■汪鹏飞
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大型低温制冷系统广泛应用于大科学装置、航天发射、氢能储运、氦资源提取、量子计算等国家安全和战略高技术领域，是我国重要战略支撑技术。随着我国经济与科技发展，对大型低温技术和装备的需求日益迫切，中国科学院理化技术研究所（以下简称理化所）曾于2010年和2015年先后承担两项财政部国家重大科研装备研制专项任务，成功研制出我国首套液氢温度（20K）大型低温制冷装备、2.5kW@4.5K/500W@2K大型低温制冷系统，关键指标达到国际先进水平。
但是，由于当时我国尚未具备液氦温度万瓦级超大型低温制冷技术和装备制造能力，多个大科学装置建设还需要进口西方的制冷装备系统，并随时面临漫天要价和断供的风险。面向国家战略需求，理化所迎难而上，揭榜挂帅，发起对“液氦温度万瓦级超大型低温制冷技术和装备制造”这一低温技术制高点的新一轮冲刺，承担起中科院C类先导专项重大攻关任务，努力为氦资源自主保障以及航天工程低温制冷装备的自主可控提供重要技术支撑。
从早期的重大专项到如今的先导专项，研究所在项目实施过程中最大的挑战是工程化能力。一是科研团队偏小、偏散，实施重大任务的工程化研制能力有待进一步提高；二是统筹协调难度加大，特别是先导专项，理化所牵头数十家单位共同研发，需要院内外各方面协调配合，对研究所工程化管理能力提出了更高要求。
十几年来，面对挑战，理化所做了三方面尝试：
一是打破PI（学术带头人）制，重组课题组成立研究中心。以重大任务为牵引，整合研究所内研究开发、系统集成和工程应用3个课题组，组建“低温工程与系统应用研究中心”，形成首席科学家领衔，科研骨干、技术支撑人员联合攻关的创新团队模式，建立了一支集研究开发、集成制造、工程应用于一体，具备工程开发能力的大型低温技术核心团队。
二是任务为经、方向为纬，实行矩阵化管理模式。在传统任务专项-项目-课题层级设置的基础上，进一步按照工艺流程设置流程设计与控制、透平膨胀机、冷箱集成、冷压缩机、氦压缩机及滤油系统、系统集成调试六大方向，由各个方向统筹把握各类任务实施进度，加强不同任务之间的统筹协调，确保高效协同作战。
三是技术管理、党建高效协同，深化“三线”工作法。借鉴理化所在空间制冷研制中发展的“三线”工作法，在大型低温制冷系统研制过程中进一步深化，设置项目指挥线、技术线和党建线，指挥线抓管理，技术线抓节点，党建线抓思想，形成三线高效协同的管理模式，有力保障了项目顺利实施。
通过大家的努力，在方方面面的大力支持下，2022年7月底，先导专项经过一年多紧急攻关，成功研制出300L/h氦液化器样机，性能指标达到国际先进水平并通过专家成果鉴定。更重要的是，通过这些任务的实施，理化所建立了一支不计个人得失、敢于创新、特别能战斗的年轻低温技术研发团队，和一整套行之有效的工程化管理模式，为后续重大任务实施提供了有益借鉴。
与此同时，我们也认识到，由于科研团队长期围绕重大任务持续攻关，重视关键节点的把控，对于事关长远发展的一些基础科学问题还考虑不足，因此，研究所正在以重点实验室体系重组为抓手，不断凝练重大战略需求背后的基础科学问题，着眼未来可持续发展。
面向未来，理化所仍将继续秉持“低温国家队”的使命定位，承担“国家事”“国家责”，为国家战略资源、能源、重大科技基础设施等领域的发展提供重要战略支撑。到“十四五”末，我们将突破万瓦级制冷机核心关键技术，推动我国大型低温制冷技术达到国际先进水平。未来，理化所还将在极低温乃至mK温度大型低温制冷技术研究和装备研制的路上继续拼搏、持续创新，努力成为国际低温科学与技术的研究高地。
（作者系中国科学院理化技术研究所所长，本报记者倪思洁采访整理）
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