在能源探索領域,中國正朝著實現可控核聚變的目標穩步邁進。可控核聚變裝置因能模擬太陽的聚變反應,為人類提供近乎無限的清潔能源,被形象地稱為“人造太陽”。太陽的能量源于其內部氫原子在極高溫度和壓力下聚變成氦原子并釋放巨大能量,“人造太陽”便是要復刻這一過程。其中,“托卡馬克”裝置是實現受控核聚變的一種有效方式,它如同一個螺旋形的“磁跑道”,能將高溫等離子體牢牢鎖住,從而達成核聚變目的。這種能源形式安全、清潔且原料豐富,例如海水中氫的同位素氘和氚,一升海水提取的氘聚變產生的能量就相當于300升汽油。
中國在核聚變研究方面起步于20世紀70年代,當時萬元熙等老一輩科學家面臨諸多困難,他們用生活物資換回國外裝置,在簡陋的實驗室里手工制作線圈、進行改造升級。經過多年努力,2006年,中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所成功自主建成了全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)。這個形似巨罐的裝置擁有20多個子系統、近百萬個零部件,掌握核心技術200多項,集“超高溫”“超低溫”“超強磁場”“超高真空”“超大電流”等極端條件于一身。近年來,EAST實驗不斷取得突破,屢破世界紀錄。2025年1月,它實現了“億度千秒”高質量“燃燒”,首次在實驗裝置上模擬出未來聚變堆運行所需環境;同年3月,位于四川成都的“中國環流三號”人造太陽首次實現原子核和電子溫度均突破1億攝氏度,標志著中國可控核聚變技術取得重大進展。
不過,要造出真正有實用價值的“人造太陽”,中國還有很長的路要走,反應堆配套設備的打磨與核心技術的精進同樣重要。在春晚合肥分會場中,夸父雕像的巨手擊掌場景令人印象深刻,這座雕像位于“夸父”大科學裝置園區——聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施,這里是下一代“人造太陽”核心部件的研制地。在“夸父”園區11號廠房的巨型穹頂下,一個形似八分之一“橘子瓣”的真空室靜靜放置,未來八個“橘子瓣”將精準拼接,構成下一代“人造太陽”的核心艙室。緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)目前正在主機組裝階段,其建設現場曾因酷似科幻電影中的“行星發動機”而備受關注。預計2027年底建成后,它將實際演示氘、氚等離子體“燃燒”,有望在2030年前后看到“核聚變點亮的第一盞燈”。
在天文探索領域,中國科學家也取得了令人矚目的成果。為了破解宇宙起源演化、物質能量循環等科學謎題,探索遙遠暗弱的天體與結構至關重要。我國科學家基于計算光學原理與人工智能算法,開發出天文AI模型“星衍”,該模型能夠解鎖暗弱天體信號,探測到超過130億光年的星系,并獲取目前國際已知探測最深的深空影像。這一成果于2月20日凌晨在線發表于相關學術期刊。暗弱天體蘊含著理解宇宙起源與演化的關鍵信息,但天光背景噪聲與望遠鏡的熱輻射噪聲疊加會對暗弱天體信號形成干擾,這是探秘宇宙的一大難題。
清華大學自動化系戴瓊海教授、天文系蔡崢副教授、自動化系吳嘉敏副教授等帶領團隊,自主研發出星衍模型。該模型可解碼空間望遠鏡的海量數據,且兼容多元探測設備,有望成為通用深空數據增強平臺。“星等”是為天體亮度劃分的等級,數值越大,天體越暗。研究顯示,將星衍應用于詹姆斯·韋布空間望遠鏡,其覆蓋波段可從可見光(約500納米)延伸到中紅外(5微米),深空探測深度提升1個星等,探測準確度提升1.6個星等,相當于將空間望遠鏡等效口徑從約6米提升到近10米的量級。團隊利用星衍發現了超過160個宇宙早期候選星系,這些星系存在于宇宙大爆炸后2至5億年,而此前國際上僅發現50余個同時期星系。星衍的“自監督時空降噪”技術專注于對暗弱信號的提取重建,通過對噪聲漲落與星體光度的聯合建模,并直接用海量觀測數據訓練,在增加探測深度的同時確保了探測準確性。該研究得到了相關學術期刊審稿人的高度評價,認為其為探測宇宙提供了“強大工具”,將對天文領域產生重要影響。依托星衍,天文觀測中受噪聲干擾的暗弱天體得以高保真重現,該技術未來有望應用于更多新一代望遠鏡,為解碼暗能量、暗物質、宇宙起源、系外行星等重大科學問題提供助力。











