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红船扬帆中国梦

——以史为鉴,知行合一,众志成城,致力于中华民族伟大复兴。

 
 
 

日志

 
 

近距离观摩“国之重器”  

2016-06-14 23:47:43|  分类: 重要新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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近距离观摩“国之重器”

 近距离观摩“国之重器” - 中国近现代史纲要博客 - 中国近现代史纲要博客 (2016-06-14 22:16:32)

近距离观摩“国之重器”

高分1号

高分2号相机结构件

高分4号

国家“十二五”科技创新成就展刚刚落下帷幕,展览以“创新驱动发展,科技引领未来”为主题,共分总况、重大专项、基础研究、战略高技术、农业科技、民生科技、区域创新等10个展区,通过800多件实物、120多件模型、近百项互动项目等,全面系统展示了“十二五”规划以来,我国科技界取得的一批重大标志性科技成果和重要工作进展。

这次展会涉及的产业领域非常广泛,涵盖了有关于国计民生的几乎所有层面,即使走马观花也很难做到把所有项目全部浏览完,从这方面可以看出中国作为全球产业链条最完整的国家,有着巨大的科技创新潜力。在德国提出工业4.0和中国政府开启中国智造-2025的大背景下,这场科技创新成就展更耐人寻味。

这十项领域分别为:

1  尖端工程机械设备制造领域

2  新型工业化建造技术领域

3  复合材料与半导体元器件领域

4  海洋工程应用领域

5  航空工业-大飞机制造产业领域

6  航天产业-卫星观测领域

7  公共卫生领域

8  核电建设领域

9  自然生态修复领域

10 农业科技领域

一、尖端工程机械设备制造领域

此次展示的一些尖端设备属于国家重大科技专项,它们是为了实现国家目标,通过核心技术突破和资源集成,在一定时限内完成的重大战略产品、关键共性技术和重大工程,是国家科技发展的重中之重。

随着我国宏观经济增长转向“中高速”,在市场竞争日趋激烈的今天,产业升级成为关键和必须,我国工业也由此迈向“中高端”,在此过程中各产业将如何发展?从尖端工程机械设备制造领域可窥其一二。

1,地下矿智能乳化炸药混装车—国家高技术研究发展计划(863计划)项目

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就笔者从相关技术领域了解到,国内以往地下矿井开挖工程使用的炸药混装车以铵油炸药车为主,其主要弊端是装药返粉现象较为严重,且铵油炸药抗水性差,不适宜潮湿或淋水炮孔。为解决地下矿高分段大间距无底柱分段崩落采矿法回采爆破上向深孔装药的难题,实现地下矿爆破装药安全、环保、无人化和少人化,研制了地下矿乳化炸药混装车。

基于地下矿开采的实际情况,综合利用电子信息、自动控制、人工智能等技术,对混装车的行走机构、自动寻孔、自动送管、液压系统、计量系统、控制系统等进行了针对性的研究开发和安全设计。

相比于人工装药而言,具有安全、高效、智能等特点,装填上向炮孔深度达40m,满足了“数字矿山”建设的需要。

该项技术对于促进地下矿智能开采技术的发展具有重要意义,应用前景十分广阔。

2,地下智能铲运机—国家高技术研究发展计划(863计划)项目

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地下铲运机作为地下无轨矿运设备的主流机种之一,在地下采矿工作中得到了极广的应用。在地下铲运机铲装作业过程中铲斗的受力情况十分复杂,而操作者只能根据实时观察判断及工作经验进行操纵,因而实际效果与理想作业效率的差距较大。因此,寻求具有人工智能的地下铲运机工作装置的自动控制技术对提高铲运机生产效率是必要而迫切的。

这款智能铲运机正是为了满足复杂操作而研制生产出来的,它实际是一台智能化的地下作业机器人。

3,轻型应急救援高机动装备

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我国幅员辽阔,城乡差异大,基础设施发展不均衡。大型灾害大多发生在偏远地区。大灾、巨灾常常引发道路损毁、交通和通信阻断,给灾害救援带来严峻挑战。绝大部分城市新老并存,老城区街道狭窄,大型装备很难进入,安全隐患极高。

