我國文化遺產(chǎn)領域首個多場耦合環(huán)境模擬實驗室

實驗室

去敦煌,，倍感震撼的莫過于數(shù)字展示中心內的球幕影院，垂目的菩薩縈繞在側,，莫高窟內的壁畫近在眼前,，翩翩起飛的飛天女神觸手可及,，身臨其境已成現(xiàn)實。但很多人所不知道的是,，在位于甘肅省敦煌市莫高窟數(shù)字展示中心東側一角,，有一片并不顯眼的房屋，卻以“外貌樸素,，有著超強大腦”而聞名,。這就是我國文化遺產(chǎn)領域首個多場耦合環(huán)境模擬實驗室，也是我國文化遺產(chǎn)領域唯一的全氣候大型物理仿真模擬平臺,。

讓時間加速度

實驗室中的“一年四季”

千古文物有靈性,，萬年古跡赤子心。

漫步在敦煌莫高窟內,，不經(jīng)意地一瞥,，那婀娜多姿的壁畫就能讓你感受到一眼千年的穿越感。735個洞窟,、4.5萬平方米壁畫,、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，營造一個安全,、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,，2012年正式啟動研究設計。土建工程于2015年7月開工建設,，試驗倉體設備安裝于2016年4月進場,，2018年8月設備安裝工程初步結束。2020年12月多場耦合環(huán)境模擬實驗室通過驗收投入運行,。單看實驗室名稱的確有點不知所措,，但說到它的“超強大腦”時還真是為之一震。

多場耦合環(huán)境模擬實驗室具有時間可控,、精度可調,、環(huán)境可重復、可進行多場耦合模擬,、足尺樣品模擬等優(yōu)勢,，三個倉體配合使用，可模擬從零下30℃到60℃的溫度,，從10%到90%的相對濕度,，可以實現(xiàn)不同賦存環(huán)境遺址一年四季中風、霜,、雨,、雪、日照等各種氣候條件的變化情況,。

“多年前的文物保護得看老天爺?shù)哪樕?，風吹雨打，極端天氣對文物造成的傷害是不可逆的,。而在多場耦合環(huán)境模擬實驗室中,，時間可以被‘加速’，像干旱環(huán)境,，模擬一個年周期僅需四五十天時間,。這項重大發(fā)明，大大加速了模擬侵蝕研究周期,，為文物保護爭得寶貴的時間,。”在甘肅省敦煌文物保護研究中心常務副主任,、敦煌研究院保護研究所副所長裴強強看來,，整個文物保護團隊和自己從事的工作無異于為一名“千歲老人”把脈問診。在多場耦合環(huán)境模擬實驗室內所營造的自然環(huán)境,，實現(xiàn)高相似度試驗墻體“加速”劣化模擬,，揭示“千歲老人”逐漸衰老的各階段癥狀，為如何防治以及開具哪種“藥方”提供重要的理論依據(jù)和技術支撐,。

冬季倉中,，來自鎖陽城遺址的樣本上,，皚皚白雪正演繹著自己的使命，細微變化都不可忽視,；風雨倉中,，來自慶陽北石窟寺的樣本，“風雨交加”在這里顯得格外隆重,；夏季倉中,，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……

文物保護研究由“摸著石頭過河”轉為“自己砌磚架橋”,，現(xiàn)任敦煌研究院保護研究所副所長王彥武感知到“呼風喚雨”的樂趣和收獲，這也為枯燥的實驗工作增添了一絲樂趣,，“比如拿夏季倉來說,，可以實現(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加載多個邊界條件,，實現(xiàn)多場耦合的作用,。除了同時之外，也可以在不同倉體中先后疊加,，雪雨和日照疊加變得可控,。因此，根據(jù)設置的樣品條件和試驗數(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不同環(huán)境下文物遺址的保護應用中，讓石窟寺,、土遺址等巖土質文物劣化等方面的研究成果開花結果,。”

讓設備更智能

第二代多場耦合實驗室呼之欲出

多年來,，盡管敦煌研究院已發(fā)展成我國擁有世界文化遺產(chǎn)數(shù)量最多,、跨區(qū)域范圍最廣的文博管理機構和最大的敦煌學研究實體，在保護,、研究,、弘揚方面處于全國乃至國際領先地位，在文化遺產(chǎn)領域開了無數(shù)先河,，爭得無數(shù)第一,，取得多項專利，榮獲多項大獎,，但莫高窟人依然只爭朝夕,，與時間賽跑,。

因為莫高窟人深知，文物保護,，他們等不起,。

正是因為等不起，敦煌文物保護團隊所有成員和裴強強們希望多場耦合環(huán)境模擬實驗室的“超強大腦”的運行快一些,，再快一些,。快到100年彈指一揮間,，這樣,，文物保護就能把無奈變成希望，把痛心變成驚喜,。

第一個期望就是讓實驗數(shù)據(jù)的觀測實現(xiàn)智能化,，第一代多場耦合環(huán)境模擬實驗室升級為二代后，其一就是設備儀器捕捉到的信息更加精確,，這將為診斷土遺址風化,、壁畫酥堿等問題提供準確監(jiān)測的技術手段；其二是大大縮短模擬板塊的加載周期,。以前一個年周期需要四五十天的時間,，升級后的設備如果一年能實現(xiàn)加載100年的實驗成果，那么,，北石窟寺的砂巖文物經(jīng)過長期的風化作用,，砂巖表層產(chǎn)生的多種風化病害搶救工作就有了希望。

多場耦合環(huán)境模擬實驗室從無到有,，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）做出把風雨“搬進”多場耦合環(huán)境模擬實驗室的決定的那一刻起,，無論是李最雄先生無數(shù)的前期野外探索與實踐，或是王旭東在全國文物保護的困境中大膽“破局”,，風聲雨聲風雨聲在敦煌就有了非同凡響的意義,。

也正是因為多場耦合環(huán)境模擬實驗室的重大發(fā)明大大縮短了研究時間，為文物保護爭得寶貴的時間,，敦煌研究院副院長郭青林的心愿──“我們期望通過我們的這種研究,，能夠把它的前世和今生，以及未來把謎解開”正在逐步實現(xiàn),。

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

蘭州日報社全媒體記者 高宏梅 （圖片由敦煌研究院提供）

責任編輯：王旭偉