2021年度中國科學(xué)十大進(jìn)展發(fā)布 火星探測、空間站等入選

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展1：天問一號火星探測器?！】萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心） 供圖

中新網(wǎng)北京2月28日電 (記者 孫自法)中國科學(xué)技術(shù)部高技術(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心)28日在北京發(fā)布2021年度中國科學(xué)十大進(jìn)展，火星探測、中國空間站等10個項目從專業(yè)期刊推薦的310項科學(xué)進(jìn)展中脫穎而出入選。

最新評選揭曉的2021年度中國科學(xué)十大進(jìn)展分別是：

——火星探測任務(wù)天問一號探測器成功著陸火星。2021年5月，天問一號探測器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，中國首次火星探測任務(wù)著陸火星取得成功。任務(wù)采用“氣動減速-傘降減速-動力減速-著陸緩沖”四級串聯(lián)減速技術(shù)路線，建立設(shè)計迭代改進(jìn)流程和多學(xué)科綜合優(yōu)化方法，提高了系統(tǒng)應(yīng)對故障工況和進(jìn)入條件極限拉偏下的安全著陸能力。天問一號探測器著陸火星，是中國首次實現(xiàn)地外行星著陸，邁出中國星際探測征程的重要一步，實現(xiàn)從地月系到行星際的跨越，在火星上首次留下中國人的印跡，使中國成為第二個成功著陸火星的國家，是中國航天事業(yè)發(fā)展的又一具有里程碑意義的進(jìn)展。

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展2：中國空間站模擬效果圖?！】萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心) 供圖

——中國空間站天和核心艙成功發(fā)射，神舟十二號、十三號載人飛船成功發(fā)射并與天和核心艙成功完成對接。2021年4月29日，中國空間站天和核心艙在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，任務(wù)取得成功。天和核心艙發(fā)射成功，標(biāo)志著中國空間站建造進(jìn)入全面實施階段，為后續(xù)任務(wù)展開奠定堅實基礎(chǔ)。6月17日，神舟十二號載人飛船發(fā)射成功，并與天和核心艙成功完成對接，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3位航天員送入太空，這是天和核心艙發(fā)射入軌后，首次與載人飛船進(jìn)行的交會對接。中國載人航天實現(xiàn)太空往返常態(tài)化，中國正式進(jìn)入太空站時代。10月16日，神舟十三號載人飛船發(fā)射成功，并采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙徑向端口，順利將翟志剛、王亞平、葉光富3位航天員送入太空。

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展3：人工淀粉合成途徑?！】萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心) 供圖

——從二氧化碳到淀粉的人工合成。淀粉是糧食最主要的組分，也是重要的工業(yè)原料。中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所馬延和等報道了由11步核心反應(yīng)組成的人工淀粉合成途徑(ASAP)，該途徑偶聯(lián)化學(xué)催化與生物催化反應(yīng)，在實驗室實現(xiàn)了從二氧化碳和氫氣到淀粉分子的人工全合成。通過從頭設(shè)計二氧化碳到淀粉合成的非自然途徑，采用模塊化反應(yīng)適配與蛋白質(zhì)工程手段，解決了計算機途徑熱力學(xué)匹配、代謝流平衡以及副產(chǎn)物抑制等問題，克服了人工途徑組裝與級聯(lián)反應(yīng)進(jìn)化等難題。在氫氣驅(qū)動下ASAP將二氧化碳轉(zhuǎn)化為淀粉分子的速度為每分鐘每毫克催化劑22nmol碳單元，比玉米淀粉合成速度高8.5倍；ASAP淀粉合成的理論能量轉(zhuǎn)化效率為7%，是玉米等農(nóng)作物的3.5倍，并可實現(xiàn)直鏈和支鏈淀粉的可控合成。該成果不依賴植物光合作用，實現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的人工全合成。

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展4：嫦娥五號月壤樣品(玄武巖巖屑)的顯微圖像。　科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心) 供圖

——嫦娥五號月球樣品揭示月球演化奧秘。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李獻(xiàn)華、楊蔚、胡森、林楊挺和中國科學(xué)院國家天文臺李春來等利用過去十多年來建立的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術(shù)，對嫦娥五號月球樣品玄武巖進(jìn)行精確的年代學(xué)、巖石地球化學(xué)及巖漿水含量的研究。結(jié)果顯示，嫦娥五號玄武巖形成于20.30±0.04億年，確證月球的火山活動可以持續(xù)到20億年前，比以往月球樣品限定的火山活動延長約8億年。這一結(jié)果為撞擊坑定年提供了關(guān)鍵錨點，將大幅提高內(nèi)太陽系星體表面撞擊坑定年的精度。研究還揭示嫦娥五號玄武巖的月幔源區(qū)并不富含放射性生熱元素和水，排除了放射性元素提供熱源，或富含水降低熔點兩種月幔熔融機制，對未來的月球探測和研究提出新的方向。

