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 實習記者 龔茜 策劃 房琳琳 何屹
國際大科學計劃和大科學工程（以下簡稱國際大科學計劃）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）、國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃、地球觀測組織（GEO）和平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）等國際大科學計劃，積極參與項目分工，并取得了重要突破。
2018年3月，國務院《積極牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程方案》（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，我國進入了廣泛參與、積極發(fā)起國際大科學計劃的大科學時代。
國際大科學計劃有哪些區(qū)別于常規(guī)國際合作項目的特點？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？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計劃的親歷者這一特殊群體，感受他們的歷史責任與使命擔當。
圖為中國研制的PF6超導磁體線圈在法國ITER項目現(xiàn)場吊裝。新華社發(fā)
由學習跟蹤向并行發(fā)展的轉(zhuǎn)變
以SKA為例，這是國際天文界計劃建造并運行50年的世界最大綜合孔徑陣列射電望遠鏡，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目，將極大推動人類在天文觀測和物理等領(lǐng)域的科學研究，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工程之一。作為倡導者、共同發(fā)起者、研制者，中國是SKA建設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多名工程師和科學家共同參與了SKA的設計研發(fā)和科學問題研究，在SKA天文臺國際組織創(chuàng)立和國際規(guī)則制定等事務中發(fā)揮了積極作用。
2017年，中國電子科技集團公司SKA辦公室副主任王楓成功當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建設的參與進入全新階段。
這是我國在參與國際大科學計劃過程中身份邁向新臺階的一個縮影。清華大學地球系統(tǒng)科學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GEO優(yōu)先事項，深度參與GEO重點工作和合作項目，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)實現(xiàn)了20余個工作組中方代表全覆蓋。
白玉琪介紹，當前正在運行的14個工作組中，中方4位專家擔任組內(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）評估兩項重點工作中，僅有中美兩國成功推薦4名代表加入上述專項工作組。
參與這些國際大科學計劃，讓我國在基礎理論研究、重大關(guān)鍵技術(shù)突破等方面逐步實現(xiàn)了由學習跟蹤向并行發(fā)展的轉(zhuǎn)變，進一步積累了我國在工程運行、管理與國際合作等方面經(jīng)驗，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計劃中，中方始終恪守國際承諾，企業(yè)和科研人員勇挑重擔，與國際同行齊心協(xié)力，為計劃和工程的順利推進貢獻中國智慧和中國力量。
2019年9月，中核集團牽頭的中法聯(lián)合體在北京簽訂了ITER主機安裝一號合同（TAC1），這是有史以來中國企業(yè)在歐洲市場中競標的最大核能工程項目合同，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工程項目。
ITER國際組織副總干事羅德隆對記者表示，實際上，中國負責的TAC1現(xiàn)場安裝標段工程很重要、很關(guān)鍵，也很難。
該項目包括托卡馬克主機超導磁體系統(tǒng)、磁體饋線系統(tǒng)等總裝任務，裝配部件數(shù)以萬計，精度要求高、標準嚴苛。
中核工程聯(lián)合體TAC1項目總指揮邰江在接受采訪時表示，其實，有的設備部件重量相當于四架空客A380飛機，對安裝精度的要求極高，需要達到2—3毫米的級別。
“ITER安裝工程中很多操作是全球首次實踐，技術(shù)并不成熟，施工充滿探索性。”邰江介紹，“很多施工程序是不可逆的，上百個復雜的安裝環(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，中國施工團隊榮獲ITER最佳承包商稱號。
ITER總建設師塞爾吉奧·奧蘭迪對中方施工團隊多次給予高度評價，稱該團隊非常出色，無論是安全、質(zhì)量、進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)，總裝機容量近2千兆伏安，是全球范圍內(nèi)首次設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，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)的最初實施階段，SKA中頻天線研發(fā)聯(lián)盟召開會議探討射電望遠鏡天線工作頻段指標，最初將頻段定在14G赫茲。
