深瞳工作室出品
科技日報駐法國記者 李宏策 駐南非記者 馮志文 實(shí)習(xí)記者 龔茜 策劃 房琳琳 何屹
國際大科學(xué)計劃和大科學(xué)工程（以下簡稱國際大科學(xué)計劃）是世界科技創(chuàng)新領(lǐng)域重要的全球公共產(chǎn)品，也是世界科技強(qiáng)國利用全球科技資源、提升本國創(chuàng)新能力的重要合作平臺。
改革開放以來，我國以發(fā)展中國家的身份有重點(diǎn)地選擇了國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃（IODP）、人類基因組計劃（HGP）、國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計劃、地球觀測組織（GEO）和平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）等國際大科學(xué)計劃，積極參與項(xiàng)目分工，并取得了重要突破。
2018年3月，國務(wù)院《積極牽頭組織國際大科學(xué)計劃和大科學(xué)工程方案》（以下簡稱《方案》）正式出臺。
近日，多位直接參與國際大科學(xué)計劃的親歷者向科技日報記者表示，隨著綜合國力及科技水平的不斷提升，我國進(jìn)入了廣泛參與、積極發(fā)起國際大科學(xué)計劃的大科學(xué)時代。
國際大科學(xué)計劃有哪些區(qū)別于常規(guī)國際合作項(xiàng)目的特點(diǎn)？需要遵守哪些國際規(guī)則？中國在此過程中積累了哪些經(jīng)驗(yàn)？中國的角色發(fā)生著什么變化？
跟隨科技日報記者的采訪，讓我們一起走近國際大科學(xué)計劃的親歷者這一特殊群體，感受他們的歷史責(zé)任與使命擔(dān)當(dāng)。
圖為中國研制的PF6超導(dǎo)磁體線圈在法國ITER項(xiàng)目現(xiàn)場吊裝。新華社發(fā)
由學(xué)習(xí)跟蹤向并行發(fā)展的轉(zhuǎn)變
以SKA為例，這是國際天文界計劃建造并運(yùn)行50年的世界最大綜合孔徑陣列射電望遠(yuǎn)鏡，是全人類共同關(guān)心的、了解人類過去、研究人類未來的重大項(xiàng)目，將極大推動人類在天文觀測和物理等領(lǐng)域的科學(xué)研究，解決人類共同關(guān)注的問題。
SKA是中國目前參與的重要國際大科學(xué)工程之一。作為倡導(dǎo)者、共同發(fā)起者、研制者，中國是SKA建設(shè)中不可或缺的重要力量。
30多年以來，中國政府、工業(yè)界以及射電天文科技界與來自20多個國家的1000多名工程師和科學(xué)家共同參與了SKA的設(shè)計研發(fā)和科學(xué)問題研究，在SKA天文臺國際組織創(chuàng)立和國際規(guī)則制定等事務(wù)中發(fā)揮了積極作用。
2017年，中國電子科技集團(tuán)公司SKA辦公室副主任王楓成功當(dāng)選中頻天線國際工作包聯(lián)盟主席。2021年，在正式成為SKA天文臺成員國后，中國對SKA建設(shè)的參與進(jìn)入全新階段。
這是我國在參與國際大科學(xué)計劃過程中身份邁向新臺階的一個縮影。清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系長聘教授白玉琪在接受科技日報記者采訪時介紹，GEO是目前地球觀測領(lǐng)域規(guī)模最大、最權(quán)威的政府間國際組織。我國是GEO的創(chuàng)始國，同時也是四個聯(lián)合主席國之一。GEO自成立以來，前后制定了兩個十年戰(zhàn)略執(zhí)行計劃。目前正在制定第三個十年戰(zhàn)略執(zhí)行計劃。
科技部國家遙感中心把“對標(biāo)GEO優(yōu)先事項(xiàng)，深度參與GEO重點(diǎn)工作和合作項(xiàng)目，積極向GEO各類工作組和專家組推舉中方專家代表”作為管理工作的重中之重，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了20余個工作組中方代表全覆蓋。
