“器”度不凡!上天、入地、探海青岛这些仪器
发布时间:2021-08-12 17:19

  在2021年5月28日举办的中国科协第十次大会和两院院士大会上,习总书记就把“科学试验用仪器设备”列为我国需全力攻关的关键核心技术,并强调在重要科技领域实现跨越发展,推动关键核心技术自主可控,加强创新链产业链融合。

  作为探索未知世界和揭示科学规律的“望远镜”和“显微镜”,科学仪器、设备某种程度上代表着一个国家、一座城市科学技术的综合发展水平,国家科技创新和重大工程建设的“引领者”和“奠基石”。不夸张地说,要建设科技强国,必须首先建成仪器设备强国。

  在这个为科技创新活动“打头阵”的领域,青岛多年来依靠自主创新、自立自强,已经连续创造、生产、输出了多类国产化设备,在国际竞争中占据一席之地的科研仪器和设备层出不穷。自主创新,推进科技自立自强,已经融入这座城市的基因和血脉。

  前不久,河南遭遇暴雨灾害,沙土沿管线、防空洞、沟渠等地下设施流失,道路下方难免出现空腔。为减少次生灾害发生,保障灾区道路安全,中国电子科技集团公司第二十二研究所派出了探地雷达检测车前往郑州、新乡重点道路“巡逻”。

  通过搭载阵列雷达、摄像机、GPS等设备,快速找到“隐藏”的地下空洞,从而避免道路塌陷引发的事故。仅到达郑州的第一周,检测车就在180公里范围内找到了23处易塌陷的区域,其中有3个地下空洞面积达10平方米,距离地面仅1.5米。

  海洋所研发的中科海开拓系列深水可视化可控沉积物柱状取样系统入列海地所“海洋地质九号”科考船。

  探地雷达检测车是中国电科22所自主研发的国产化设备,其核心器件探地雷达曾在去年为珠峰测量过“身高”。而给珠峰测身高的雪深雷达,是首次登上珠峰的国产雷达设备,而这也是中国电科22所在地下目标探测领域深耕多年的成果。

  现在,中国电科22所的雷达设备在国内市场占有率已达35%左右,全国排名第一;核心技术也达到国际一线雷达水平,部分指标具有自己的特色。

  所谓技术特色,是指企业立足自主研发优势,通过雷达探测、视频观测、管中检测、平台管理等综合服务,提供从仪器销售、工程检测到大数据处理、智能判读、预警决策、城市管理的“一揽子”解决方案。这绝不是仅靠设备引进和采购能够完成的。

  其实,通过自主创新在国内率先实现完全国产化,并实现国际并跑、领跑的青岛仪器或设备不在少数。成立于2002年的青岛盛瀚色谱技术有限公司是离子色谱仪及其核心部件研发、生产、销售的“老牌企业”,董事长朱新勇介绍,经过十余年的研发,盛瀚已经实现了包括色谱柱、高压阀、淋洗液发动器等所有器件在内的离子色谱仪完全国产化,累计研发投入超过一亿元。

  放眼全国分析仪行业,盛瀚是首个,也是目前唯一一个实现设备完全国产化的企业。国产化带来了明显的市场成效——目前,盛瀚相关设备在国内的市场占有率正以每年5%的增长速度稳步提升,国际市场也在加速拓展。而通过向同行业输出关键技术和核心器件,盛瀚也正在为国内离子色谱行业输出“青岛方案”。

  依托中国电子科技集团公司第四十一研究所成立的中电科思仪科技股份有限公司一直是我国电子测试仪器的“国家队”代表,致力于电子测试前沿技术的探索和研究,特别是在微波毫米波测试、光电测试、通信测试、基础测试以及相关领域实现了高端重大科学仪器的一系列重大技术突破,已达到国内绝对领先、国际先进水平。

  从1978年国内首台“全固态微波信号发生器”到2019年“高性能频谱分析仪”,中电科思仪公司和中国电科41所共诞生了100多项“中国第一”,其研发的电子测试仪器已在卫星、通信、导航、雷达、教育等领域得到广泛应用,并为载人航天、探月、北斗、新一代移动通信等国家重大工程提供了关键测试保障,成为青岛引以为傲的原始创新。

  越来越多“创在青岛”的科学仪器和设备正在全国崭露头角,不仅在激烈的国际竞争中亮出了青岛实力,也为我国重大创新工程的建设贡献了青岛力量。

  作为海洋科技名城,青岛通过自主研发,特别在海洋装备领域形成的系列化高质量产品在全国乃至全球竞争中都“独领风骚”。

  最值得提及的是海洋观测监测领域。目前,青岛有30余家涉海高校、科研院企从事海洋观测监测装备制造,占据全国海洋观测监测技术体系70%的力量。其中,山东省科学院海洋仪器仪表研究所长期保持“四项冠军”:国产海洋监测装备总体市场占有率第一、船舶气象仪国内军用市场占有率100%、海洋资料浮标国内市场占有率90%以上、海洋台站占我国海洋台站观测网的60%以上。

  海洋试点国家实验室深海高端装备联合实验室自主研发的“浮星4000”Argo浮标。

  自主研发水下设备的“耳朵和嘴巴”,售出第一件国产声学释放器;研发的激光雷达布局在南极,让我国的极地探测步入国际先进行列;荧光传感器、金刚石薄膜电极式海洋盐度传感器打破国外垄断,在国内率先实现自主研发、批量生产……目前,海仪所于浮标、台站、气象仪“老三件”之外,还在推动海洋核心传感器与高端仪器的研发,已成立7家产业化公司。

