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2022年01月19日
【中国科学报】2021年中国十大科技进展新闻

1我国首次火星探测任务取得圆满成功

6月11日,国家航天局在京举行天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式,公布了由祝融号火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。首批科学影像图的发布,标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。据悉,我国首次火星探测任务于2013年全面启动论证,2016年1月批准立项。2020年7月23日天问一号探测器于海南文昌成功发射,历经地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测等阶段,工程任务按计划顺利完成。

环绕器局部特写。

2中国空间站开启有人长期驻留时代

6月17日和10月16日,神舟十二号、神舟十三号载人飞船相继发射成功,顺利将航天员送入太空。神舟十二号与天和核心舱对接形成组合体,3名航天员进驻核心舱开启3个月驻留,开展一系列空间科学和技术试验,在轨验证了航天员长期驻留、再生生保、空间物资补给等空间站建造和运营关键技术。神舟十三号入轨后,与天和核心舱和天舟二号、天舟三号组合体完成自主快速交会对接,3位航天员开启6个月在轨驻留,进一步验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术。

天和核心舱。

3我国实现二氧化碳到淀粉的从头合成

淀粉的主要合成方式是由绿色植物通过光合作用固定二氧化碳来进行。科学家一直在努力改进光合作用过程,希望提高二氧化碳转化速率和光能利用效率,提升淀粉生产效率。中科院天津工业生物技术研究所研究人员提出一种颠覆性淀粉制备方法,不依赖植物光合作用,以二氧化碳、电解产生的氢气为原料,在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成,使淀粉生产从传统农业种植向工业车间生产模式转变成为可能,取得原创性突破。相关研究成果9月24日在线发表于《科学》杂志。

人工合成淀粉遇碘变蓝。

4我国超算应用摘得2021年度“戈登贝尔奖”

11月18日在全球超级计算大会上,国际计算机协会将2021年度“戈登贝尔奖”授予由之江实验室、国家超算无锡中心等单位研究人员组成的联合科研团队,他们因基于新一代神威超级计算机的应用“超大规模量子随机电路实时模拟”(SWQSIM)获此殊荣。在这项工作中,研究人员引入一个系统的设计过程,涵盖模拟所需的算法、并行化和系统架构。该团队SWQSIM应用可在304秒内得到百万更高保真度的关联样本,在一星期内得到同样数量的无关联样本,一举打破“量子霸权”。

获奖现场。

5我国科学家观测到迄今最高能量光子

中科院高能物理研究所牵头的国际合作组依托国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站(LHAASO)”,在银河系内发现12个超高能宇宙线加速器,并记录到能量达1.4拍电子伏(PeV,拍=千万亿)的伽马光子,这是人类迄今观测到的最高能量光子,突破了人类对银河系粒子加速的传统认知,揭示了银河系内普遍存在能够把粒子加速到超过1PeV的宇宙线加速器,开启了“超高能伽马天文”观测时代。相关成果5月17日发表于《自然》。

LHAASO全阵列建成并投入运行。

6嫦娥五号样品重要研究成果先后出炉

10月19日,中科院发布嫦娥五号月球科研样品最新研究成果。中科院地质与地球物理研究所和国家天文台主导,通过3篇《自然》论文和1篇《国家科学评论》论文,报道了围绕月球演化重要科学问题取得的突破进展。科研人员利用超高空间分辨率铀—铅(U-Pb)定年技术,对嫦娥五号月球样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物进行分析,确定玄武岩形成年龄为20.30±0.04亿年,表明月球在20亿年前仍存在岩浆活动,比以往月球样品限定的岩浆活动延长了约8亿年。

样品在充氮无氧手套箱中打开密封。

7异源四倍体野生稻快速从头驯化获得新突破

全球气候变暖、极端天气频发等为粮食安全带来巨大挑战。在此背景下,如何进一步提高作物单产成为亟待解决的严峻问题。中科院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略,旨在最终培育出新型多倍体水稻作物,从而大幅提升粮食产量并增加作物环境变化适应性。本项研究为未来应对粮食危机提出了一种新的可行策略,开辟了全新的作物育种方向。相关研究成果2月4日发表于《细胞》。

田间种植的异源四倍体野生稻。

8我国研发成功-271℃超流氦大型低温制冷装备

4月15日,由中科院理化技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收及成果鉴定,标志着我国具备了研制液氦温度(零下269摄氏度)千瓦级和超流氦温度(零下271摄氏度)百瓦级大型低温制冷装备的能力,可满足大科学工程、航天工程、氦资源开发等国家战略高技术发展的迫切需要。项目的成功实施,还带动了我国高端氦螺杆压缩机、低温换热器和低温阀门等行业的快速发展,提高了一批高科技制造企业的核心竞争力。

液氦到超流氦温区大型低温制冷系统。

9植物到动物的功能基因转移首获证实

中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队经过20年追踪研究,发现被联合国粮农组织认定的迄今唯一“超级害虫”烟粉虱,具有一种类似“以子之矛、攻子之盾”的本领:其从寄主植物那里获得了防御性基因。这是现代生物学诞生100多年来,首次研究证实植物和动物之间存在功能性基因水平转移现象。相关科研成果3月25日在线发表于《细胞》,并作为《细胞》封面文章于4月1日出版。这是我国农业害虫研究领域在《细胞》杂志的首篇论文。

Cell论文机理图。

10稀土离子实现多模式量子中继及1小时光存储

量子中继和可移动量子存储是实现远程量子通信的两种可行方案。量子中继方面,国际已有研究无法满足确定性发光和多模式复用两大需求。可移动量子存储方面,国际上光存储时间最长仅1分钟。中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组基于稀土离子掺杂晶体研制出高性能的固态量子存储器,实现了一种基于吸收型存储器的多模式量子中继,成功将光存储时间提升至1小时。相关成果于4月22日和6月2日分别发表于《自然—通讯》和《自然》。

稀土离子掺杂晶体在低温环境下工作。

《中国科学报》 (2022-01-19 第2版 专题)

https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2022/1/367829.shtm

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