我國(guó)文化遺產(chǎn)領(lǐng)域首個(gè)多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)室

去敦煌，倍感震撼的莫過(guò)于數(shù)字展示中心內(nèi)的球幕影院，垂目的菩薩縈繞在側(cè)，莫高窟內(nèi)的壁畫(huà)近在眼前，翩翩起飛的飛天女神觸手可及，身臨其境已成現(xiàn)實(shí)。但很多人所不知道的是，在位于甘肅省敦煌市莫高窟數(shù)字展示中心東側(cè)一角，有一片并不顯眼的房屋，卻以“外貌樸素，有著超強(qiáng)大腦”而聞名。這就是我國(guó)文化遺產(chǎn)領(lǐng)域首個(gè)多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，也是我國(guó)文化遺產(chǎn)領(lǐng)域唯一的全氣候大型物理仿真模擬平臺(tái)。

讓時(shí)間加速度

實(shí)驗(yàn)室中的“一年四季”

千古文物有靈性，萬(wàn)年古跡赤子心。

漫步在敦煌莫高窟內(nèi)，不經(jīng)意地一瞥，那婀娜多姿的壁畫(huà)就能讓你感受到一眼千年的穿越感。735個(gè)洞窟、4.5萬(wàn)平方米壁畫(huà)、2000多尊彩塑，這座坐落于河西走廊西部盡頭的文化殿堂得以延續(xù)至今，得益于以常書(shū)鴻為代表的一代又一代莫高窟人，為了讓莫高窟延年益壽，營(yíng)造一個(gè)安全、生態(tài)之所，腳步從未停歇，探索從未停止。

2008年醞釀，2009年獲得科技部立項(xiàng)，2012年正式啟動(dòng)研究設(shè)計(jì)。土建工程于2015年7月開(kāi)工建設(shè)，試驗(yàn)倉(cāng)體設(shè)備安裝于2016年4月進(jìn)場(chǎng)，2018年8月設(shè)備安裝工程初步結(jié)束。2020年12月多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室通過(guò)驗(yàn)收投入運(yùn)行。單看實(shí)驗(yàn)室名稱的確有點(diǎn)不知所措，但說(shuō)到它的“超強(qiáng)大腦”時(shí)還真是為之一震。

多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室具有時(shí)間可控、精度可調(diào)、環(huán)境可重復(fù)、可進(jìn)行多場(chǎng)耦合模擬、足尺樣品模擬等優(yōu)勢(shì)，三個(gè)倉(cāng)體配合使用，可模擬從零下30℃到60℃的溫度，從10%到90%的相對(duì)濕度，可以實(shí)現(xiàn)不同賦存環(huán)境遺址一年四季中風(fēng)、霜、雨、雪、日照等各種氣候條件的變化情況。

“多年前的文物保護(hù)得看老天爺?shù)哪樕L(fēng)吹雨打，極端天氣對(duì)文物造成的傷害是不可逆的。而在多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室中，時(shí)間可以被‘加速’，像干旱環(huán)境，模擬一個(gè)年周期僅需四五十天時(shí)間。這項(xiàng)重大發(fā)明，大大加速了模擬侵蝕研究周期，為文物保護(hù)爭(zhēng)得寶貴的時(shí)間。”在甘肅省敦煌文物保護(hù)研究中心常務(wù)副主任、敦煌研究院保護(hù)研究所副所長(zhǎng)裴強(qiáng)強(qiáng)看來(lái)，整個(gè)文物保護(hù)團(tuán)隊(duì)和自己從事的工作無(wú)異于為一名“千歲老人”把脈問(wèn)診。在多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所營(yíng)造的自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)高相似度試驗(yàn)墻體“加速”劣化模擬，揭示“千歲老人”逐漸衰老的各階段癥狀，為如何防治以及開(kāi)具哪種“藥方”提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

冬季倉(cāng)中，來(lái)自鎖陽(yáng)城遺址的樣本上，皚皚白雪正演繹著自己的使命，細(xì)微變化都不可忽視；風(fēng)雨倉(cāng)中，來(lái)自慶陽(yáng)北石窟寺的樣本，“風(fēng)雨交加”在這里顯得格外隆重；夏季倉(cāng)中，取自秦東陵遺址的樣本表面溝壑縱橫，“滄?！庇辛瞬豢扇〈囊饬x……