白玉琪介紹，當(dāng)前正在運(yùn)行的14個工作組中，中方4位專家擔(dān)任組內(nèi)聯(lián)合主席。特別是在GEO第三個十年戰(zhàn)略計劃制定、全球綜合地球觀測系統(tǒng)（GEOSS）評估兩項(xiàng)重點(diǎn)工作中，僅有中美兩國成功推薦4名代表加入上述專項(xiàng)工作組。
參與這些國際大科學(xué)計劃，讓我國在基礎(chǔ)理論研究、重大關(guān)鍵技術(shù)突破等方面逐步實(shí)現(xiàn)了由學(xué)習(xí)跟蹤向并行發(fā)展的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步積累了我國在工程運(yùn)行、管理與國際合作等方面經(jīng)驗(yàn)，為我國牽頭發(fā)起此類計劃和工程提供寶貴借鑒。
未來SKA-Mid望遠(yuǎn)鏡的合成圖像。圖源：SKAO
在國際規(guī)則下提升中國影響力
在參與的國際大科學(xué)計劃中，中方始終恪守國際承諾，企業(yè)和科研人員勇挑重?fù)?dān)，與國際同行齊心協(xié)力，為計劃和工程的順利推進(jìn)貢獻(xiàn)中國智慧和中國力量。
2019年9月，中核集團(tuán)牽頭的中法聯(lián)合體在北京簽訂了ITER主機(jī)安裝一號合同（TAC1），這是有史以來中國企業(yè)在歐洲市場中競標(biāo)的最大核能工程項(xiàng)目合同，也是中國核能單位首次以工程總承包形式成功參與國際大科學(xué)工程項(xiàng)目。
ITER國際組織副總干事羅德隆對記者表示，實(shí)際上，中國負(fù)責(zé)的TAC1現(xiàn)場安裝標(biāo)段工程很重要、很關(guān)鍵，也很難。
該項(xiàng)目包括托卡馬克主機(jī)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)、磁體饋線系統(tǒng)等總裝任務(wù)，裝配部件數(shù)以萬計，精度要求高、標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛。
中核工程聯(lián)合體TAC1項(xiàng)目總指揮邰江在接受采訪時表示，其實(shí)，有的設(shè)備部件重量相當(dāng)于四架空客A380飛機(jī)，對安裝精度的要求極高，需要達(dá)到2—3毫米的級別。
“ITER安裝工程中很多操作是全球首次實(shí)踐，技術(shù)并不成熟，施工充滿探索性?！臂⒔榻B，“很多施工程序是不可逆的，上百個復(fù)雜的安裝環(huán)節(jié)容不得出現(xiàn)任何偏差。”
在ITER最近開展的一次質(zhì)量保障監(jiān)查活動中，TAC1施工團(tuán)隊的質(zhì)量管理工作得到高度評價，得分名列前茅，中國施工團(tuán)隊榮獲ITER最佳承包商稱號。
ITER總建設(shè)師塞爾吉奧·奧蘭迪對中方施工團(tuán)隊多次給予高度評價，稱該團(tuán)隊非常出色，無論是安全、質(zhì)量、進(jìn)度方面都做得非常好。
ITER國際組織線圈電源主管工程師范仁晶也向記者介紹，ITER磁體電源系統(tǒng)是世界上最大的非常規(guī)磁體電源系統(tǒng)，總裝機(jī)容量近2千兆伏安，是全球范圍內(nèi)首次設(shè)計并制造的如此大的非常規(guī)電源系統(tǒng)，需要從無到有地完成多種探索性挑戰(zhàn)。
依托在ITER磁體電源系統(tǒng)中積累的經(jīng)驗(yàn)，我國建成了目前國內(nèi)最大功率的直流測試平臺及專業(yè)的短路及穩(wěn)態(tài)測試平臺。
憑借在TAC1施工中建立的口碑，中國團(tuán)隊獲得ITER國際組織的高度信任。中核工程聯(lián)合體還爭取到了更多的工作合同，并借此擴(kuò)大了工作范圍，參與到更多、更重要的施工工作中。
