中國(guó)2021年發(fā)射的火星探測(cè)器(中國(guó)最新火星研究成果2021)

2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展1：天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器。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

中新社北京2月28日電(記者孫自發(fā))中國(guó)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日在京發(fā)布2021年中國(guó)十大科技進(jìn)展包括火星探測(cè)、中國(guó)空間站等10個(gè)項(xiàng)目。它是從專業(yè)期刊推薦的310項(xiàng)科學(xué)進(jìn)展中選出的。

最新評(píng)選公布的2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展是：

——號(hào)火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功登陸火星。2021年5月，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功著陸在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)。中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)成功登陸火星。該任務(wù)采用“氣動(dòng)減速-降落傘減速-動(dòng)力減速-著陸緩沖”四級(jí)串聯(lián)減速技術(shù)路線，建立設(shè)計(jì)迭代改進(jìn)流程和多學(xué)科綜合優(yōu)化方法，提高系統(tǒng)對(duì)故障工況和故障的響應(yīng)能力。極端偏差下的進(jìn)入條件。安全著陸能力。天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器登陸火星，是中國(guó)首次登陸地外行星。這是中國(guó)星際探索之旅的重要一步。它實(shí)現(xiàn)了從地月系到行星際系的跨越，首次在火星上留下了中國(guó)的印記。使中國(guó)成為第二個(gè)成功登陸火星的國(guó)家，是中國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的又一里程碑。

2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展2：中國(guó)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(guó)空間站天河核心艙成功發(fā)射，神舟十二號(hào)、十三號(hào)載人飛船成功發(fā)射并與天河核心艙對(duì)接。2021年4月29日，中國(guó)空間站天河核心艙從海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。任務(wù)取得了成功。天河核心艙的成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)空間站建設(shè)進(jìn)入全面實(shí)施階段，為后續(xù)任務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。6月17日，神舟十二號(hào)載人飛船成功發(fā)射并與天河核心艙對(duì)接，成功將聶海勝、劉伯明、唐洪波三名航天員送入太空。這是天河號(hào)核心艙首次送入軌道。隨后，進(jìn)行了首次與載人飛船的交會(huì)對(duì)接。中國(guó)載人航天使太空旅行常態(tài)化，中國(guó)正式進(jìn)入空間站時(shí)代。10月16日，神舟十三號(hào)載人飛船成功發(fā)射，并采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式與天河核心艙徑向端口成功對(duì)接，成功將翟志剛、王亞平、葉光復(fù)三名航天員送入太空。

2021年中國(guó)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

——從二氧化碳人工合成淀粉。淀粉是食品最重要的組成部分，也是重要的工業(yè)原料。中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所馬延河等人報(bào)道了由11個(gè)核心反應(yīng)組成的人工淀粉合成途徑（ASAP）。該途徑將化學(xué)催化和生物催化反應(yīng)耦合起來(lái)，在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)了二氧化碳和氫氣合成二氧化碳和氫氣。淀粉分子的人工全合成。通過(guò)從零開(kāi)始設(shè)計(jì)一條從二氧化碳到淀粉合成的非自然途徑，利用模塊化反應(yīng)適應(yīng)和蛋白質(zhì)工程方法，解決了計(jì)算機(jī)途徑熱力學(xué)匹配、代謝流平衡和副產(chǎn)物抑制等問(wèn)題，克服了人工途徑組裝和級(jí)聯(lián)反應(yīng)演化。等等問(wèn)題。在氫氣驅(qū)動(dòng)下，ASAP以每毫克催化劑每分鐘22納摩爾碳單位的速率將二氧化碳轉(zhuǎn)化為淀粉分子，比玉米淀粉的合成速率高8.5倍。ASAP淀粉合成理論能量轉(zhuǎn)化效率為7%，比玉米等農(nóng)作物高3.5倍。次，并可實(shí)現(xiàn)直鏈淀粉和支鏈淀粉的可控合成。這一成果不依賴植物光合作用，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的人工全合成。

