【2022年終盤點】

　　當(dāng)張家口的風(fēng)吹亮北京的燈，當(dāng)“最快的冰”讓賽場內(nèi)外的運(yùn)動員和觀眾享受到速度與激情，一場科技感、未來感十足的2022年北京冬季奧運(yùn)會（以下簡稱冬奧會）讓科技大放異彩，而這僅僅是科技成果在2022年集中綻放的煙花一朵。

　　這一年，“夸父一號”收獲首批太陽觀測科學(xué)圖像，“墨子號”實現(xiàn)1200公里地表量子態(tài)傳輸；這一年，“大國重器”扛起制造強(qiáng)國使命，國產(chǎn)大飛機(jī)C919正式交付市場，“華龍一號”示范工程全面建成投運(yùn)……

　　致廣大而盡精微，我們在科技的世界探尋所來何處，不斷開拓新途。以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，探索的腳步從未停歇。

　　科技與冬奧“雙向奔赴”

　　一大批科技成果助力賽事舉辦各環(huán)節(jié)

　　從國際先進(jìn)的二氧化碳跨臨界直冷制冰到航天級技術(shù)打造的國產(chǎn)雪車，從助力運(yùn)動員減阻、防切割的服裝面料到能健康監(jiān)測的智能遙控床，從實現(xiàn)冬奧場館100%綠電供應(yīng)到世界首例單板大跳臺與空中技巧的賽道剖面轉(zhuǎn)換……冬奧會在為世界呈現(xiàn)一屆精彩的冰雪賽事的同時，也將現(xiàn)代科技與中國智慧的魅力，融入場館、運(yùn)行、指揮、安保、醫(yī)療、氣象、交通、轉(zhuǎn)播、觀賽等關(guān)鍵場景中。

　　從申辦冬奧會成功伊始，“科技冬奧”就成為冬奧會籌辦工作的關(guān)鍵詞之一。此后，科技部會同有關(guān)部門和地方圍繞零排供能、綠色出行、5G共享、運(yùn)動科技、清潔環(huán)境等8個方面統(tǒng)籌設(shè)計重點任務(wù)，并最終確定了科學(xué)辦賽、運(yùn)動科技、智慧觀賽、安全保障、綠色智慧示范5個方向。

　　“科技冬奧”的深謀遠(yuǎn)慮，帶來的成績有目共睹——在冬奧會重點場館建設(shè)方面，賽道設(shè)計、結(jié)構(gòu)建造、關(guān)鍵用材等方面多項技術(shù)實現(xiàn)新突破，例如毫米級混凝土噴射成型技術(shù)首次被用于國家跳臺滑雪中心和雪車雪橇中心等場館建設(shè)，打破國外技術(shù)壟斷；在賽事保障方面，自主研發(fā)的“百米級、分鐘級”高精度氣象預(yù)報系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)復(fù)雜地形短臨預(yù)報領(lǐng)域的空白……

　　冬奧會鑄就的冰雪傳奇已經(jīng)載入史冊，科技創(chuàng)新帶來的智慧、低碳、可持續(xù)發(fā)展理念也已融入后冬奧時代的城市運(yùn)營、冰雪產(chǎn)業(yè)、居民生活方式之中�？萍寂c冬奧會于2022年的這次“雙向奔赴”，必將在未來創(chuàng)造更多的傳奇。

　　柵極長度最小晶體管問世

　　將柵極尺寸極限縮小到僅一層碳原子厚度

　　晶體管是芯片的核心元器件。更小的柵極尺寸使芯片上能集成更多的晶體管，從而提升性能。近年來，隨著晶體管的物理尺寸進(jìn)入納米尺度，電子遷移率降低、漏電流增大、靜態(tài)功耗增大等短溝道效應(yīng)越來越嚴(yán)重。因此，新結(jié)構(gòu)和新材料的開發(fā)迫在眉睫。

　　3月10日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表的一篇文章，傳來令人振奮的消息：清華大學(xué)集成電路學(xué)院教授任天令團(tuán)隊，首次制備出亞1納米柵極長度的晶體管，該晶體管具有良好的電學(xué)性能。