王楓告訴記者，在SKA研發(fā)的最初實(shí)施階段，SKA中頻天線研發(fā)聯(lián)盟召開會議探討射電望遠(yuǎn)鏡天線工作頻段指標(biāo)，最初將頻段定在14G赫茲。
但在商討過程中，中方從有利于SKA工程項(xiàng)目綜合性價比、實(shí)現(xiàn)SKA長遠(yuǎn)科學(xué)目標(biāo)以及充分發(fā)揮中方的工程技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢角度出發(fā)，提出把射電望遠(yuǎn)鏡天線指標(biāo)定到20G赫茲，得到聯(lián)盟和國際同行的共同認(rèn)可。
經(jīng)過多年的投入和準(zhǔn)備，中國主導(dǎo)的中頻天線技術(shù)方案被國際評審委員會確定為SKA反射面天線唯一方案。
目前，中方團(tuán)隊（中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所）作為SKA中頻天線結(jié)構(gòu)的總承包方，正與來自意大利、西班牙和南非等國家的工程技術(shù)團(tuán)隊共同推動SKA中頻陣列的建設(shè)工作，相關(guān)設(shè)備將陸續(xù)部署在位于南非的SKA中頻陣列臺址。
王楓表示，這是SKA目前最大的單筆實(shí)物貢獻(xiàn)任務(wù)。中方已經(jīng)克服很多工程技術(shù)研發(fā)的挑戰(zhàn)并將在艱苦的環(huán)境下完成總承包的任務(wù)，這將是中國對SKA發(fā)展作出的重要貢獻(xiàn)。
同樣，在GEO剛剛結(jié)束的第61次執(zhí)委會上，中國堅持“規(guī)則優(yōu)先、共識優(yōu)先”的準(zhǔn)則，在年度獎項(xiàng)設(shè)置、秘書處工作評估等重要事項(xiàng)討論中提出“先制定規(guī)則和完善制度，取得共識，然后再評估具體的實(shí)施計劃的合理性和可行性”的工作方案，贏得了一致同意。
政策引導(dǎo)和制度保障越來越給力
國際大科學(xué)計劃界普遍認(rèn)為，政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)的支持是組織大科學(xué)計劃的關(guān)鍵。政策制定者需要認(rèn)識到該計劃的重要性，并提供必要的預(yù)算和資源。
仍以SKA為例，國家遙感中心主任趙靜在接受科技日報記者采訪時表示：“中國一直是SKA的堅定倡導(dǎo)者和貢獻(xiàn)者?！?/p>
我國射電天文研究始于新中國成立之后。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國綜合國力的不斷增強(qiáng)，射電天文學(xué)近年來發(fā)展迅猛，潛力巨大。
趙靜介紹，“我們通過多種方式持續(xù)加大人才培養(yǎng)力度，積極推薦人員赴SKA天文臺國際組織工作，為我國參加SKA建設(shè)和運(yùn)行等工作提供人才保障，進(jìn)一步積累我國在國際大科學(xué)工程運(yùn)行、管理與國際合作等方面的經(jīng)驗(yàn)，為我國牽頭發(fā)起國際大科學(xué)工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒?！?/p>
“與此同時，策劃與管理在計劃初期的作用不可替代?！卑子耒鹘忉尩溃@是因?yàn)榧刃枰幸恢I(yè)的策劃團(tuán)隊負(fù)責(zé)明確目標(biāo)、制定計劃、預(yù)估資源需求和時間框架，還要有高效的項(xiàng)目管理團(tuán)隊和健全的多方合作機(jī)制，確保工作按計劃進(jìn)行。
南非夸祖魯納塔爾大學(xué)（終身）教授、南非科學(xué)院院士馬寅哲推動了南非和中國基于SKA的天文合作，并擔(dān)任中國—南非天文聯(lián)合體共同主任一職。