2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展4：嫦娥五號(hào)月壤樣品（玄武巖巖屑）顯微圖像?？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

——顆嫦娥五號(hào)月球樣本揭示了月球演化的秘密。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李先華、楊偉、胡森、林陽(yáng)亭和中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李春來(lái)利用超高空間分辨率測(cè)年和同位素分析技術(shù)過(guò)去十年建立的用于確定嫦娥五號(hào)日期的月球玄武巖樣本被用于精確的地質(zhì)年代學(xué)、巖石地球化學(xué)和巖漿含水量研究。結(jié)果表明，嫦娥五號(hào)玄武巖形成于2.0300.4億年前，證實(shí)月球上的火山活動(dòng)可能持續(xù)到20億年前，比之前月球限制的火山活動(dòng)長(zhǎng)了約8億年。樣品。這一結(jié)果為撞擊坑的年代測(cè)定提供了關(guān)鍵的錨點(diǎn)，并將大大提高內(nèi)太陽(yáng)系恒星表面撞擊坑年代測(cè)定的準(zhǔn)確性。研究還揭示，嫦娥五號(hào)玄武巖月幔源區(qū)并不富含放射性發(fā)熱元素和水，排除了兩種月幔熔化機(jī)制：放射性元素提供熱源，或豐富的水降低熔點(diǎn)，這將有助于未來(lái)的月球探測(cè)和研究。提出新方向。

2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展第5位：新型冠狀病毒“反式回溯”的復(fù)制與修正機(jī)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

——揭示了SARS-CoV-2逃避抗病毒藥物的機(jī)制。新冠病毒突變株的不斷出現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)有疫苗、中和抗體等抗病毒方法提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。迫切需要開(kāi)發(fā)能夠有效應(yīng)對(duì)各種突變菌株的廣譜藥物。在生命周期中，一系列病毒轉(zhuǎn)錄和復(fù)制酶被組裝成“轉(zhuǎn)錄和復(fù)制復(fù)合體”超分子機(jī)器，負(fù)責(zé)病毒轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的整個(gè)過(guò)程，并且在各種突變株中高度保守。它是開(kāi)發(fā)廣譜抗病毒藥物的重要工具。核心目標(biāo)。清華大學(xué)樓志勇、饒子和和上?？萍即髮W(xué)高燕發(fā)現(xiàn)并重建了病毒的“加帽中間態(tài)復(fù)合物”、“mRNA加帽復(fù)合物”和“錯(cuò)配校正復(fù)合物”，并闡明了其工作機(jī)制。揭示新冠病毒轉(zhuǎn)錄和復(fù)制機(jī)制的完整組成；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，闡明了帽結(jié)構(gòu)的合成過(guò)程，為開(kāi)發(fā)新型、安全的廣譜抗生素奠定了基礎(chǔ)。病毒藥物提供新靶點(diǎn)；發(fā)現(xiàn)病毒利用“反式回溯”來(lái)“消除”不匹配的堿基和抗病毒藥物，闡明了瑞德西韋等藥物效果不佳的分子機(jī)制，為優(yōu)化聚合酶靶向抗病毒藥物提供了關(guān)鍵的科學(xué)證據(jù)。

2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展第6期：“中國(guó)天眼”（FAST）捕獲快速射電暴樣本示意圖?？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

——“中國(guó)天眼”（FAST）捕獲了世界上最大的快速射電暴樣本?？焖偕潆姳‵RB）是宇宙中無(wú)線電波段最亮的爆發(fā)。FRB是人類已知的第一個(gè)重復(fù)快速射電暴。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李戈等人利用“中國(guó)天眼”（FAST）成功捕捉到FRB的極端活動(dòng)期。最強(qiáng)烈的時(shí)段達(dá)到每小時(shí)122次爆發(fā)，累計(jì)采集1652個(gè)高信噪比的爆發(fā)信號(hào)，構(gòu)成了目前最大的FRB爆發(fā)事件集合。FAST樣本排除了FRB爆發(fā)在一毫秒到一小時(shí)之間的周期性或準(zhǔn)周期性，嚴(yán)格限制了重復(fù)的快速射電爆發(fā)源自單個(gè)致密天體的可能性。該研究首次展示了快速射電暴的完整能譜，深入揭示了快速射電暴的基本物理機(jī)制。

