去长期坚守。在研究过程中,不管遇到什么困难,冷静思考一下,往往困难越多,你把困难解决掉,你取得的成就就越大。

weinxin
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