在接受科技日報記者采訪時，他說：“我八年前從英國來到南非、在夸祖魯納塔爾大學(xué)任教時，就在推動中南雙邊科技合作。當(dāng)時，我主要把中國年輕的科研人員引進(jìn)到南非的SKA先導(dǎo)項(xiàng)目來，讓他們直接參與科研、直接上手干活，積累數(shù)據(jù)和處理一手?jǐn)?shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)，以便為今后處理更多天線帶來的數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備?！?/p>
在競爭與合作中保持開放心態(tài)
《方案》明確的“三步走”發(fā)展目標(biāo)的最后一步，是到本世紀(jì)中葉，培育若干項(xiàng)目，啟動培育成熟項(xiàng)目，我國原始科技創(chuàng)新能力顯著提高，在國際科技創(chuàng)新治理體系中發(fā)揮重要作用，持續(xù)為全球重大科技議題作出貢獻(xiàn)。
在國際機(jī)構(gòu)中，參與國之間要在工程建設(shè)、運(yùn)行規(guī)則制定和科學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)等方面開展廣泛深入持久的合作，但這個過程其實(shí)也充滿著博弈。
王楓說，他多年的親歷反復(fù)證明這樣一個事實(shí)——競爭與合作始終并存。“競爭主要體現(xiàn)在高新技術(shù)研發(fā)與設(shè)備研制生產(chǎn)方面。在研發(fā)建設(shè)過程中，競爭能讓有關(guān)各方充分發(fā)揮各自特長和優(yōu)勢，沒有競爭就沒有高新技術(shù)的突破和高性價比的設(shè)備。面對激烈競爭，要想干得好就須爭第一，贏得地位和話語權(quán)?！?/p>
能否“爭第一”取決于對大科學(xué)項(xiàng)目宏觀形勢及科學(xué)目標(biāo)的理解，更取決于在國際合作與競爭中，能否主導(dǎo)并提出獨(dú)到的具有優(yōu)勢的工程技術(shù)方案，從而滿足大科學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)需求，充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢和作用。
“非常重要的是，要尊重、熟稔并適應(yīng)普遍認(rèn)可且行之有效的國際規(guī)則，既要始終保持合作開放的心態(tài)，又要注意保護(hù)自己的知識產(chǎn)權(quán)。這是贏得國際競爭的重要因素?！辈稍L中，王楓反復(fù)強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。
“在SKA建設(shè)準(zhǔn)備階段，在科技部的領(lǐng)導(dǎo)下，有關(guān)機(jī)構(gòu)和專家深入?yún)⑴c了知識產(chǎn)權(quán)、采購等核心基礎(chǔ)政策和流程制定，這也是中方在取得卓有成效的成果后能夠成為牽頭單位的重要基礎(chǔ)之一?！蓖鯒髅鞔_表示，越是有經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊，越能在多邊合作中實(shí)現(xiàn)共贏。
中方在參與ITER運(yùn)行的過程中同樣如此。要協(xié)調(diào)各方共同完成一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的大科學(xué)工程，特別是協(xié)調(diào)來自不同國家、代表不同利益、身處不同位置、擁有不同文化、抱有不同理念的各方工作人員，更絕非易事。