　　目前主流工業(yè)界晶體管的柵極尺寸在12納米以上。為進(jìn)一步突破1納米以下柵長晶體管的瓶頸，任天令團(tuán)隊巧妙利用石墨烯薄膜超薄的單原子層厚度和優(yōu)異的導(dǎo)電性能，將其作為柵極，通過石墨烯側(cè)向電場來控制垂直的二硫化鉬溝道的開關(guān)，從而實現(xiàn)等效的物理柵長為0.34納米。

　　紐約州立大學(xué)布法羅分校納米電子學(xué)科學(xué)家李華民評價說，這項新工作將柵極的尺寸極限進(jìn)一步縮小到“僅一層碳原子的厚度”。

　　如何讓1納米以下柵長晶體管從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化？任天令說：“1納米以下柵長晶體管只是一個維度的尺寸微縮，未來還需要配合溝道的微縮，而這需要借助光刻機(jī)，比如把溝道尺寸通過極紫外光刻進(jìn)一步微縮到5納米，并進(jìn)一步實現(xiàn)超大規(guī)模芯片的制備。”

　　“華龍一號”示范工程建成投運(yùn)

　　助力優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)

　　作為我國核電走向世界的“國家名片”，“華龍一號”是當(dāng)前核電市場接受度最高的三代核電機(jī)型之一，是我國核電企業(yè)研發(fā)設(shè)計的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代壓水堆核電創(chuàng)新成果，滿足國際最高安全標(biāo)準(zhǔn)，完全具備批量化建設(shè)能力，已成為中國為世界貢獻(xiàn)的三代核電優(yōu)選方案。

　　3月25日，我國自主三代核電“華龍一號”示范工程第2臺機(jī)組——中核集團(tuán)福清核電6號機(jī)組正式具備商運(yùn)條件，至此中核集團(tuán)“華龍一號”示范工程全面建成投運(yùn)。

　　福清核電5、6號兩臺機(jī)組是“華龍一號”全球示范工程，5號機(jī)組2021年1月投入商業(yè)運(yùn)行。中核集團(tuán)“華龍一號”示范工程全面建成后，兩臺機(jī)組年發(fā)電能力近200億千瓦時，相當(dāng)于每年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗624萬噸、減少二氧化碳排放1632萬噸，相當(dāng)于植樹造林1.4億棵，對優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、推動綠色低碳發(fā)展、助力實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。

　　“華龍一號”在采用經(jīng)工程驗證的成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，獨(dú)創(chuàng)性地采用“177堆芯布置”和“能動與非能動相結(jié)合”的安全設(shè)計理念，首堆設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)88％，還運(yùn)用了單堆布置、雙層安全殼等設(shè)計理念，充分保證了電廠安全性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性。

　　二氧化碳“變身”葡萄糖

　　提供人工和半人工合成糧食新路徑

　　將二氧化碳“變廢為寶”、轉(zhuǎn)化為高附加值化合物，是科技界持續(xù)攻關(guān)的重要課題。我國科學(xué)家此前在國際上首次實現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成。但二氧化碳除了“變身”淀粉，還能“變身”其他東西嗎？

　　4月28日，刊發(fā)于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·催化》的一篇封面文章給出了肯定答案：我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)了一種二氧化碳轉(zhuǎn)化新路徑，通過電催化與生物合成相結(jié)合，成功以二氧化碳和水為原料合成了葡萄糖和脂肪酸，為人工和半人工合成糧食提供了新路徑。

　　此項研究中，科研人員首先將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸，然后用釀酒酵母對乙酸進(jìn)行發(fā)酵�！斑@個過程可以理解為，先將二氧化碳轉(zhuǎn)化為釀酒酵母的‘食物’乙酸，然后釀酒酵母不斷‘吃醋’來合成葡萄糖和脂肪酸�！毖芯客瓿烧咧�一、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾杰說。

　　自然界中糧食作物生長受季節(jié)、地域、氣候的影響，而此項研究使“糧食生產(chǎn)”實現(xiàn)人工可控，突破了眾多外界條件限制�！袄�用這種電催化與生物合成相結(jié)合的模式，‘從無到有’地在克級水平合成了葡萄糖，這顯示了該策略較高的生產(chǎn)水平與發(fā)展?jié)摿��！?研究完成者之一、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員于濤說。