2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展7：纖維聚合物鋰離子電池集成組裝示意圖?？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(shí)現(xiàn)高性能纖維鋰離子電池的規(guī)?；苽?。如何通過(guò)設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)（如打造纖維鋰離子電池）來(lái)滿足電子產(chǎn)品高度集成、靈活的開(kāi)發(fā)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)彭惠生、陳培寧等人發(fā)現(xiàn)纖維鋰離子電池內(nèi)阻與長(zhǎng)度之間存在獨(dú)特的雙曲余切函數(shù)關(guān)系，即內(nèi)阻不會(huì)隨著長(zhǎng)度的增加而增加，而是先減小后減小穩(wěn)定下來(lái)。該理論指導(dǎo)下構(gòu)建的纖維鋰離子電池具有優(yōu)異穩(wěn)定的電化學(xué)性能，能量密度較以往提高近2個(gè)數(shù)量級(jí)，彎曲10萬(wàn)次后容量保持率超過(guò)80%；建成全球首條纖維鋰離子電池生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；B續(xù)制備；通過(guò)編織集成得到的纖維鋰離子電池系統(tǒng)，其電化學(xué)性能與商用鋰離子電池相當(dāng)，同時(shí)穩(wěn)定性和安全性更佳。

2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展第8名：祖沖之。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

——可編程二維62位超導(dǎo)處理器“祖沖之號(hào)”的量子行走。量子游走是經(jīng)典隨機(jī)游走的量子力學(xué)模擬，是實(shí)現(xiàn)量子模擬、量子搜索算法甚至通用量子計(jì)算的工具。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的朱曉波和潘建偉通過(guò)開(kāi)發(fā)兼容平面工藝的三維導(dǎo)線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了量子位結(jié)構(gòu)從一維到二維的擴(kuò)展，并設(shè)計(jì)并制作了88的二維由62位組成的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)。量子比特陣列，搭建了“祖沖之號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)，并通過(guò)該裝置演示了高保真單粒子和雙粒子連續(xù)時(shí)間量子行走。利用量子處理器的高度可編程性，實(shí)現(xiàn)對(duì)量子位激發(fā)粒子行走路徑的精確控制，并在固態(tài)量子芯片上實(shí)現(xiàn)馬赫-曾德干涉儀。該工作是全球首個(gè)60比特以上超導(dǎo)量子計(jì)算領(lǐng)域發(fā)表的成果。驗(yàn)證了含噪聲的中規(guī)模量子比特系統(tǒng)的高精度量子控制能力，為祖沖二號(hào)的研制和“量子計(jì)算”的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)?！皟?yōu)越”奠定基礎(chǔ)。

2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展第9名：馬里亞納海溝萬(wàn)米深海軟體機(jī)器人駕駛實(shí)驗(yàn)?？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

——自動(dòng)力軟體機(jī)器人成功挑戰(zhàn)馬里亞納海溝。深海機(jī)器人和設(shè)備需要高強(qiáng)度金屬耐壓外殼或壓力補(bǔ)償系統(tǒng)來(lái)保護(hù)內(nèi)部機(jī)電系統(tǒng)。浙江大學(xué)李鐵峰等人從深海獅子魚(yú)“頭骨分散、融合于軟組織”的生理特征中提取仿生靈感，揭示了軟組織功能器件損傷和驅(qū)動(dòng)失效的內(nèi)在機(jī)制。深海極壓條件下的機(jī)器人；他們提出硬設(shè)備分散和融合。控制軟質(zhì)基底內(nèi)應(yīng)力的方法，以及適應(yīng)深海低溫高壓環(huán)境的電驅(qū)動(dòng)人工肌肉融合制造方法；建立萬(wàn)米深海軟機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建方法和驅(qū)動(dòng)理論。研發(fā)的自動(dòng)力軟體機(jī)器人成功挑戰(zhàn)馬里亞納海溝，實(shí)現(xiàn)深海下潛和行駛米，實(shí)現(xiàn)南海海平面以下3224米深海航行。該研究顯著降低了深海機(jī)器人的重量和經(jīng)濟(jì)成本，推動(dòng)了軟體機(jī)器人在深海工程中的應(yīng)用。