范仁晶直言，工作中需要牢牢把握“解決問題”的出發(fā)點(diǎn)。在協(xié)調(diào)十余個參與方開展團(tuán)隊合作時，需要在實(shí)事求是和公平公正的基礎(chǔ)上，推動、協(xié)調(diào)、形成各方均可接受的統(tǒng)一方案，并不斷在碰撞中找到共同點(diǎn)并最終達(dá)成共識，讓辯論變得“有建設(shè)意義”。
國際大科學(xué)計劃在實(shí)施過程中經(jīng)常面臨種種挑戰(zhàn)。
在剛剛召開的ITER理事會第32屆會議上，ITER國際組織并沒有回避當(dāng)前面臨的種種客觀問題。
羅德隆表示，ITER項(xiàng)目的大量設(shè)備都是全球第一件（FOAK，first of a kind），做起來都是摸著石頭過河，沒有經(jīng)驗(yàn)可循，存在試錯的可能，對精度的要求又非常高（通常需要達(dá)到毫米級），“能取得當(dāng)前的成績已經(jīng)非常不易”。
羅德隆介紹，ITER國際組織將于2024年向ITER理事會提出實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生第一等離子體目標(biāo)的新的基準(zhǔn)線。雖然時間有所延后，但總體上ITER項(xiàng)目不存在無法解決的困難，相信計劃將持續(xù)推進(jìn)。
SKA同樣也面臨延期問題。該計劃第一階段預(yù)計大約在2030年前建設(shè)完成。馬寅哲說，由于這是大型國際合作項(xiàng)目，具體時間表由各種因素決定，所以SKA一期的具體完成時間還不確定，時間表有可能推后。
科學(xué)成果將會“層巒疊嶂般地涌現(xiàn)”
大科學(xué)是20世紀(jì)50年代國際科技界提出的概念。大科學(xué)主要表現(xiàn)為投資強(qiáng)度高、多學(xué)科交叉、實(shí)驗(yàn)設(shè)施（設(shè)備）配置昂貴且復(fù)雜、研究目標(biāo)宏大等，具有多學(xué)科、多目標(biāo)、多主體、多要素等特點(diǎn)，其復(fù)雜程度、經(jīng)濟(jì)成本、實(shí)施難度、協(xié)同創(chuàng)新的多元性等往往都超出了一國之力。
羅德隆總結(jié)了中國對ITER的三個方面的貢獻(xiàn)：實(shí)物貢獻(xiàn)、人才貢獻(xiàn)和現(xiàn)場安裝貢獻(xiàn)。
羅德隆介紹，中國承擔(dān)了ITER項(xiàng)目18個主采購包，在質(zhì)量和進(jìn)度上都有口皆碑，其中有些設(shè)備已經(jīng)開始服役，驗(yàn)收的效果非常好。中國在實(shí)物貢獻(xiàn)上從沒影響到ITER項(xiàng)目的關(guān)鍵路徑，ITER國際組織前任總干事比戈就此稱“中國是合作的典范”。
此外，在ITER國際組織的工作人員中，中國職員占比近9%，是除歐盟外數(shù)量最多的。比戈希望中方派遣更多人才到ITER國際組織貢獻(xiàn)力量，ITER國際組織現(xiàn)任總干事巴拉巴斯奇也對中國職員的表現(xiàn)高度認(rèn)可。
馬寅哲介紹道，南非依靠MeerKAT（即南非的SKA先導(dǎo)項(xiàng)目）在中性氫巡天、銀河系結(jié)構(gòu)、21厘米宇宙學(xué)等領(lǐng)域已做出了成果，但這些只是整個SKA全部運(yùn)行能力的1%?！耙簿褪钦f，SKA第一階段的科學(xué)成果將會層巒疊嶂般地涌現(xiàn)，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的MeerKAT所實(shí)現(xiàn)的成果?！?/p>
王楓認(rèn)為，通過長期艱苦的努力和國際交流合作，中國與射電天文科學(xué)相關(guān)的高新技術(shù)開發(fā)和設(shè)備研制水平有了顯著進(jìn)步，建立起了“中國智造”的形象，贏得了國際聲譽(yù)。
國際合作是實(shí)現(xiàn)大科學(xué)目標(biāo)的重要途徑
科學(xué)無國界，創(chuàng)新無止境。國際科技合作對于應(yīng)對人類面臨的全球性挑戰(zhàn)具有重要意義。