但在商討過程中，中方從有利于SKA工程項目綜合性價比、實現(xiàn)SKA長遠科學目標以及充分發(fā)揮中方的工程技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢角度出發(fā)，提出把射電望遠鏡天線指標定到20G赫茲，得到聯(lián)盟和國際同行的共同認可。
經(jīng)過多年的投入和準備，中國主導的中頻天線技術(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，中方團隊（中國電子科技集團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)團隊共同推動SKA中頻陣列的建設工作，相關(guān)設備將陸續(xù)部署在位于南非的SKA中頻陣列臺址。
王楓表示，這是SKA目前最大的單筆實物貢獻任務。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，這將是中國對SKA發(fā)展作出的重要貢獻。
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”的準則，在年度獎項設置、秘書處工作評估等重要事項討論中提出“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。
政策引導和制度保障越來越給力
國際大科學計劃界普遍認為，政府和相關(guān)機構(gòu)的支持是組織大科學計劃的關(guān)鍵。政策制定者需要認識到該計劃的重要性，并提供必要的預算和資源。
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的堅定倡導者和貢獻者?！?/p>
我國射電天文研究始于新中國成立之后。進入21世紀，隨著我國綜合國力的不斷增強，射電天文學近年來發(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建設和運行等工作提供人才保障，進一步積累我國在國際大科學工程運行、管理與國際合作等方面的經(jīng)驗，為我國牽頭發(fā)起國際大科學工程提供經(jīng)驗借鑒?！?/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?，這是因為既需要有一支專業(yè)的策劃團隊負責明確目標、制定計劃、預估資源需求和時間框架，還要有高效的項目管理團隊和健全的多方合作機制，確保工作按計劃進行。
南非夸祖魯納塔爾大學（終身）教授、南非科學院院士馬寅哲推動了南非和中國基于SKA的天文合作，并擔任中國—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任教時，就在推動中南雙邊科技合作。當時，我主要把中國年輕的科研人員引進到南非的SKA先導項目來，讓他們直接參與科研、直接上手干活，積累數(shù)據(jù)和處理一手數(shù)據(jù)的經(jīng)驗，以便為今后處理更多天線帶來的數(shù)據(jù)做好準備?！?/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)展目標的最后一步，是到本世紀中葉，培育若干項目，啟動培育成熟項目，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。
在國際機構(gòu)中，參與國之間要在工程建設、運行規(guī)則制定和科學目標實現(xiàn)等方面開展廣泛深入持久的合作，但這個過程其實也充滿著博弈。
王楓說，他多年的親歷反復證明這樣一個事實——競爭與合作始終并存?！案偁幹饕w現(xiàn)在高新技術(shù)研發(fā)與設備研制生產(chǎn)方面。在研發(fā)建設過程中，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)。”
能否“爭第一”取決于對大科學項目宏觀形勢及科學目標的理解，更取決于在國際合作與競爭中，能否主導并提出獨到的具有優(yōu)勢的工程技術(shù)方案，從而滿足大科學項目的建設需求，充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢和作用。
“非常重要的是，要尊重、熟稔并適應普遍認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，王楓反復強調(diào)這一點。
“在SKA建設準備階段，在科技部的領(lǐng)導下，有關(guān)機構(gòu)和專家深入?yún)⑴c了知識產(chǎn)權(quán)、采購等核心基礎政策和流程制定，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之一?！蓖鯒髅鞔_表示，越是有經(jīng)驗的團隊，越能在多邊合作中實現(xiàn)共贏。
中方在參與ITER運行的過程中同樣如此。要協(xié)調(diào)各方共同完成一項極具挑戰(zhàn)的大科學工程，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。在協(xié)調(diào)十余個參與方開展團隊合作時，需要在實事求是和公平公正的基礎上，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并最終達成共識，讓辯論變得“有建設意義”。
國際大科學計劃在實施過程中經(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前面臨的種種客觀問題。