文物保護(hù)研究由“摸著石頭過(guò)河”轉(zhuǎn)為“自己砌磚架橋”，現(xiàn)任敦煌研究院保護(hù)研究所副所長(zhǎng)王彥武感知到“呼風(fēng)喚雨”的樂(lè)趣和收獲，這也為枯燥的實(shí)驗(yàn)工作增添了一絲樂(lè)趣，“比如拿夏季倉(cāng)來(lái)說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)日照，可以控制環(huán)境溫度，也可以控制濕度。這樣我們就可以同時(shí)加載多個(gè)邊界條件，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)耦合的作用。除了同時(shí)之外，也可以在不同倉(cāng)體中先后疊加，雪雨和日照疊加變得可控。因此，根據(jù)設(shè)置的樣品條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù)就能篩選出更好的加固方法，最終最大限度減少遺址產(chǎn)生破壞，研究成果也將投入到全國(guó)不同環(huán)境下文物遺址的保護(hù)應(yīng)用中，讓石窟寺、土遺址等巖土質(zhì)文物劣化等方面的研究成果開(kāi)花結(jié)果?！?/p>

讓設(shè)備更智能

第二代多場(chǎng)耦合實(shí)驗(yàn)室呼之欲出

多年來(lái)，盡管敦煌研究院已發(fā)展成我國(guó)擁有世界文化遺產(chǎn)數(shù)量最多、跨區(qū)域范圍最廣的文博管理機(jī)構(gòu)和最大的敦煌學(xué)研究實(shí)體，在保護(hù)、研究、弘揚(yáng)方面處于全國(guó)乃至國(guó)際領(lǐng)先地位，在文化遺產(chǎn)領(lǐng)域開(kāi)了無(wú)數(shù)先河，爭(zhēng)得無(wú)數(shù)第一，取得多項(xiàng)專利，榮獲多項(xiàng)大獎(jiǎng)，但莫高窟人依然只爭(zhēng)朝夕，與時(shí)間賽跑。

因?yàn)槟呖呷松钪?，文物保護(hù)，他們等不起。

正是因?yàn)榈炔黄?，敦煌文物保護(hù)團(tuán)隊(duì)所有成員和裴強(qiáng)強(qiáng)們希望多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的“超強(qiáng)大腦”的運(yùn)行快一些，再快一些?？斓?00年彈指一揮間，這樣，文物保護(hù)就能把無(wú)奈變成希望，把痛心變成驚喜。

第一個(gè)期望就是讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的觀測(cè)實(shí)現(xiàn)智能化，第一代多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室升級(jí)為二代后，其一就是設(shè)備儀器捕捉到的信息更加精確，這將為診斷土遺址風(fēng)化、壁畫(huà)酥堿等問(wèn)題提供準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段；其二是大大縮短模擬板塊的加載周期。以前一個(gè)年周期需要四五十天的時(shí)間，升級(jí)后的設(shè)備如果一年能實(shí)現(xiàn)加載100年的實(shí)驗(yàn)成果，那么，北石窟寺的砂巖文物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的風(fēng)化作用，砂巖表層產(chǎn)生的多種風(fēng)化病害搶救工作就有了希望。

多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室從無(wú)到有，從敦煌研究院老專家李最雄（1941年11月—2019年7月2日）和王旭東（2014年12月至2019年任敦煌研究院院長(zhǎng)）做出把風(fēng)雨“搬進(jìn)”多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的決定的那一刻起，無(wú)論是李最雄先生無(wú)數(shù)的前期野外探索與實(shí)踐，或是王旭東在全國(guó)文物保護(hù)的困境中大膽“破局”，風(fēng)聲雨聲風(fēng)雨聲在敦煌就有了非同凡響的意義。

也正是因?yàn)槎鄨?chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的重大發(fā)明大大縮短了研究時(shí)間，為文物保護(hù)爭(zhēng)得寶貴的時(shí)間，敦煌研究院副院長(zhǎng)郭青林的心愿──“我們期望通過(guò)我們的這種研究，能夠把它的前世和今生，以及未來(lái)把謎解開(kāi)”正在逐步實(shí)現(xiàn)。

莫高窟人的心愿也在指日可待的路上──“希望多場(chǎng)耦合環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室二代研發(fā)早日成功，實(shí)現(xiàn)智能、精確、便捷和加速老化的模擬升壓，迎接我國(guó)乃至國(guó)際專家面臨的更艱巨的挑戰(zhàn)讓它發(fā)揮更大的作用”。

蘭州日?qǐng)?bào)社全媒體記者 高宏梅 （圖片由敦煌研究院提供）

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