2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展10：北極游隼遷徙路線成因及長(zhǎng)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

——揭示了鳥(niǎo)類遷徙路線的成因和長(zhǎng)距離遷徙的關(guān)鍵基因。“遷徙生物如何發(fā)現(xiàn)它們的遷徙路線？”一直是社會(huì)和學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注的話題，也是《科學(xué)》（科學(xué)）雜志中最具挑戰(zhàn)性的125個(gè)科學(xué)問(wèn)題之一。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所詹湘江等人歷時(shí)12年，利用衛(wèi)星跟蹤數(shù)據(jù)和基因組信息，建立了北極游隼遷徙研究體系。他們發(fā)現(xiàn)游隼主要使用五種路線穿越歐亞大陸。西部游隼表現(xiàn)為短距離長(zhǎng)距離遷徙，東部游隼則表現(xiàn)為長(zhǎng)距離遷徙。末次盛冰期到全新世過(guò)渡期間，冰川退縮引起的繁殖和越冬地區(qū)的變化可能是遷徙路線形成的主要?dú)v史原因。研究還發(fā)現(xiàn)，遷徙距離較長(zhǎng)的游隼攜帶與長(zhǎng)期記憶形成相關(guān)的基因ADCY8的顯性等位基因，表明長(zhǎng)期記憶可能是鳥(niǎo)類長(zhǎng)距離遷徙的重要基礎(chǔ)。本研究結(jié)合遙感衛(wèi)星跟蹤、基因組學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等研究方法，通過(guò)多學(xué)科綜合分析方法，闡明鳥(niǎo)類遷徙路線變化的原因和遺傳基礎(chǔ)。

中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展評(píng)選活動(dòng)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。迄今已成功舉辦17屆。旨在展示我國(guó)重大基礎(chǔ)研究的科學(xué)進(jìn)展，激發(fā)廣大科技工作者的科學(xué)熱情和積極性。奉獻(xiàn)精神，開(kāi)展基礎(chǔ)研究科學(xué)普及，促進(jìn)公眾對(duì)基礎(chǔ)研究的理解、關(guān)心和支持，在全社會(huì)營(yíng)造良好的科學(xué)氛圍。

中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展評(píng)選過(guò)程分為推薦、初選和終選三個(gè)環(huán)節(jié)。2021年，《中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)》、《科技導(dǎo)報(bào)》、《中國(guó)科學(xué)院院刊》、《中國(guó)科學(xué)基金》、《科學(xué)通報(bào)》等5個(gè)編輯部共推薦科研進(jìn)展310項(xiàng)。推薦的科學(xué)進(jìn)展時(shí)間均為2020年12月1日至2021年，研究成果在11月30日前正式發(fā)表或完成。2021年12月，2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展初審會(huì)組織專家從310項(xiàng)進(jìn)展中評(píng)選出30項(xiàng)進(jìn)展。建議最終選擇的科學(xué)進(jìn)展。最終評(píng)選邀請(qǐng)了中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、總體專家組成員、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人以及國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃相關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等3500余人。計(jì)劃，原973計(jì)劃顧問(wèn)組和顧問(wèn)組的專家，以及該項(xiàng)目的首席科學(xué)家。知名專家學(xué)者對(duì)30項(xiàng)候選科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)投票，得票最多的前10項(xiàng)入選“2021年中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展”。（超過(guò)）