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    暑假校園里的科研趕路人

    在野外工作。

    柳波正在操作顯微鏡。

    植物多樣性團隊。

    方程呈現在刻石上。圖片由受訪單位提供

    □本報記者 趙一諾

    這個暑假,哈爾濱工程大學啟航活動中心的創立方·大學生創客工場熱鬧如常,近百名學生正在這里爭分奪秒地為即將開戰的全國海洋航行器設計與制作大賽備賽。暑期的高?;钴S著一批科研“趕路人”,他們通宵達旦,在實驗室里默默攻堅,穿梭在田間地頭與實驗室之間,他們忙碌的身影成為這個夏天校園里流動的風景。

    A

    “拍攝”石油“大片”

    “白色的是黃鐵礦,黑色的是有機質,中間夾雜有很多孔隙裂縫細如發絲,我們日思夜想的石油就在這里?!睎|北石油大學非常規油氣研究院院長柳波告訴記者。這是東北石油大學非常規油氣研究團隊成員正在“拍攝”的一幅“大片”,原本平整于一體的巖石樣本,在1萬倍的電鏡鏡頭下,內部結構被呈現得一覽無余。2021年,大慶頁巖油勘探開發取得戰略性突破,新增石油預測地質儲量12.68億噸,科研人員就是在比頭發絲還細的孔隙里找到了頁巖油的“蝸居”之地,實現了基礎研究上的突破。

    從博士階段,柳波便開始從事“頁巖油富集規律”研究。他帶領團隊經過多年科研攻關,在陸相頁巖油氣富集規律與甜點預測方面取得突破,有效解決了頁巖油有利巖相分布預測難題,團隊創新改進的實驗方法,幫助大慶油田解決了頁巖油實驗測準難、效率低的問題,

    2021年,團隊攻克了基于掃描電鏡的頁巖油儲層粒度分析、礦物判別及不同類型孔隙人工智能識別方法等核心技術難關,研發了《GeoRobot頁巖掃描電鏡孔隙識別系統》,為油田非常規儲層評價提供了數據挖掘、圖像分割、圖像識別等關鍵技術,使納米尺度的電鏡圖像成為打開非常規儲層微觀世界的“金鑰匙”,助推了油田頁巖油、致密油勘探突破。

    柳波為“油”奔走樂此不疲,一年“飛行”總里程可繞地球三圈。他說:“只有走進油田、走進生產前線,才能發現關鍵問題,才能有所實踐和突破?!?/p>

    B

    拯救瀕危物種

    在賽罕烏拉國家級自然保護區,綠草如茵、牛羊成群,萬頃草原綿延不絕。賽罕烏拉是綜合性自然保護區,以珍稀瀕危野生動植物等為主要保護對象。暑假期間,東北亞生物多樣性研究中心植物多樣性研究團隊負責人、東北林業大學教授王洪峰比平日還忙,為搜集生物多樣性資源調查奔走。

    “搜集保存種質資源是做好生物多樣性保護工作的基礎,關系到人類自身、瀕危物種保護和國家經濟社會發展?!蓖鹾榉逭f,必須“摸清家底”,建立布局合理、功能完善的生物多樣性觀測網絡體系。

    2021年,東北亞生物多樣性研究中心成立。一批又一批東林學子加入到這場瀕危物種的拯救行動中。調研、采集、研究,在干熱河谷中、在深山密林里、在懸崖峭壁邊……在夜深人靜時與蚊蟲正面較量,在人跡罕至的密林中探尋?!安荒芤驗槟睦锖芷h、有危險就不去了。有人說‘學林的人走的都是獸道’,護林員還有巡山路線,我們則是漫山遍野走?!痹谕鹾榉蹇磥?,在野外做科研能夠看到不一樣的風景,“沒覺得辛苦,反而有種在世外桃源獨辟蹊徑的快樂?!?/p>

    從2005年第一個樣地建起,團隊師生就再沒享受過暑假,每年4月末至11月中旬,他們都要在野外至少進行超過100余天的樣地調查、功能性狀分析等,在山上一呆就是一個月,回到實驗室再對樣品進行預處理和測定。

    目前,東北亞生物多樣性研究中心建立了完整的東北亞維管植物名錄,建成的維管植物多樣性數據庫,為東北亞地區保護珍稀瀕危植物的評估提供了有效數據支撐。中心還將分散在日本、韓國等六國580萬條維管植物標本進行收集整理,填補了我國東北亞維管植物多樣性數據庫的空白。

    C

    打開氣泡的奧秘

    “3、2、1!”隨著口令下達,巨大的爆炸聲激起雪白浪花,水下大尺度高壓氣泡釋放出強大壓力波。這是不久前在我國某試驗場進行的一次成功試驗。該試驗以業內稱為“Zhang方程”的氣泡統一方程為指導,探明了氣泡高效傳遞能量機制,為大型船舶的防護設計提供了依據。

    氣泡統一方程由哈爾濱工程大學船舶工程學院教授張阿漫創立,今年3月正式發表于國際流體力學期刊《流體物理》。它以簡潔優美的數學方程,描述了自然界氣泡運動的基本規律,破解了氣泡動力學理論未解之謎。

    氣泡看似尋常,卻蘊含著巨大的奧秘和威力,大尺度氣泡能夠產生巨型海嘯,小尺度氣泡可以將藥物輸送到靶向器官。幾十年來,氣泡領域科學家希望通過數學公式解釋氣泡運動的物理現象,將影響氣泡運動的所有復雜物理因素統一到一個方程中。然而,科學家們一直在努力,卻始終沒有突破性收獲。

    “既然找不到,就構造一個!”2020年,張阿漫作了一個大膽的決定:開創屬于自己的氣泡動力學方程!

    終于,他以更高效率和質量推演出了一個簡潔、優美、對稱的方程,仿佛就是“多少次在夢中看到的氣泡統一方程”。

    氣泡統一方程不僅能在理論上更加精準地預測氣泡動力學行為,還能作為指導實驗的數學方程,預測新的物理現象和規律。在近期進行的深??碧皆囼炛?,由我國自主研發的高壓氣槍在物探船的牽引下,呈現出經過氣泡統一方程精準計算過的陣列。

    張阿漫看來,高壓氣槍陣列的核心原理本質上就是氣泡群的脈動和遷移。有了氣泡統一方程,我國不僅可以自主研發多方面性能優于國外產品的高壓氣槍,通過對回彈反射波的分析,實驗人員可以測出海底是否有可燃冰、石油等珍貴海洋資源。

    “氣泡常常通過出人意料的巧勁,釋放巨大能量?!睆埌⒙f,“為實現‘海洋強國夢’,還要不斷加強基礎研究這個科技創新總開關,培養更多創新型人才,面向原創性基礎研究和瓶頸問題發起攻堅?!?/p>

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