2021年度中国科学10大进展

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近些年来,我国的科学水平不断突破,取得了一个又一个惊人的成就。最近,科学技术部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)公布了2021年度中国科学十大进展。到底是哪些科学突破,入选了这个榜单呢?

天问一号成功着陆

北京时间2021年5月15日7:18,我国的天问一号探测器成功在火星表面软着陆,祝融号火星车随后顺利展开对火星的探索,让我国成为了世界上第二个成功在火星表面利用火星车进行探测的国家。

火星表面着陆的难度,我们已经多次介绍过,那里号称人类探测器的坟场,可见这次着陆有多难。更重要的是,这标志着我国正式展开对太阳系行星的探测,这次的技术、经验和人才将会让我国在未来对更多太阳系天体进行探测,值得期待!

中国空间站建设

北京时间2021年4月29日11时23分,天和核心舱在海南文昌航天发射场发射升空,顺利入轨,这标志着我国正式展开空间站的建设。5月29日,天舟二号货运飞船顺利发射,完成与空间站的对接。6月17日,神舟十二号载人飞船将聂海胜、刘伯明和汤洪波送到空间站,成为了空间站首批入驻航天员。

10月16日,随着神舟十二号乘组回到地面,神舟十三号乘组顺利进入空间站,翟志刚、王亚平和叶光富三位航天员将在太空中执行任务长达半年的时间。在2021年,我国空间站建设顺利取得重大进展,这也是目前太空中除国际空间站外的唯一空间站!

二氧化碳合成淀粉

2021年9月24日,国际权威科学期刊《科学》发表了我国科学家的论文,来自中国科学院天津工业生物技术研究所的科研人员实现了利用二氧化碳合成淀粉的壮举。我们知道,二氧化碳是一种比较简单的无机物,而淀粉则是包含大量原子的复杂有机物,这样的化学合成确实难度非常大。

这次研究可谓意义非凡,绝不止是吃那么简单。首先,人工合成淀粉的速率是玉米合成淀粉的8.5倍;其次,在温室效应导致全球变暖的今天,如何解决空气中的二氧化碳一直是一个难题,本次研究算是提供了一个重要方向;再次,这种技术确实可以在一定程度上解决吃饭的问题,甚至未来有望在火星上制出淀粉供航天员食用。

嫦娥五号月球样品

在2020年底,我国的嫦娥五号成功实施了月表采样返回计划,将1731颗月球样本带回地球,轰动了世界。这些月壤对于天文学家来说是非常宝贵的资源,可以用来分析月球的演化历程,甚至可以借此推测太阳系的历史。

虽然嫦娥五号是在2020年进行的,但相关研究成果首次公布是在2021年,并且一下子就有了重大发现。通过嫦娥五号带回的月壤,我国科学家确定:月球早期的火山活动一直持续到了距今20亿年前的时间,这比以往的研究所推测的时间晚了8亿年。

揭示SARS-CoV-2逃逸抗病毒药物机制

所谓的SARS-CoV-2,其实也就是大家所熟知的新冠病毒,世界卫生组织给它起的名称叫做COVID-19,而SARS-CoV-2则是国际病毒分类学委员会给它起的名字。众所周知,新冠病毒在全球范围内肆虐已经两年多的时间了,任何与它相关的研究,都有可能拯救无数的生命。

清华大学娄智勇、饶子和与上海科技大学高岩等科学家发现并重构了病毒“加帽中间态复合体”、“mRNA加帽复合体”和“错配校正复合体”,并阐明其工作机制。揭示了新冠病毒转录复制机器的完整组成形式;发现病毒聚合酶的核苷转移酶结构域是催化mRNA“加帽”成熟的关键酶,明确了帽结构的合成过程。

说得通俗一点,凭借这样的研究,科学家们或许可以研发出更加有效的抗病毒药物,甚至可能应对得了不断变异的新毒株。

中国天眼观测快速射电暴

作为全世界最大的单口径射电望远镜,我们的中国天眼FAST怎么可能会缺席这样的榜单呢?很多人期待着中国天眼发现外星人的消息,但它更多地是进行宇宙天体的观测。FAST最杰出的成就,就是发现了大量的脉冲星。不过在2021年,它对快速射电暴的观测,从另一个领域向全世界展示了它的强大威力。

所谓的快速射电暴,是来自于宇宙中的一种瞬时无线电波爆发现象。这种爆发通常只持续几毫秒的时间,但释放出来的能量甚至和太阳一整天内释放出来的能量差不多。这些快速射电暴几乎不重复出现,出现之前也没有预兆,所以关于它的本质一直是个谜。我国天文学家利用FAST展现了快速射电暴的完整能谱,这有助于人类破解快速射电暴的本质之谜。

高性能纤维锂离子电池规模化制备

在日常生活中,锂电池随处可见,小到我们每个人使用的手机,大到路上跑的新能源机动车,全都是使用的锂电池。在锂电池的基础上,我国科学家又进一步开发了纤维锂离子电池,让未来生活离我们更近了一步。

据介绍,纤维锂离子电池具有极佳的循环稳定性,并且在弯折10万次后,仍然保持超过80%的容量。这种电池甚至可以编织在衣服中,让人们走在路上就能够给自己的手机、手环等电子设备充电。不过,这项技术距离量产并广泛使用,还有一段距离。

祖冲之号

这是由中国科大中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等科学家组成的研究团队,研制的一台62比特可编程超导量子计算原型机。此前谷歌在2019年推出了“悬铃木”超导量子计算机,其计算芯片包含53个可控超导量子比特,这一次我国科学家的成果实现了超车。

量子计算机在今天已经成为了世界公认的重要战略技术,许多国家都竞相进行这方面的研究。其利用了量子力学的原理,计算能力远远超出了传统计算机。如果量子计算机能够研发成功并投入使用,那么生活将会更加便利,网络隐私更加安全,科学家们的研究也将更加迅速。

自供电软机器人探访深海

人类的设备飞出距离地表10公里的高空次数,远远多于潜入地表以下深海的次数。对于那片神秘的海域,人类的了解始终非常有限。深达11公里的马里亚纳海沟,一直吸引着科学家的关注。虽然人类曾多次下潜到这里,但都是靠厚重而又坚固的金属来支撑。

我国科学家非常聪明,他们看到了深海生物凭借肉身就能存活于深海的原理,研制了无线自供电软体机器人。这种机器人模仿了鱼的身体结构,成功地在马里亚纳海沟最深10900米处和南海最深 3224 米处进行了实际测试。这项技术目前仍然有待提高,未来或将在防止海洋污染、海洋监测、保护海洋生物多样性等方面大显神威。

鸟类迁徙之谜

大家都知道,许多鸟类都有迁徙的行为。生物学家推测,世界上10000多种鸟类中大约有1/5是候鸟。这些鸟类是如何选择迁徙路线的、哪些因素影响鸟类迁徙路线的变迁,一直是科学家们关注的问题。

2021年3月11日,著名的《自然》期刊以封面文章的形式刊登了中国科学院动物研究所詹祥江实验室的最新研究成果,我国科学家结合了遥感卫星追踪、基因组学、神经生物学等许多研究手段,对游隼的迁徙进行了跟踪研究,在一定程度上解释了许多关于候鸟迁徙的谜题。

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