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从移植到自培“牛顿树” 上海计量支撑科创中心建设

摘要:前不久,触动牛顿科学灵感的苹果树枝条,从英国艾萨克-牛顿庄园漂洋过海,在上海嫁接成功,今年深秋有望移植到科学会堂。

不久,触动牛顿科学灵感的苹果树枝条,从英国艾萨克-牛顿庄园漂洋过海,在上海嫁接成功,今年深秋有望移植到科学会堂。

  其实,牛顿苹果树早在1986年就已落户上海,当时华东国家计量测试中心宜山路基地落成,原美国国家标准局向中心赠送了一棵牛顿苹果树的亲本。

  30年后的今天,这颗苹果树首次开花,对于正在打造具有全球影响力科创中心的上海而言,更是意义深远。因为计量被视为科学的基础,任何科技成果的创新,只有在量化之后才能付诸实施。放眼全球,科技水平发达的国家或地区,无一不有雄厚的计量科学在支撑。而上海恰是因为在计量科学上的“开花结果”,才有了传承工业革命创新精神的勇气,有了成为科创策源地的雄心。如今,上海正在为培育属于自己的“牛顿树”而努力。

  “终极标尺”上海独占两把

  提起计量,大多数人会联想到电子秤。其实,计量科学远比这高精尖,小到微纳米级别的芯片、大到进入宇宙的运载火箭,离开计量,都要“跑偏”。

  形象地讲,计量科学就像一把“标准尺”,衡量一个参数准不准,就要用到它,而要体现国家或地区的计量水平,要看谁的尺更精准。不如别人精准,只能带着尺到别人那里校准。谁控制了“终极标尺”,万国来朝并非臆想。

  像这样的“终极标尺”,上海就有。上海市质监局副局长季晓烨告诉记者,绝大多数我国范围内的“终极标尺”都在中国计量院,每个领域全国仅此一把,散落在全国各地的不超过6把,上海就拥有“超高压力基准装置”和“镜向光泽度国家基准装置”两把。季晓烨举了个例子,“天宫一号”的成功发射,离不开运载火箭的正常运转,在火箭的身上装着的压力传感器,专门记录火箭在飞行过程中的压力变化,为保证压力传感器分毫不差,就需要超高压基准装置来校准。更进一步讲,航空器、潜水艇、大飞机……只要是全国范围内涉及超高压传感器的相关项目,都要到上海这把“标尺”上过一把。

  据介绍,上海目前已建有2项国家计量基准、1624项计量标准,其中有7项达到国际水平,60项达到国内领先水平。这些“标尺”,基本形成了覆盖上海并服务华东的量传溯源体系。

  大飞机测量设备“家门口”校准

  在民用大飞机项目中,中国商飞公司的C919大飞机举世瞩目。然而总装并不轻松,飞机部件来自全球近万家企业,有数十万个零部件,加之机头、机翼、机身和机尾等部件体积庞大,要把这些部件丝毫不差地拼装起来,离不开激光扫描仪、激光跟踪仪、大型轮廓仪等大尺度测量设备。然而受制于国内技术水平,以前这些设备的定期校准,都要跑到国外去做,耗时又费钱。

  在了解到国产C919大飞机总装面临超大几何尺寸测量仪器在国内无法进行量值溯源的问题后,市计测院组织科技人员,自行研制建立了世界第三套、我国第一套50米超长基线场,可以为我国大飞机制造、大型船舶制造提供大几何尺寸计量校准。为保证校准的精确性,该基线场还设计了精密的温度传感器,让实验场内温度的均匀性、稳定性不发生大的波动,温差始终控制在0.2℃以内。

  “刚造好时,我们以为能服务的对象很少,没想到客户源源不断,许多本来在海外疲于奔命的建筑工程、重大装备制造企业都直呼‘找到了组织!’。”市计量测试技术研究院院长邵力表示,为进一步支撑民用大飞机项目,上海目前正在筹建国家民用飞机产业计量测试服务中心,提供技术研发、量值溯源服务。

  抢占世界计量话语权高地

  就在5月上旬,上海市质子重离子医院正式开业,标志着上海肿瘤放射治疗从“光子时代”进入全球顶尖的“粒子时代”。这样的技术,对计量有着极为苛刻的要求——质子对癌症的区位聚焦,若是量多了,会对人体带来损害;量少了,治疗效果就不到位。

  “质子和重离子都是微小的带电粒子,属于核医学领域,这里面涉及到的计量问题,上海正在探索。”邵力透露,许多医院涉及的核诊断设备,市计量院已经承担了大量量子溯源的工作。

  上海正在大力推进建设具有全球影响力的科技创新中心,包括核医学领域在内的计量科技作为技术发展的基础,正被广泛应用和服务于科技创新。据透露,上海正在攻克一批与产业升级和城市可持续发展密切相关的量传溯源技术难题,这份“对手”的名单上,既包括微纳米等极小量、大数据等极大量的计量难题,也包括民用航空、重大装备制造等产业的关键技术难题。此外,随着科技的发展,例如“瘦肉精”、转基因食品等涉及医学、生物领域的计量标准问题也逐渐凸显出来。

  “要建成具有全球影响力的科创中心,必须攻占全球科学前沿和新兴产业制高点,突破高新技术由低端向高端转变的量传溯源瓶颈。”季晓烨透露,下一步,上海将建立多个对科创中心建设具有支撑作用且达到国际先进水平的基准级国家计量标准,在电子产业、生物医药、医学等领域建立核心竞争力。同时,国家汽车产业计量中心、国家核电仪器仪表产业计量测试服务中心、国家大尺度复杂几何测量实验室等国家级的计量平台也正在筹划建设,有望在“十三五”期间露面。届时,上海不仅有众多“终极标尺”,还将有多个国际水准的计量平台和实验室,与世界各国先进的“终极标尺”一决高下,进而抢占世界计量话语权高地,吸引全球的科创企业慕名而来。

编辑:王晓鹏

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