从现场设备的展示可以看出,它是一套一体化综合解决方案,针对的应是我国城乡差异大、基础设施发展不平衡的国情,研发、转化标准化、模块化、高机动的系列装备平台,为不同类型、不同规模的灾害救助提供高效的系统解决方案。

这种利用东风猛士底盘作为基本运载平台的轻型高机动救援系统,展现了我国在利用成熟技术储备上的巨大可操作性,体现出了协同创新、集成创新,整合应急产业领域资源,引导救援装备技术水平不断进步的工业技术实力。

4,EV56低频高精度可控震源“国家863高精度可控震源项目”

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目前,陆上勘探目标已向复杂构造油气藏、地层岩性油气藏、剩余油气藏转移,并成为油田增储上产的重要抓手。其中,叠前深度偏移是解决复杂构造正确成像的重要选择。这项技术要求野外地震数据采集特别重视保护低频成分,尽量向低频端拓展。

作为EV56低频高精度可控震源的研发企业,2013年,东方物探先后在哈萨克斯坦和国内准噶尔盆地、柴达木盆地、苏里格南及内蒙古二连等多个地区使用低频可控震源作业。2014年,东方物探使用低频可控震源实施的准噶尔盆地高密度三维地震采集试验及柴达木盆地高密度宽线采集试验取得成功。这标志着由东方物探成为全球可规模化低频地震勘探的先行者。

在陆地石油勘探领域,中国研发并掌控的相关技术代表着世界最领先的方向。

5,“3000型成套压裂装备研制及应用示范工程”国家重大科技专项

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3000型大型成套压裂装备是为突破我国陆上、海洋、煤层气等勘探开发关键技术,提升我国能源产业自主创新和开发能力,为国家油气需求提供装备保障而研发的。

它是由中国石化石油机械股份有限公司承担,与中国石油大学等8所大学及科研单位合作,自主创新完成的"超高压大功率油气压裂机组研制及集群化应用"项目,不久前荣获国家科技进步二等奖。大型成套压裂装备的问世及应用,构建了完备的压裂装备研发体系,引领了行业发展,提升了我国压裂装备研发水平,标志我国压裂装备研制水平跻身世界领先行列。

3000型成套压裂装备研制及示范应用工程主体设备型式包括SYL3000型压裂泵装置、SHS20型混砂车、压裂仪器车、3000型成套压裂装备联机试验等6种主体设备的型式。

二、新型工业化建造技术领域

当前我国建筑业发展环境将发生深刻变化,长期积累的深层次矛盾日益突出,粗放增长模式已难以为继,建筑产业现代化的转型升级涉及理念的转变、模式的转型和路径的创新,必须按照构建现代产业体系的本质要求,以转变到新型工业化发展方式为主线。

用最基本的产业化工业化思维和前提来理解我国的建筑产业现代化发展,必须走新型建筑工业化之路。

1.保障性住房项目工业化建造技术

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随着我国保障性住房的大量建设,传统城市住宅建设方式落后的问题也逐渐凸显出来。在各类保障性住宅中,公共租赁住房成为建设重点,在大规模公共租赁住房建设中,提高设计水平,规范公共租赁住房建设,以标准化设计、部品化生产与工业化建造实现保障性住房投资和住宅全寿命期使用费用的平衡,成为公共租赁住房可持续发展模式的关键所在。

保障性住房项目工业化建造技术主要包3个部分。

1 标准化设计

2 部品化生产

3 工业化建造技术集成

这项技术最大的亮点就是建造速度极快,比如31层的住宅楼只用4天就可以建造完成。效率是传统建造技术不可比拟的。

新型工业化建造保障性住房方式的兴起,将有效解决城镇化进程中中低收入的城镇居民和进入城市农民的住房难问题。在新型工业化中保障房建造面临的重要问题包括房地产开发商和政府的利益问题、通用体系和专用体系选择问题、工厂化生产方法选择问题等。

建筑产业现代化是以新型建筑工业化为核心,充分运用现代科学技术和现代化管理模式,将房屋建造全过程联接为完整的一体化产业链,实现开发建设、设计研发、生产加工、施工装配、咨询服务等全产业链协同发展,从而全面提升建筑工程的效率、效益和质量。

新型工业化建筑与传统建筑相比有很大优势,在工厂制作预制构件的生产方式很大程度上避免了在现场生产的浪费,大量节约建筑材料和能源消耗,而且还可以提高构件精度和构件生产效率,在提倡可持续发展和发展绿色建筑的背景下,新型工业化建筑已经成为我国建筑业的发展方向。