　　“墨子號”再創(chuàng)紀(jì)錄

　　實現(xiàn)1200公里地表量子態(tài)傳輸

　　“這個實驗比以前的實驗更具挑戰(zhàn)性，克服了重大技術(shù)挑戰(zhàn)，對未來量子通信應(yīng)用具有重要意義�！�4月，中國科學(xué)院院士潘建偉團(tuán)隊刊發(fā)于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》的一篇文章獲得審稿人的這一評價。

　　在這項研究中，潘建偉及其同事利用“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，首次實現(xiàn)了地球上相距1200公里兩個地面站之間的量子態(tài)遠(yuǎn)程傳輸，向構(gòu)建全球化量子信息處理和量子通信網(wǎng)絡(luò)邁出重要一步。

　　利用量子隱形傳態(tài)實現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子態(tài)傳輸，是構(gòu)建量子通信網(wǎng)的重要途徑。但在實現(xiàn)過程中，量子糾纏分發(fā)的距離和品質(zhì)會受到信道損耗、消相干等因素影響，如何突破傳輸距離限制，一直是國際量子通信研究的核心問題之一。

　　潘建偉團(tuán)隊創(chuàng)新性地將光學(xué)一體化粘接技術(shù)應(yīng)用到空間量子通信領(lǐng)域，實現(xiàn)了具有超高穩(wěn)定性的光干涉儀，克服了遠(yuǎn)距離湍流大氣傳輸后的量子光干涉難題。他們結(jié)合基于雙光子路徑—偏振混合糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案，在中國云南麗江站和青海德令哈地面站之間完成了遠(yuǎn)程量子態(tài)的傳輸驗證，并且在實驗中對六種典型的量子態(tài)進(jìn)行了驗證，傳送保真度均超越了經(jīng)典極限。

　　2012年，潘建偉團(tuán)隊在國際上首次實現(xiàn)百余公里自由空間量子隱形傳態(tài)。10年后，他們成功實現(xiàn)突破，創(chuàng)造了1200公里地表量子態(tài)傳輸?shù)男率澜缂o(jì)錄。

　　全球海拔最高自動氣象站建成

　　為觀測珠峰地區(qū)氣候環(huán)境變化提供一手?jǐn)?shù)據(jù)

　　青藏高原被稱為地球第三極和亞洲水塔，是季風(fēng)和西風(fēng)的巨型調(diào)節(jié)器，對全球氣候變化有著重要影響。5月4日中午，第二次青藏科考“巔峰使命”珠峰科考登頂?shù)谝惶蓐?2名隊員成功登頂，在珠峰8830米架設(shè)了全球海拔最高的自動氣象站。

　　珠峰是青藏高原的標(biāo)志，珠峰科考也成為第二次青藏科考的重要內(nèi)容。第二次青藏科考隊隊長、現(xiàn)場總指揮、中國科學(xué)院院士姚檀棟表示，此次完成氣象站架設(shè)后，珠峰地區(qū)從海拔5200米至8830米就建成了8個氣象梯度觀測站點，為觀測珠峰地區(qū)的氣候環(huán)境變化提供珍貴的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。

　　姚檀棟介紹，此次科考是全球首次在珠峰峰頂實施綜合科學(xué)考察研究。除了架設(shè)氣象站，登頂科考隊員還完成了利用高精度雷達(dá)測量冰雪厚度、采集冰雪樣品、采集珠峰頂部上空大氣等峰頂科考任務(wù)�！拔覀兪状卧谥榉宸屙攲嵤┚C合科考取得的新認(rèn)識、獲得的新突破，是對科學(xué)的貢獻(xiàn)、對人民的貢獻(xiàn)、對國家的貢獻(xiàn)和對全球的貢獻(xiàn)�！币μ礂澱f。

　　據(jù)了解，我國自20世紀(jì)50年代起開展了超過6次的珠峰科考活動。過去受限于條件，對于珠峰這樣一個標(biāo)志性地點，科學(xué)家做的大都是海拔五六千米的研究，對于8000米以上的研究存在很多空白。

　　此次“巔峰使命”珠峰科考是2017年第二次青藏科考啟動以來學(xué)科覆蓋面最廣、參加科考隊員最多、采用儀器設(shè)備最先進(jìn)的綜合性科考，可稱為人類在珠峰地區(qū)開展極高海拔綜合科學(xué)考察研究的一次壯舉。