  在海洋观测监测领域,青岛科研院企还实现了差异化发展。中船重工710研究所旗下全资子公司青岛海山海洋装备有限公司自研的HM2000型Argo浮标,是国内唯一获得国际Argo组织认可的国产化浮标,已经在Argo计划中得到应用;海洋试点国家实验室深海高端装备联合实验室自主研发的“浮星4000”Argo浮标,将探测深度从2000米提升到4000米……Argo浮标布局在深海大洋,就像密集的海上灯塔,青岛自主研发的海洋装备投身其中,正在助力全球“透明海洋”的实现。

  自主研发的海洋类滑翔机,是青岛海洋设备的另外一大特色。在海面上,青岛海舟科技有限公司研发的“黑珍珠”波浪滑翔器以海洋波浪为前进动力,在大洋上“眼观六路耳听八方”,实时观测监测海面气温、气压、盐度等数据;在海面下,海洋试点国家实验室海洋观测与探测联合实验室(天津大学部分)研发的“海燕—X”水下滑翔机下潜深度达到10619米,刷新世界纪录,开启了水下滑翔机万米观测应用的新时代。

  青岛海山海洋装备有限公司自研的HM2000型Argo浮标是国内唯一获得国际Argo组织认可的国产化浮标。

  在水下机器人的研发领域,青岛更是呈现井喷之势。青岛哈文船艇有限公司的遥控智能救生机器人、青岛水泽海洋科技有限公司的海洋观测水下机器人、青岛赶海机器人有限公司的海底爬行机器人、青岛鳍源创新科技有限公司的工业水下机器人以及青岛罗博飞海洋技术有限公司的水下养殖机器人……各具特色、各显神通的“青岛产”水下机器人,彰显着青岛在海洋科技领域的实力和自主研发装备领域的创造力。

  一个个全球领先的成绩背后,折射的是青岛海洋科研机构云集,海洋人才荟萃,推动海洋科技创新能力喷涌勃发,担负起“问海”的使命更有底气——

  目前,包括海洋试点国家实验室在内,青岛共有“国字号”涉海科研机构近30家,约占全国五分之一;海洋领域部级以上重点实验室、工程(技术)研究中心37家,约占全国三分之一;全职在青涉海院士约占全国三分之一。这三项指标均是当之无愧的全国第一。

  如此看来,青岛在海洋科学仪器和装备研发领域实现全国乃至全球领跑,不仅有向海而兴的天然禀赋,更有前沿创新赋予的底气十足。

  作为我国科学仪器研发的领头人,中电科思仪科技股份有限公司测试仪器首席科学家年夫顺曾说,科学仪器研发是多学科融合的系统工程,不仅需要基础理论和关键技术突破,还需要材料、器件、部件、制造工艺、测量算法和数据库等工业基础支撑。

  正是基于此,中电科思仪董事长张红卫对青岛在科学仪器研发领域的产业链协同创新优势十分有信心。在他看来,青岛建有国内最大的高端电子测试仪器研发和生产基地,创造了国内最先进的电子测试仪器检验检测条件,集聚了山东大学、中国海洋大学、中国石油大学(华东)、哈尔滨工程大学等高校,在人工智能、量子信息、微电子等技术方面储备了人才。此外,中船、中车等测试仪器典型下游用户单位,也让青岛拥有良好的仪器应用市场。

  当然,如果说自主研发出科研仪器、装备是迈出了极为重要的第一步,那么能否获得市场青睐,则是更重要的后续“发力点”。

  以海洋装备领域为例,受制于其行业特殊性,大规模应用的装备相对较少,目前国产海洋装备面临“有货无市”的尴尬局面,突破了技术“卡脖子”,又遇见市场“卡脖子”,“卖不出去的‘首台套’”困境亟待打破。

  事实上,青岛也一直在寻求突破,其中最重要的一点是提升海洋装备品质。今年上半年,海仪所成果转化公司青岛泰戈菲斯海洋装备股份公司交付了来自中国海洋大学的“订单”,售出了公司生产的第一件国产声学释放器,这是我国国产声学释放器市场的“首单”。

  这份难得的“首单”,源于3年来青岛泰戈菲斯对声学释放器的上百次试验、改进。2020年下半年,仪器经过自然资源部第三海洋研究所、中国科学院海洋研究所的项目试用,初步反馈结果“有口皆碑”,让市场看到了希望。

  既是“生产商”,又是“使用方”,青岛在海洋领域的研发优势与海洋科考装备需求之间的“适配”,不仅是青岛科学仪器、设备发展的“源头活水”,也是打破“卖不出去的‘首台套’”困境的重要优势。在青岛,“自研”的海洋设备在家门就能找到客户实现“自销”。海洋所研发的中科海开拓系列深水可视化可控沉积物柱状取样系统,今年上半年“登上”了青岛海洋地质研究所“海洋地质九号”科考船,创造了取样海域样品的最长记录。

  科学仪器、设备是科学研究最重要的工具。无论在哪个领域,要实现科技自立自强,都必须依靠将科学仪器、设备的核心技术牢牢掌握在自己手里。

  依靠强大的自主创新实力,越来越多的青岛仪器、设备正“上天入地探海”,在全国乃至全球重大科研领域凸显着“青岛创造”的力量。相信在不久的将来,我们的科学仪器、设备一定能完成从国际“跟跑”到“并跑”再到“领跑”的突破。