三、复合材料与半导体元器件领域

1,碳纤维复合材料

用于“重点型号”的国产ZT7H碳纤维性能已经和美军F-22战机采用的IM7碳纤维材料相当。所谓重点型号,展示方没有写明,但是现场摆放的模型是J20。

江苏省高强中模(T700)级碳纤维工程中心和“常州市碳纤维高技术研究重点实验室”,建有两条800吨级的原丝生产线,国内首条百吨规模国产化高强型碳纤维生产线,并实现了稳定批量生产,一条20吨级石墨纤维生产线,拥有全部的自主知识产产权。公司先后承担国家863计划3项,省成果转化1项,2014年负责起草了2项国家标准。产品涵盖军民两用的T300级、T700级、T800级及高模量石墨纤维,

从网上公开资料可以查到ZT7H碳纤维通过XX工程A状态01~05架装机评审,各项性能满足指标要求,综合性能优于同类纤维,填补国内型号应用的空白。ZT7H织物通过由611所组织的材料许用值评审,复材性能全面达标,进入工程应用阶段。

2,半导体元器件—氮化镓(GaN)产业链

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氮化镓材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点,是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料,并与SIC、金刚石等半导体材料一起,被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。

一片2英寸的氮化镓晶片可以生产出1万盏亮度为节能灯10倍、发光效率为节能灯3-4倍、寿命为节能灯10倍的高亮度LED照明灯;也可以制造出5000个平均售价在100美元以上的蓝光激光器;氮化镓晶片还可以被应用在电力电子器件,使得系统能耗降低30%以上;它也将是未来微波通信的核心材料,并使得同样面积的微波基站传输覆盖面积比目前至少提升一倍以上。

氮化镓芯片在军事领域有着极其重要的应用,尤其是在大功率主动相控阵雷达上是最基础的核心部件。美国国防高级研究计划局(DARPA)负责微系统技术的副局长马克·罗斯克曾说,基于氮化镓(GaN)材料制造的芯片,其可靠性和生产量已经达到相当高的程度,因此可以大量采用新一代的氮化镓电路取代原来的砷化镓(GaAs)电路处理器。典型的案例就是美国海军新一代舰载主动相控阵雷达AMDR项目取代洛马公司SPY-1相控阵雷达,AMDR采用GaN技术。

从此次科技成果展上可以看出,我国在氮化镓产业链领域发展极为迅猛,即使美国一直在阻挠中国获取相关技术,但依然没能阻止中国在此领域的进步。

3,石墨烯复合材料

石墨烯自2004年曼彻斯特大学Geim等成功制备出以来,因其独特的结构和性能,颇受物理化学和材料学界的重视。

石墨烯是目前自然界最薄、强度最高的材料,强度比钢材高200倍;同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它具有非常好的导热性、电导性、透光性,而且具有高强度、超轻薄、超大比表面积等特性,广泛应用于锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等方面。

目前中国石墨烯制造已处于世界领先地位。

四、海洋工程应用领域

海洋工程以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的,主要内容可分为资源开发技术与装备设施技术两大部分,工程种类可分为海岸工程、近海工程和深海工程等3类。

由于中国的对外贸易,能源输送高度依赖于海洋,所以国家对于海洋相关领域的投入越来越大,尤其是在海洋工程方面,一直大力支持此领域的科技研发和应用。

在深海工程方面,中国取得了瞩目的成绩,一个形象的比喻就是“海底总动员”。

《全国海洋观测网规划(2014—2020年)》指出建设海洋观测网是提高我国海洋综合实力、实施海洋强国战略一项重要的基础工作,对于促进海洋科学研究、提高海上突发事件应急响应能力、保障和促进沿海地区经济社会发展、维护国家海洋权益具有重要作用。

1,舰载无人机海洋观测系统

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船载无人机海洋观测系统。是针对特定区域海洋观测需求,以海洋环境和海上目标机动快速监测为目标,研制船载基于无人机平台的观测系统,重点在于小型化、低功耗测量技术和无人机平台传感器适装及配平集成技术。系统具有实时监测、通信和自主飞行能力。