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展5：新冠病毒“反式回溯”的復(fù)制矯正機制?！】萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心) 供圖

——揭示新冠病毒(SARS-CoV-2)逃逸抗病毒藥物機制。不斷出現(xiàn)的新冠病毒突變株對當(dāng)前已有的疫苗、中和抗體等抗病毒手段提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，亟需發(fā)展能有效應(yīng)對各型突變株的廣譜藥物。在生命周期中，病毒的一系列轉(zhuǎn)錄復(fù)制酶組裝成“轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)合體”超分子機器，負(fù)責(zé)病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制的全過程，且在各型突變株中高度保守，是開發(fā)廣譜抗病毒藥物的核心靶點。清華大學(xué)婁智勇、饒子和與上?？萍即髮W(xué)高巖等發(fā)現(xiàn)并重構(gòu)病毒“加帽中間態(tài)復(fù)合體”“mRNA加帽復(fù)合體”和“錯配校正復(fù)合體”，并闡明其工作機制。揭示新冠病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制機器的完整組成形式；發(fā)現(xiàn)病毒聚合酶的核苷轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域是催化mRNA“加帽”成熟的關(guān)鍵酶，明確帽結(jié)構(gòu)的合成過程，為發(fā)展新型、安全的廣譜抗病毒藥物提供全新靶點；發(fā)現(xiàn)病毒以“反式回溯”的方式對錯配堿基和抗病毒藥物進(jìn)行“剔除”，闡明瑞德西韋等藥物效果不良的分子機制，為優(yōu)化針對聚合酶的抗病毒藥物提供關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展6：“中國天眼”(FAST)捕獲快速射電暴樣品示意圖。　科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心) 供圖

——“中國天眼”(FAST)捕獲世界最大快速射電暴樣本?？焖偕潆姳?FRB)是無線電波段宇宙最明亮的爆發(fā)現(xiàn)象。FRB121102是人類所知的第一個重復(fù)快速射電暴，中國科學(xué)院國家天文臺李菂等使用“中國天眼”(FAST)成功捕捉到FRB121102的極端活動期，最劇烈時段達(dá)到每小時122次爆發(fā)，累計獲取1652個高信噪比的爆發(fā)信號，構(gòu)成目前最大的FRB爆發(fā)事件集合。FAST樣本排除FRB121102爆發(fā)在一毫秒至一小時之間的周期性或準(zhǔn)周期性，嚴(yán)格限制重復(fù)快速射電暴由單一致密天體起源的可能性。該研究首次展現(xiàn)FRB的完整能譜，深入揭示了FRB的基礎(chǔ)物理機制。

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展7：纖維聚合物鋰離子電池的集成組裝示意圖?！】萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心) 供圖

——實現(xiàn)高性能纖維鋰離子電池規(guī)?；苽?。如何通過設(shè)計新結(jié)構(gòu)(如創(chuàng)建纖維鋰離子電池)滿足電子產(chǎn)品高度集成化和柔性化發(fā)展要求，是鋰離子電池領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。復(fù)旦大學(xué)彭慧勝、陳培寧等發(fā)現(xiàn)纖維鋰離子電池內(nèi)阻與長度之間獨特的雙曲余切函數(shù)關(guān)系，即內(nèi)阻隨長度增加并不增大，反而先下降后趨于穩(wěn)定。在此理論指導(dǎo)下構(gòu)建的纖維鋰離子電池具有優(yōu)異且穩(wěn)定的電化學(xué)性能，能量密度較過去提升近2個數(shù)量級，彎折10萬次后容量保持率超過80%；建立的世界上首條纖維鋰離子電池生產(chǎn)線，實現(xiàn)其規(guī)模化連續(xù)制備；編織集成得到的纖維鋰離子電池系統(tǒng)，電化學(xué)性能與商業(yè)鋰離子電池相當(dāng)，而穩(wěn)定性和安全性更加優(yōu)異。

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展8：祖沖之號?！】萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心) 供圖

——可編程二維62比特超導(dǎo)處理器“祖沖之號”的量子行走。量子行走是經(jīng)典隨機行走的量子力學(xué)模擬，是實現(xiàn)量子模擬、量子搜索算法乃至通用量子計算的工具。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)朱曉波、潘建偉等通過研發(fā)兼容平面工藝的三維引線技術(shù)，實現(xiàn)量子比特結(jié)構(gòu)從一維向二維的拓展，設(shè)計并制作一個由62個比特組成的8×8的二維結(jié)構(gòu)超導(dǎo)量子比特陣列，構(gòu)建出“祖沖之號”量子計算原型機，并通過該裝置演示高保真的單粒子和雙粒子連續(xù)時間量子行走。利用量子處理器的高可編程性，實現(xiàn)量子比特激發(fā)粒子行走路徑的精確調(diào)控，在固態(tài)量子芯片實現(xiàn)馬赫-曾德爾干涉儀。該工作是世界范圍內(nèi)公開發(fā)表的首個比特數(shù)超過60的超導(dǎo)量子計算領(lǐng)域的成果，驗證對含噪聲中等規(guī)模量子比特系統(tǒng)的高精度量子調(diào)控能力，為研制祖沖之二號、實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”奠定基礎(chǔ)。

