在能源探索领域,中国正朝着实现可控核聚变的目标稳步迈进。可控核聚变装置因能模拟太阳的聚变反应,为人类提供近乎无限的清洁能源,被形象地称为“人造太阳”。太阳的能量源于其内部氢原子在极高温度和压力下聚变成氦原子并释放巨大能量,“人造太阳”便是要复刻这一过程。其中,“托卡马克”装置是实现受控核聚变的一种有效方式,它如同一个螺旋形的“磁跑道”,能将高温等离子体牢牢锁住,从而达成核聚变目的。这种能源形式安全、清洁且原料丰富,例如海水中氢的同位素氘和氚,一升海水提取的氘聚变产生的能量就相当于300升汽油。
中国在核聚变研究方面起步于20世纪70年代,当时万元熙等老一辈科学家面临诸多困难,他们用生活物资换回国外装置,在简陋的实验室里手工制作线圈、进行改造升级。经过多年努力,2006年,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所成功自主建成了全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)。这个形似巨罐的装置拥有20多个子系统、近百万个零部件,掌握核心技术200多项,集“超高温”“超低温”“超强磁场”“超高真空”“超大电流”等极端条件于一身。近年来,EAST实验不断取得突破,屡破世界纪录。2025年1月,它实现了“亿度千秒”高质量“燃烧”,首次在实验装置上模拟出未来聚变堆运行所需环境;同年3月,位于四川成都的“中国环流三号”人造太阳首次实现原子核和电子温度均突破1亿摄氏度,标志着中国可控核聚变技术取得重大进展。
不过,要造出真正有实用价值的“人造太阳”,中国还有很长的路要走,反应堆配套设备的打磨与核心技术的精进同样重要。在春晚合肥分会场中,夸父雕像的巨手击掌场景令人印象深刻,这座雕像位于“夸父”大科学装置园区——聚变堆主机关键系统综合研究设施,这里是下一代“人造太阳”核心部件的研制地。在“夸父”园区11号厂房的巨型穹顶下,一个形似八分之一“橘子瓣”的真空室静静放置,未来八个“橘子瓣”将精准拼接,构成下一代“人造太阳”的核心舱室。紧凑型聚变能实验装置(BEST)目前正在主机组装阶段,其建设现场曾因酷似科幻电影中的“行星发动机”而备受关注。预计2027年底建成后,它将实际演示氘、氚等离子体“燃烧”,有望在2030年前后看到“核聚变点亮的第一盏灯”。
在天文探索领域,中国科学家也取得了令人瞩目的成果。为了破解宇宙起源演化、物质能量循环等科学谜题,探索遥远暗弱的天体与结构至关重要。我国科学家基于计算光学原理与人工智能算法,开发出天文AI模型“星衍”,该模型能够解锁暗弱天体信号,探测到超过130亿光年的星系,并获取目前国际已知探测最深的深空影像。这一成果于2月20日凌晨在线发表于相关学术期刊。暗弱天体蕴含着理解宇宙起源与演化的关键信息,但天光背景噪声与望远镜的热辐射噪声叠加会对暗弱天体信号形成干扰,这是探秘宇宙的一大难题。
清华大学自动化系戴琼海教授、天文系蔡峥副教授、自动化系吴嘉敏副教授等带领团队,自主研发出星衍模型。该模型可解码空间望远镜的海量数据,且兼容多元探测设备,有望成为通用深空数据增强平台。“星等”是为天体亮度划分的等级,数值越大,天体越暗。研究显示,将星衍应用于詹姆斯·韦布空间望远镜,其覆盖波段可从可见光(约500纳米)延伸到中红外(5微米),深空探测深度提升1个星等,探测准确度提升1.6个星等,相当于将空间望远镜等效口径从约6米提升到近10米的量级。团队利用星衍发现了超过160个宇宙早期候选星系,这些星系存在于宇宙大爆炸后2至5亿年,而此前国际上仅发现50余个同时期星系。星衍的“自监督时空降噪”技术专注于对暗弱信号的提取重建,通过对噪声涨落与星体光度的联合建模,并直接用海量观测数据训练,在增加探测深度的同时确保了探测准确性。该研究得到了相关学术期刊审稿人的高度评价,认为其为探测宇宙提供了“强大工具”,将对天文领域产生重要影响。依托星衍,天文观测中受噪声干扰的暗弱天体得以高保真重现,该技术未来有望应用于更多新一代望远镜,为解码暗能量、暗物质、宇宙起源、系外行星等重大科学问题提供助力。