此次展出的是已经广泛应于国家海洋观测作业的无人旋翼机,它搭载了一部微型合成孔径雷达。

微小型合成孔径雷达(MiniSAR)系统是在满足分辨率、作用距离、测绘带宽等条件下,实现系统超小型化、轻量化、低功耗和高集成度,以适应低速小型无人机、侦察车辆及高速弹载平台等,满足使用需求。

微小型合成孔径雷达(MiniSAR)系统应用于无人机载平台,由于其体积小、重量轻、功耗小、起降灵活机动,可以实现对重点区域、突发事件作出快速反应和高效侦察,能发现隐蔽和伪装的目标,如识别伪装的导弹地下发射井、识别云雾笼罩地区的地面目标等;可以实时有效的侦察自然灾害,如地震、洪涝、海洋漏油、河道污染等;可以应用于常规军事侦察与环境、海洋、海岛的监测等。

美国曾经研制出微型合成孔径雷达的重量不足13.6千克,重量是"捕食者"无人机现使用的SAR的四分之一,而体积仅是后者的十分之一。该雷达具有与大型SAR许多相同的功能,可以在各种天气下,在夜间以及沙尘暴中提供高分辨率的(0.1米)图像,唯一不同之处在于大型SAR由于其天线长、发射机功率高,探测距离可以达到35千米,而与之相比较,微型合成孔径雷达却只有15千米的探测距离,但这一指标已完全满足小型无人机的需求了。这项新技术中涉及到机械设计、数字小型化、RF小型化以及导航等关键技术。

据闻,中国自主研发的微型合成孔径雷达技术与美国同步。

2,海洋环境智能综合监测平台

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我国逐步加强海洋环境监测领域的技术发展,积极创建全海域、全方位、全天候、全自动、多要素的立体监测系统。

这次展出的是在海岸线机动部署的基于海洋表面进行实时数据采集的数字化网络系统。

3,深海海底观测网试验系统

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自主航行潜水器组网观测关键技术是我国深海观测的技术系统重要组成部分。以研究水下移动观测系统智能控制、多水下移动平台协同通信、导航、定位及协作观测技术,开发水下移动平台组网观测控制软件,形成相关技术标准,完成组网观测系统海上试验为目的。

这套系统包含了“海燕”号水下滑翔机。

2014年,它曾在南海北部水深大于1500米海域通过测试,创造了中国水下滑翔机无故障航程最远、时间最长、剖面运动最多、工作深度最大等诸多纪录,一举打破国外对我国的技术封锁。

它融合了浮力驱动与螺旋桨推进技术,不但能实现和AUV一样的转弯、水平运动,而且具备传统滑翔机剖面滑翔的能力(即进行“之”字形锯齿状运动)。

它的最大航程1000公里,目前已具备水下滑翔机产品定型与批量生产条件,可适应不同用户需求。

已在南海部署、针对海底活动目标信息采集的首套“水下监测网系统”沙盘模型

4,中国的深潜家族—深潜设备集体亮相

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“海马号”无人遥控潜水器

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潜龙2号”自治潜水器

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“蛟龙号”载人潜水器

4500米潜水器TC4钛合金载人舱球壳

这里主要提一下“海马号”:

“海马号”4500米无人遥控潜水器系统(简称“海马”号ROV)是国家863计划海洋技术领域支持的重点项目,是我国迄今为止自主研发的下潜作业深度最大、国产化率最高的深海强作业型潜水器系统。它达到国外同类无人遥控潜水器技术水平,这是我国深海高技术领域继“蛟龙号”之后的又一标志性成果,在我国深海技术装备研发领域具有里程碑式意义。

近距离观摩“国之重器”

2014年2-4月,“海马”号搭载作业母船“海洋六号”实施了3个航段海上试验,先后17次下潜,3次到达南海中央海盆最深处4502米水深的海底进行作业试验,通过近百项技术指标的现场考核。海试结果表明:“海马”号无人深潜器具有优良的深海作业能力,达到了在4500米深海海底作业的各项技术性能设计要求,通过了863计划海洋技术领域办公室的海试验收。