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展9：軟機器人在馬里亞納海溝萬米深海驅(qū)動實驗?！】萍疾扛呒夹g(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心) 供圖

——自供電軟機器人成功挑戰(zhàn)馬里亞納海溝。深海機器人與裝備需要高強度金屬耐壓外殼或壓力補償系統(tǒng)來保護內(nèi)部機電系統(tǒng)。浙江大學(xué)李鐵風(fēng)等從深海獅子魚“頭部骨骼分散融合在軟組織中”這一生理特性提取仿生靈感，揭示深海極端壓力條件下軟機器人功能器件破壞及驅(qū)動失效的內(nèi)在機制；提出硬質(zhì)器件分散融入軟基體實現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力調(diào)控的方法，以及適應(yīng)深海低溫、高壓環(huán)境的電驅(qū)動人工肌肉融合制造方法；建立萬米深海軟機器人的系統(tǒng)構(gòu)造方法和驅(qū)動理論。所研制的自供電軟機器人成功挑戰(zhàn)馬里亞納海溝，實現(xiàn)10900米海底深潛和驅(qū)動，在南海海平面以下3224米實現(xiàn)深海航行。該研究大幅降低深海機器人的重量及經(jīng)濟成本，推動軟體機器人在深海工程領(lǐng)域的應(yīng)用。

2021年度中國十大科學(xué)進(jìn)展10：北極游隼遷徙路線成因與長距離遷徙關(guān)鍵基因。　科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心) 供圖

——揭示鳥類遷徙路線成因和長距離遷徙關(guān)鍵基因?！斑w徙生物如何發(fā)現(xiàn)其遷徙路線？”一直是社會和學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注的議題，也是《科學(xué)》(Science)雜志125個最具挑戰(zhàn)性科學(xué)問題之一。中國科學(xué)院動物研究所詹祥江等歷時12年，利用衛(wèi)星追蹤數(shù)據(jù)和基因組信息，建立了一套北極游隼遷徙研究系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)游隼主要使用5條路線穿越亞歐大陸，西部游隼表現(xiàn)為短距離遷徙，東部為長距離遷徙。在末次冰盛期到全新世的轉(zhuǎn)換過程中，冰川消退所導(dǎo)致的繁殖和越冬地變遷，可能是遷徙路線形成的主要歷史原因。研究還發(fā)現(xiàn)遷徙距離更長的游隼攜帶ADCY8優(yōu)勢等位基因，該基因與長時記憶形成有關(guān)，表明長時記憶可能是鳥類長距離遷徙的重要基礎(chǔ)。該研究結(jié)合遙感衛(wèi)星追蹤、基因組學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等研究手段，通過多學(xué)科整合分析方法闡明了鳥類遷徙路線變遷成因和遺傳基礎(chǔ)。

中國科學(xué)十大進(jìn)展遴選活動由科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心)牽頭主辦，至今已成功舉辦17屆，旨在展示中國重大基礎(chǔ)研究科學(xué)進(jìn)展，激勵廣大科技工作者的科學(xué)熱情和奉獻(xiàn)精神，開展基礎(chǔ)研究科學(xué)普及，促進(jìn)公眾理解、關(guān)心和支持基礎(chǔ)研究，在全社會營造良好的科學(xué)氛圍。

中國科學(xué)十大進(jìn)展遴選程序分為推薦、初選和終選3個環(huán)節(jié)。2021年度，《中國基礎(chǔ)科學(xué)》《科技導(dǎo)報》《中國科學(xué)院院刊》《中國科學(xué)基金》和《科學(xué)通報》等5家編輯部共推薦了310項科學(xué)研究進(jìn)展，所推薦的科學(xué)進(jìn)展皆是在2020年12月1日至2021年11月30日期間正式發(fā)表或完成的研究成果。2021年12月，2021年度中國科學(xué)十大進(jìn)展初選會議組織專家從推薦的310項科學(xué)進(jìn)展中遴選出30項進(jìn)展進(jìn)入終選。終選邀請中國科學(xué)院院士、中國工程院院士、國家重點實驗室主任、國家重點研發(fā)計劃有關(guān)重點專項總體專家組成員和項目負(fù)責(zé)人、原973計劃顧問組和咨詢組專家、以及項目首席科學(xué)家等3500余位知名專家學(xué)者對30項候選科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行網(wǎng)上投票，得票數(shù)排名前10位的入選“2021年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”。(完)

責(zé)編：唐錦玲

來源：冷水江市融媒體中心