“由于大科學(xué)計劃涉及的問題通常超越了單個國家的能力范圍，因此，國際合作是必不可少的?！卑子耒魈寡裕袄?，GEO正在推動地球觀測在全球環(huán)境和氣候變化應(yīng)對行動中發(fā)揮重大作用。這需要環(huán)境學(xué)家、氣象學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家、計算科學(xué)專家、社會管理學(xué)家以及政府部門代表等的共同協(xié)作?！?/p>
同樣，利用SKA也能開展多方面、多渠道的科學(xué)探索。國際SKA科學(xué)工作組目前定了大概8—9個探索方向。“單個國家體量不夠，不能有效發(fā)揮SKA本身的性能，全世界的合作對SKA這樣的大科學(xué)項(xiàng)目意義重大?！瘪R寅哲表示。
其中，中國和南非兩國在SKA的合作是在整個SKA的框架下進(jìn)行的，對于提高兩國在射電天文、天文物理和計算等領(lǐng)域的科研水平意義重大。顯然，在這個項(xiàng)目上兩國優(yōu)勢互補(bǔ)。
“我從事的是‘橋梁’工作，就是參與對科學(xué)數(shù)據(jù)和人才資源的配置。資源配置對了，自然就會產(chǎn)生科學(xué)上的成果?！瘪R寅哲總結(jié)道。
ITER國際組織總干事辦公室戰(zhàn)略協(xié)調(diào)官蘇明星說，ITER是當(dāng)前全球規(guī)模最大的大科學(xué)國際合作工程項(xiàng)目，雖然地緣政治環(huán)境發(fā)生了變化，但I(xiàn)TER內(nèi)部仍保持著良好的合作環(huán)境。
“多元的成員構(gòu)成和共同的目標(biāo)，確保了各方都保持高度合作精神，讓ITER始終保持在既定軌道上向前運(yùn)行?！碧K明星說。
白玉琪介紹：“今年，中國聯(lián)合主席領(lǐng)導(dǎo)制定了中國GEO年度工作計劃，通過組織開展中國GEO系列活動、系列宣傳等工作夯實(shí)國內(nèi)基礎(chǔ)，在國際貢獻(xiàn)上下功夫，在治理理念、公共產(chǎn)品、項(xiàng)目成果、人才培養(yǎng)4個方面著力，以提升中方在GEO中的引領(lǐng)力?！?/p>
歸根結(jié)底還是以科學(xué)目標(biāo)為驅(qū)動
目前，我國已通過研究遴選并啟動了首批國際大科學(xué)計劃培育項(xiàng)目，比如國際月球科研站。
2016年，中國提出國際月球科研站的設(shè)想，它是在月球表面與月球軌道長期自主運(yùn)行、短期有人參與可擴(kuò)展、可維護(hù)的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)施。2021年3月，中俄兩國政府簽署了《關(guān)于合作建設(shè)國際月球科研站的諒解備忘錄》，啟動國際月球科研站的合作。
未來我國如何更多地實(shí)現(xiàn)主導(dǎo)和牽頭？
王楓認(rèn)為，在牽頭選定大科學(xué)工程項(xiàng)目時，無論是以科學(xué)基礎(chǔ)理論突破為導(dǎo)向，還是以產(chǎn)生重大實(shí)際社會經(jīng)濟(jì)效益為導(dǎo)向，都具有重大意義?！皻w根結(jié)底，是要以科學(xué)目標(biāo)為驅(qū)動，以高新技術(shù)的發(fā)展為支撐，實(shí)現(xiàn)合作共贏，造福人類?！?/p>
他指出，要成為牽頭國家，必須具備的條件包括但不限于在相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域占有一席之地，有豐富的科學(xué)研究成果，有足夠的高新技術(shù)成果積累，有堅實(shí)的科學(xué)與工程人才支撐，以及有大量的國際科技合作管理與涉外法律人才。
“但最重要的是，在完成大科學(xué)工程建設(shè)后，如何充分發(fā)揮‘大’裝置的作用，做出系列科學(xué)成果。”王楓說。