为什么选择4500米这个深度,因为它是中国南海中央海盆的深度,更是一个具有中国海域特点的深度。这一深度,可以覆盖我国南海98%的海域,以及国际海底富钴结壳资源富集区和绝大部分的热液硫化物富集区。研制这一深度级别的深海运载和作业设备,能够满足我国绝大部分深海探测和作业的相关需求。因此,研制4500米级无人遥控潜水器,提升我国深海装备技术水平,摆脱深海装备技术受制于人的被动局面,实现我国在大深度无人遥控潜水器自主研发领域“零的突破”,成为我们海洋科技研发的重要任务。

这些深潜设备都先应用于南海,可以看出中国对于维护中国南海主权,开发利用的决心。

5,深海钻探设备

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海牛号海底多用途钻机

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贪吃蛇钻井系统

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南海海底油田建设模型

海牛号海底多用途钻机是我国自主研发的“海底60米多用途钻机”,已在南海完成深海试验。标志着我国深海钻探技术从此与美、德、澳三国并驾齐驱,成为世界第四个掌握此项技术的国家。

这“60米”意义非凡。因为“它是在3100米以下的深海海底钻探,包括到复杂海况下钻机收放、姿态调整、耐压密封、自动测控等多种技术。其次,这‘60米’还意味着我们国家自主具备了深水海底取样能力。”

贪吃蛇钻井系统,它是我国自主研发的旋转导向系统和随钻测井系统,已在渤海完成钻井作业,这两项技术可以引导钻头像“3D贪吃蛇”一样在地下几千米坚硬的岩石里自由穿行,准确命中油藏。这两项技术代表着当今世界钻井、测井技术的最高水平,我国在这两个技术领域打破了国际垄断,成为全球第二个同时拥有这两项技术的国家,中国海洋石油总公司也成为全球第四、国内第一个同时拥有这两项技术的企业。

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目前,全球超过40%的定向井采用旋转导向系统钻成,其优势在于能够实时控制井下钻进方向,实现类似于“3D版贪吃蛇”的钻具运行轨迹调整,从而一趟钻贯穿分布在“三维”区域内的目标地层——甚至可以让直径0.2米的钻头在0.7米的薄油层中横向或斜向稳定穿行,实现一趟钻“横向”移动1000米的长距离作业。这种精准制导,对降低开发成本、最大化开发油气田资源具有重要价值。

于研发难度大,多年来这两项技术一直被美国的三家油田技术服务公司垄断。在“国家863计划”的支持下,中国海油旗下控股公司中海油田服务股份有限公司,开始自主研发旋转导向钻井和随钻测井两套系统,历经艰辛探索,终于突破技术瓶颈,形成了具备自主知识产权的商标、系统技术和装备体系。贪吃蛇系统研制的成功,这标志着我国在油气田钻井、测井尖端技术领域打破了国际垄断,有望大幅降低国内油气田开发成本,并为中海油服参与国际高端油田技术服务市场竞争增添重量级砝码。

海洋石油981深水半潜式钻井平台,一般被大众称为“南海981“,已为大众所熟知。近年来,中国在南海海底油田建设上大力投入,这次展示了油田建设模型。

笔者学识有限,所以在这个领域就不在赘述。曾看到有一道数学题,顺便拿上来给大家看看。

“我国目前的深海取油技术已进入世界先进行列.今年5月,我国在南海3000多米的海底建造的深海油田成功投入生产.如果工作人员身穿表面积约为2m2的潜水服下潜到水下3000m进行作业,那么他受到海水的压强为_______Pa,潜水服承受的海水压力为_________N.(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)”

答案分别为: 3.09×107, 6.18×107.

五、航空工业-大飞机制造产业领域

1. 运20大型运输机

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运-20运输机,是中国自主研发的新一代喷气式重型军用运输机,通过不断媒体曝光,也早已为大众所熟知。

这次参展带来了Y20大型运输机的主起落架实物。为提高大型运输类飞机的道面漂浮性,其起落架结构多选用多轮多支柱式结构布局。

大型运输机的起落架设计具有以下特点:

结构布局复杂,零件尺寸超大;

起落架长寿命要求促使新材料、新工艺广泛应用;

钛合金、超高强度钢等先进材料加工难度大;