羅德隆表示，ITER項目的大量設備都是全球第一件（FOAK，first of a kind），做起來都是摸著石頭過河，沒有經(jīng)驗可循，存在試錯的可能，對精度的要求又非常高（通常需要達到毫米級），“能取得當前的成績已經(jīng)非常不易”。
羅德隆介紹，ITER國際組織將于2024年向ITER理事會提出實現(xiàn)產(chǎn)生第一等離子體目標的新的基準線。雖然時間有所延后，但總體上ITER項目不存在無法解決的困難，相信計劃將持續(xù)推進。
SKA同樣也面臨延期問題。該計劃第一階段預計大約在2030年前建設完成。馬寅哲說，由于這是大型國際合作項目，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。
科學成果將會“層巒疊嶂般地涌現(xiàn)”
大科學是20世紀50年代國際科技界提出的概念。大科學主要表現(xiàn)為投資強度高、多學科交叉、實驗設施（設備）配置昂貴且復雜、研究目標宏大等，具有多學科、多目標、多主體、多要素等特點，其復雜程度、經(jīng)濟成本、實施難度、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：實物貢獻、人才貢獻和現(xiàn)場安裝貢獻。
羅德隆介紹，中國承擔了ITER項目18個主采購包，在質(zhì)量和進度上都有口皆碑，其中有些設備已經(jīng)開始服役，驗收的效果非常好。中國在實物貢獻上從沒影響到ITER項目的關(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)高度認可。
馬寅哲介紹道，南非依靠MeerKAT（即南非的SKA先導項目）在中性氫巡天、銀河系結(jié)構(gòu)、21厘米宇宙學等領(lǐng)域已做出了成果，但這些只是整個SKA全部運行能力的1%?！耙簿褪钦f，SKA第一階段的科學成果將會層巒疊嶂般地涌現(xiàn)，并遠遠超過目前的MeerKAT所實現(xiàn)的成果?！?/p>
王楓認為，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相關(guān)的高新技術(shù)開發(fā)和設備研制水平有了顯著進步，建立起了“中國智造”的形象，贏得了國際聲譽。
國際合作是實現(xiàn)大科學目標的重要途徑
科學無國界，創(chuàng)新無止境。國際科技合作對于應對人類面臨的全球性挑戰(zhàn)具有重要意義。
“由于大科學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?，“例如，GEO正在推動地球觀測在全球環(huán)境和氣候變化應對行動中發(fā)揮重大作用。這需要環(huán)境學家、氣象學家、經(jīng)濟學家、計算科學專家、社會管理學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、多渠道的科學探索。國際SKA科學工作組目前定了大概8—9個探索方向?！皢蝹€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這樣的大科學項目意義重大?！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，在這個項目上兩國優(yōu)勢互補。
“我從事的是‘橋梁’工作，就是參與對科學數(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是當前全球規(guī)模最大的大科學國際合作工程項目，雖然地緣政治環(huán)境發(fā)生了變化，但ITER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，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行。”蘇明星說。
白玉琪介紹：“今年，中國聯(lián)合主席領(lǐng)導制定了中國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國內(nèi)基礎，在國際貢獻上下功夫，在治理理念、公共產(chǎn)品、項目成果、人才培養(yǎng)4個方面著力，以提升中方在GEO中的引領(lǐng)力。”
歸根結(jié)底還是以科學目標為驅(qū)動
目前，我國已通過研究遴選并啟動了首批國際大科學計劃培育項目，比如國際月球科研站。
2016年，中國提出國際月球科研站的設想，它是在月球表面與月球軌道長期自主運行、短期有人參與可擴展、可維護的綜合性實驗設施。2021年3月，中俄兩國政府簽署了《關(guān)于合作建設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現(xiàn)主導和牽頭？
王楓認為，在牽頭選定大科學工程項目時，無論是以科學基礎理論突破為導向，還是以產(chǎn)生重大實際社會經(jīng)濟效益為導向，都具有重大意義?！皻w根結(jié)底，是要以科學目標為驅(qū)動，以高新技術(shù)的發(fā)展為支撐，實現(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)科學領(lǐng)域占有一席之地，有豐富的科學研究成果，有足夠的高新技術(shù)成果積累，有堅實的科學與工程人才支撐，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，在完成大科學工程建設后，如何充分發(fā)揮‘大’裝置的作用，做出系列科學成果。”王楓說。