　　“從魚到人”關(guān)鍵環(huán)節(jié)補(bǔ)齊

　　刷新對有頜類早期演化歷史的認(rèn)知

　　從魚到人的演化中最關(guān)鍵的躍升環(huán)節(jié)具體在何時、何地、如何發(fā)生？9月，登上國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》的4篇文章，迅速將這一問題送上熱搜。“從魚到人”的演化并不是從魚直接變成人，而是一部長達(dá)5億多年的演化史。演化史中間經(jīng)歷了多次重大的演化事件，其中，頜的起源與有頜類的崛起稱得上最關(guān)鍵的躍升之一。然而，這一躍升究竟是如何發(fā)生的，一直困擾著古生物學(xué)界。其中有頜類的早期演化存在一段至少3000萬年的巨大空白。

　　中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團(tuán)隊在重慶、貴州等地約4.4億年前的志留紀(jì)早期地層中發(fā)現(xiàn)“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，首次為有頜脊椎動物的崛起與最早期輻射分化提供了確切證據(jù)，并據(jù)此取得一系列新發(fā)現(xiàn)，刷新了對有頜類早期演化歷史的傳統(tǒng)認(rèn)知。

　　研究團(tuán)隊?wèi)?yīng)用高精度CT、性狀大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)新方法，向世界首次展示出最早有頜類的牙齒、頭部等身體結(jié)構(gòu)與解剖學(xué)信息。其中，雙列黔齒魚的齒旋將有頜類牙齒最早化石證據(jù)前推了1400萬年；有頜的蠕紋沈氏棘魚是迄今所知最早的保存完好的軟骨魚，確證了鯊魚是從“披盔戴甲”的祖先演化而來；有頜魚類奇跡秀山魚糅合了多個盾皮魚大類的特征，為探究有頜類“生命之樹”根部主要類群的起源，以及脊椎動物頭骨演化提供了珍貴資料。

　　大氣田寶島21-1現(xiàn)身深水

　　天然氣探明地質(zhì)儲量超500億立方米

　　挺進(jìn)“深藍(lán)”，再獲突破。10月19日晚，中國海油宣布在海南島東南部海域瓊東南盆地再獲勘探重大突破，發(fā)現(xiàn)了我國首個深水深層大氣田寶島21-1，探明地質(zhì)儲量超過500億立方米，實現(xiàn)松南—寶島凹陷半個多世紀(jì)以來的最大突破，是深海深地探測取得的有力進(jìn)展。

　　在海洋油氣勘探領(lǐng)域，一般把水深超過300米的水域稱為深水，把井深超過3500米的井定義為深層井。此次發(fā)現(xiàn)的寶島21-1氣田位于海南島東南部海域深水區(qū)，最大作業(yè)水深超過1500米，完鉆井深超過5000米，距離“深海一號”超深水大氣田約150公里，海洋地質(zhì)條件極端復(fù)雜。

　　進(jìn)入新時代以來，中國海油利用新的勘探技術(shù)，向更深層進(jìn)發(fā)，五探“寶島”，終于發(fā)現(xiàn)了一批新的有利構(gòu)造。通過目標(biāo)優(yōu)選，中國海油研究人員發(fā)現(xiàn)，寶島21-1具有大型三角洲發(fā)育的構(gòu)造背景，最有可能是一個大中型氣田。部署的第一口預(yù)探井就鉆遇氣層113米，創(chuàng)下深水區(qū)單井氣層最厚的紀(jì)錄。經(jīng)測試，該氣田可日產(chǎn)天然氣58.7萬立方米，評審批復(fù)天然氣探明地質(zhì)儲量超500億立方米，凝析油探明地質(zhì)儲量超300萬立方米。

　　中國海油海南分公司總地質(zhì)師吳克強(qiáng)表示：“寶島21-1的成功發(fā)現(xiàn)，不僅證實了寶島凹陷的勘探潛力，也表明我們在深水深層勘探技術(shù)上取得了重要突破，對類似層系的勘探具有重要的指導(dǎo)意義�！�

　　全球首架C919交付市場

　　邁出民航商業(yè)市場運(yùn)營的第一步

　　“東方919，很高興迎來中國民航首個C919航班，祝國產(chǎn)大飛機(jī)越飛越好�！�

　　“收到，塔臺，C919很棒，東航一定會全力飛好。”

　　12月9日，一架編號為B-919A的C919大型客機(jī)從上海浦東國際機(jī)場啟航飛往上海虹橋機(jī)場。

　　這一段短短的航程，標(biāo)志著全球首架C919大型客機(jī)交付首家用戶——中國東方航空股份有限公司，也意味著我國大飛機(jī)事業(yè)發(fā)展迎來新的里程碑，邁出民航商業(yè)市場運(yùn)營的第一步。歷經(jīng)幾代人的努力，我國民航運(yùn)輸市場首次擁有了中國自主研發(fā)的噴氣式干線飛機(jī)。

　　C919大型客機(jī)是我國按照國際通行適航標(biāo)準(zhǔn)研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全球新一代單通道干線客機(jī)，2007年立項，2017年首飛，2022年9月29日取得中國民航局型號合格證，11月29日取得中國民航局生產(chǎn)許可證。

　　C919大型客機(jī)采用先進(jìn)氣動設(shè)計、先進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)和先進(jìn)材料，碳排放更低、燃油效率更高。民用飛機(jī)設(shè)計具有高度的復(fù)雜性，一輛汽車大概有7000個零件，而一架飛機(jī)的零件數(shù)量超過400萬個，圖紙有7萬多張，管線有200多公里長。

　　15年來，我國成功探索出一條中國設(shè)計、系統(tǒng)集成、全球招標(biāo)、逐步提升國產(chǎn)化的發(fā)展路子。如今，大飛機(jī)事業(yè)邁入規(guī)�；�系列化發(fā)展新征程，對推動全球航空產(chǎn)業(yè)鏈合作創(chuàng)新、加速我國民航運(yùn)輸市場供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、助力構(gòu)建國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局，具有重要意義。

　　“夸父一號”交出首份成績單

　　首批觀測圖像驗證載荷的觀測能力

　　神話故事里的“夸父逐日”，如今隨著一顆科學(xué)衛(wèi)星的升空有了現(xiàn)實的模樣。12月13日，我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”衛(wèi)星首批科學(xué)圖像新聞發(fā)布會發(fā)布了“夸父一號”自2022年10月9日成功發(fā)射以來，3臺有效載荷獲取的若干對太陽的科學(xué)觀測圖像，實現(xiàn)了多項國內(nèi)外首次，在軌驗證了“夸父一號”三臺有效載荷的觀測能力和先進(jìn)性。

　　“夸父一號”首席科學(xué)家、中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員甘為群介紹，在軌2個月期間，“夸父一號”按照既定計劃，開展了大量對太陽的在軌測試和觀測。其中，全日面矢量磁像儀（FMG）實現(xiàn)了我國首次在空間開展太陽磁場觀測，已獲得的太陽局部縱向磁圖的質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平，為聚焦“一磁兩暴”科學(xué)目標(biāo)，實現(xiàn)高時間分辨、高精度的太陽磁場觀測奠定了良好的基礎(chǔ)。

　　同時，太陽硬X射線成像儀（HXI）實現(xiàn)了我國首次太陽硬X射線成像，提供了地球視角目前唯一的太陽硬X射線圖像，圖像總體質(zhì)量達(dá)到國際一流水平，為實現(xiàn)對太陽耀斑展開非熱輻射空間分布、時間結(jié)構(gòu)、能譜特征觀測奠定了堅實的基礎(chǔ)。

　　萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡（LST）的3個子載荷之一，太陽日面成像儀（SDI）在國際首次實現(xiàn)在衛(wèi)星平臺上獲得萊曼阿爾法波段全日面像，其中對日珥的演化圖像清晰完整。另一個子載荷——太陽白光望遠(yuǎn)鏡（WST）觀測到太陽邊緣上2個罕見的“白光耀斑”，萊曼阿爾法波段的觀測能力得到了驗證。

　　下一階段，“夸父一號”將繼續(xù)按照既定計劃開展并完成在軌測試，早日轉(zhuǎn)入在軌科學(xué)運(yùn)行階段。

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