主承力构件采用焊接结构或整体结构。

此项技术的难度决定世界只有屈指可数的几个国家掌握。

2. C919大型结构件3D打印技术

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激光增材制造(激光3D打印)已经广泛应用于航空制造领域。C919大客翼身组合体大部段在核心制造技术上实现了多项突破:首次在国产机型上采用激光成形件加工中央翼缘条,首次采用铝锂合金材料加工机身蒙皮,采用20mm超厚机翼蒙皮数控喷丸成形技术、17m机翼折弯长桁加工技术等。

激光成形钛合金中央翼缘条由西安铂力特激光成形技术有限公司制造。该零件采用了激光增材制造技术(即3D打印技术),最大尺寸3070mm,最大重量196Kg的左上缘条。商飞官方评价为:综合性能优于锻件;330MPa载荷下开孔疲劳循环次数大于106(高于锻件5倍);强度一致性显著优于美国波音公司标准。

六、航天产业-卫星观测领域

1,高分辨率对地观测系统—高分系列对地观测卫星

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高分1号

高分2号相机结构件

高分4号

高分辨率对地观测系统,它是国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中确定的16个重大专项之一,高分专项建设目标如下:

1、建设基于卫星、平流层飞艇和飞机的高分辨率先进观测系统,与其他观测手段结合,形成全天候、全天时、全球覆盖的对地观测能力;

2、整合并完善地面资源,建立数据与应用专项中心;到2020年,建成我国自主的陆地、大气、海洋先进对地观测系统,为现代农业、防灾减灾、资源环境、公共安全等重大领域提供服务和决策支持,确保掌握信息资源自主权,促进形成空间信息产业链。

从目标中可以看到未来几年国家对遥感领域的宏伟目标,尤其是卫星的重视程度尤其突出,计划研制和发射7~9课对地观测卫星。

尤其是高分4号卫星是地球同步轨道卫星,在时间上非常有优势,在气象、应急救灾等方面都有很高的应用价值。在环保领域,也能真正实现“实时”监测的目标。

2,吉林一号,吉林一号商业化组星

从公开媒体报道的消息,大众一般熟知的是“吉林一号”商业卫星组星。她是民用领域应用的卫星

“吉林一号”商业卫星组星包括1颗光学遥感卫星、2颗视频卫星和1颗技术验证卫星,工作轨道均为高约650公里的太阳同步轨道。其中,吉林一号光学A星是我国首颗自主研发的高分辨率对地观测光学成像卫星,具备常规推扫、大角度侧摆、同轨立体、多条带拼接等多种成像模式,地面像元分辨率为全色0.72米、多光谱2.88米,可为国土资源监测、土地测绘、矿产资源开发、智慧城市建设、交通设施监测、农业估产、林业资源普查、生态环境监测、防灾减灾、公共应急卫生等领域提供遥感数据支持。

它的功能强大之处在于可以实时监测大气层内的空中,地面,水面移动目标。

吉林一号的非商业型号,卫星平台要比“吉林一号”商业卫星组大一些,到目前还没有公开解密,笔者根据性能分析,它就是为中国弹道导弹打航母提供航天侦查,对大洋里的航母战斗群实时定位的卫星。

七、公共卫生领域

2003年的非典,大多数中国人还记忆犹新,此后国家为应对突发公共卫生事件,设立专项研发相关技术装备。

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此次展示的是一种突发急性传染病防控队装备系统,有卫生防疫车、应急指挥车、采样车、运水净水车、油电保障车、生物安全检验车、高原炊事车、野外宿营车、人员运输车和宿营帐篷,油电保障车在进行供电时,电源输出端通过电缆连接运水净水车、生物安全检验车等。涵盖传染病生物样本采集、处理、检测及勤务保障等多个环节,以车载、便携、手持等多种形式实施突发急性传染病防控装备保障,大幅提高国家应对新发突发传染病等公共卫生事件的快速反应能力和应急处置能力。

八、核电建设领域

1,CAP1400型压水堆核电机组

建成压水堆重大专项CAP1400示范工程核电站,是我国三代核电技术自主创新的标志,同时也是三代核电技术创新发展不可或缺的试验、验证平台。

CAP1400型压水堆核电机组,指的是在消化、吸收、全面掌握我国引进的第三代先进核电AP1000非能动技术的基础上,通过再创新开发出的具有我国自主知识产权、功率更大的非能动大型先进压水堆核电机组。

之前,AP1000是引进美国西屋公司在已开发的非能动先进压水堆AP600的基础上开发了AP1000。

CAP1400示范工程核电站的开工建设说明中国在核电建设领域消化吸收能力非常强,据悉,CAP1400技术在南非、土耳其等国家核电市场开发工作取得了积极进展。国家电投与南非相关政府部门和企业在核电人才培训等方面开展了大量合作,并和西屋公司共同与土耳其方签署了土耳其第三核电厂建设的排他性合作备忘录,将组成联队为土耳其建造“2太AP1000+2台CAP1400”的核电项目。

2. 60万千瓦高温气冷堆核电站

具有第四代核电技术特征的先进反应堆

我国的高温气冷堆的研究发展工作始于20世纪70年代中期。1992年,作为863计划能源领域的重点项目,确定在清华大学核研院建一座10兆瓦高温气冷实验堆(HTR-10),其热功率为10兆瓦。2000年12月,HTR-10建成并首次临界成功。2007年1月,由中国华能集团公司、中国核工业建设集团公司、清华大学各出资47.5%、32.5%和20%共同组建华能山东石岛湾核电有限公司。2011年3月1日,高温气冷堆示范工程项目核准报告顺利通过国务院办公会议批准。2012年12月9日,高温气冷堆示范工程第一罐混凝土浇筑,标志着项目正式开工建设。计划到2017年,石岛湾高温气冷堆将建成发电。

这将是1986年切尔诺贝利核事故后世界上第一个建造的、具有固有安全特性的商用新型核电站。“石岛湾高温气冷堆发电效率不低于40%,机组可利用率不低于80%,设备国产化率不低于75%,达到第四代核能系统的核安全目标,标志着我国的高温气冷堆技术已走在了世界前列。

九、节能减排与自然生态修复领域

以科学技术推进中国的环境保护是解决生产需求与环境需求矛盾的必由之路。

中国正计划对电力装机占比达60%的煤电行业实施全面的升级改造,以取得治霾、减排的双重效果。

2015年国务院常务会议,决定全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造,大幅降低发电煤耗和污染排放。

会议决定,在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克、新建电厂平均煤耗低于300克,对落后产能和不符合相关强制性标准要求的坚决淘汰关停,东、中部地区要提前至2017年和2018年达标。改造完成后,每年可节约原煤约1亿吨、减少二氧化碳排放1.8亿吨,电力行业主要污染物排放总量可降低60%左右。

近距离观摩“国之重器”

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在展示项目里,神华CCS示范项目取得了CO2捕集与封存的重大创新:首次实现煤制油高浓度CO2捕集与封存全流程集成工业化系统的示范;首次将压裂增注引入CO2咸水层封存;实现了CO2在深部岩层中的封存,为探索这种分布广泛地层的封存能力提供了宝贵经验;开发并掌握了低孔、低渗地质条件下注入参数的确定方法;开创性实施了分层注入、多层统注、分层检测方案;开发了在裂缝介质中和多层统注下CO2的运移扩散模拟技术。

神华CCS示范项目的成功实施为我国积极探索二氧化碳地质封存的技术集成、挖掘二氧化碳资源化利用的潜力,推动国内研发和示范工作,以及完善CCUS(碳捕集、利用和封存)技术,将在保护生态环境等各方面产生积极而深远的影响。

发展生态修复技术的目的,是使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展;主要指致力于那些在自然突变和人类活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作,恢复生态系统原本的面貌,比如砍伐的森林要种植上,退耕还林.让动物回到原来的生活环境中。

在生态修复的研究和实践中,涉及的相关概念有生态恢复(Ecological Restoration)、生态修复(Ecological Rehabilitation)、生态重建(Ecological Reconstruction)、生态改建(Ecological Renewal)、生态改良(Ecological Reclamation)等。虽然在涵义上有所区别,但是都具有“恢复和发展”的内涵,即使原来受到干扰或者损害的系统恢复后使其可持续发展,并为人类持续利用。

广义水土保持生态修复的技术方法包括

(1)退化坡面生态系统生态修复

(2)退化河流生态系统生态修复

(3)内陆河流域退化绿洲生态系统生态修复

(4)退化水库生态系统生态修复

(5)退化矿山生态系统生态修复

十、农业科技领域

农业伴随人类社会发展近万年,至今已发生了几次深刻的变革,尤其是当今的农业产业,其显著特征为:

以现代化基础设施、现代化农机具等现代物质条件为重要保障的规模化农业。以生物技术、信息技术等高新技术为主要动力的科技化农业。

以产加销、农工贸紧密衔接统一为特征的产业化农业。

以多渠道、全方位的社会化服务体系为支撑的社会化农业。

从单一的生产功能向生产、生态、文化传承、休闲观光等多功能转变为目标的多元化农业。

从科学技术角度讲,当代农业生产也在走向智能化。

1. 转基因农作物推广应用

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转基因食品在中国的民间推广一直受到重重阻碍,但是国家在农业生产领域推广转基因技术一直坚持,因为这是农业技术的发展方向之一。

国务院2008年批准设立了转基因重大专项,支持农业转基因技术研发,我国科研人员克隆了100多个重要基因,获得1000多项专利,取得了抗虫棉、抗虫玉米、耐除草剂大豆等一批重大成果,我国自主基因、自主技术、自主品种的研发能力显著提升。

国家主席习近平在2013年农村工作会议上的讲话要求“占领转基因技术的制高点”。讲话内容到2014年才被披露。2015年中共中央一号文件中关于转基因技术的表述是:“加强农业转基因生物技术研究、安全管理、科学普及”。2016年一号文件中的表述为:“加强农业转基因技术研发和监管,在确保安全的基础上慎重推广”。

2,东方红LW4004无级变速重型拖拉机

拖拉机因为其性能和作用在路面不平整的环境下作业,它的动力要求就要很强,扭矩很大,适合差的路面上工作,很难应用无级变速技术,因为无级变速的扭矩是用离合咬齿,甩块完成的。重型拖拉机所带工作装置匹配合理性所需的速度段很多,通常达到64挡位之多,是普通汽车无法比拟的,所以研制无级变速拖拉机是工业机械领域的尖端技术。从20世纪90年代中期,Fendt公司生产出第一台装用Vario型无级变速传动系的拖拉机产品以来,无级变速拖拉机技术发展时间已有近20年了。在此期间,这一技术在世界拖拉机领域内就没有停止过产品的研究和发展,此项技术之前一直被国外垄断,直到东方红LW4004无级变速拖拉机的研发成功才改变了中国无级变速拖拉机应用领域只能依靠进口的局面。

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东方红LW4004无级变速拖拉机是国家科技部“‘十二五’科技支撑计划”中的重要项目成果,自2011年立项以来,中国一拖完成了CVT产品的设计开发、试制、相关试验等工作,并在2014年底完成验收。在研制过程中,中国一拖突破了无级变速传动系、智能化控制管理系统等多项重型拖拉机关键核心技术,填补了多项国内技术空白,有力地推动了我国农机行业技术进步。

3,智能LED植物工厂

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智能LED植物工厂被国际普遍认为是土地利用和农作方式的颠覆性技术,可大幅提高作物产能,是21世纪解决人口、资源、环境问题的重要途径。

该技术根据植物对不同光谱的“偏好”,选择相应的LED灯取代阳光作为光源,进行24小时不间断光照,可对植物工厂内的温度、湿度、光照、气流、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素作实时自动监控,从而确保光合作用的最大效果。与传统种植模式相比,其土地利用率高,操作省力,机械化程度高,产品安全无污染,营养价值大大提高,单位面积产量可达露地的几十倍甚至上百倍。

智能LED植物工厂的应用范围非常广泛,基于模块化的可调配式生产空间,对于城市化加速的中国而言,市场推广大有可为,可以高效利用城市废弃的闲置空间进行生产,比如迁移的工厂等。现在在南海岛礁已直接应用方便了驻守那里的军民。在今后的航天领域也具备很好的拓展性,对于外太空开发而言,智能LED植物工厂可以提供不断提供食材,有助于解决航天员在太空长久在生活的问题。

行文至此,对于此次十二五”科技创新成就展,最大的个人感受就是,中国是个现代文明国家,这个衡量标准就是看政府是否把科技促进生产力发展作为政府工作的指导方向和社会进步的核心牵引力,而不是仅从表面实行的国家制度去考量。以这个标准去评判世界大多数国家,就会发现,还有很多国家没能进入到现代文明国家之列,有的国家甚至从现代文明国家倒退回去。

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