2021年中國(guó)十大科技成果盤點(diǎn)

本刊編輯部

2021年，注定將是歷史長(zhǎng)河中不平凡的一年，偉大的中國(guó)共產(chǎn)黨百年華誕，“十四五”規(guī)劃的巨輪啟航。重大科技成果創(chuàng)新是世界百年未有之大變局下的國(guó)之利器、國(guó)之底氣?；厥准磳⑦^去的2021年，《科技智囊》編輯部參考《科技日?qǐng)?bào)》、《人民日?qǐng)?bào)》、新華社相關(guān)新聞報(bào)道等，梳理、遴選出2021年我國(guó)取得的十大科技成果。

一、我國(guó)成功構(gòu)建了世界首個(gè)天地一體化的量子通信網(wǎng)絡(luò)

1月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)與中科院上海技術(shù)物理研究所等單位合作，構(gòu)建了世界上首個(gè)天地一體化量子通信網(wǎng)絡(luò)。量子密鑰分發(fā)主要有光纖和自由空間兩種實(shí)現(xiàn)方式?？蒲腥藛T在量子保密通信“京滬干線”與“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星成功對(duì)接的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了世界上首個(gè)集成700多條地面光纖量子密鑰分發(fā)（QKD）鏈路和兩個(gè)衛(wèi)星對(duì)地自由空間高速Q(mào)KD鏈路的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了星地一體的大范圍、多用戶量子密鑰分發(fā)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋我國(guó)四省三市32個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括北京、濟(jì)南、合肥和上海4個(gè)量子城域網(wǎng)，通過兩個(gè)衛(wèi)星地面站與“墨子號(hào)”相連，總距離4600公里，目前已接入金融、電力、政務(wù)等行業(yè)的150多家用戶。

量子保密通信“京滬干線”是目前世界上最遠(yuǎn)距離的基于可信中繼方案的量子安全密鑰分發(fā)干線。通過開展長(zhǎng)達(dá)兩年多的相關(guān)技術(shù)驗(yàn)證和應(yīng)用示范以及大量的穩(wěn)定性測(cè)試、安全性測(cè)試及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化研究，表明“京滬干線”可以抵御目前所有已知的量子黑客攻擊方案，網(wǎng)絡(luò)的密鑰分發(fā)量可以支持1.2萬以上用戶同時(shí)使用。這項(xiàng)研究成果表明，我國(guó)科研人員通過構(gòu)建天地一體化廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的雛形，為未來實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。

二、第一臺(tái)“華龍一號(hào)”核電機(jī)組投入商運(yùn)

2021年1月30日，全球第一臺(tái)“華龍一號(hào)”核電機(jī)組福建福清核電5號(hào)機(jī)組已完成滿功率連續(xù)運(yùn)行考核，投入商業(yè)運(yùn)行?！叭A龍一號(hào)”創(chuàng)新采用“能動(dòng)和非能動(dòng)”相結(jié)合安全系統(tǒng)及雙層安全殼等技術(shù)，在安全性上滿足國(guó)際最高安全標(biāo)準(zhǔn)要求，所有核心設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，所有設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)88%。第一臺(tái)核電機(jī)組投入商運(yùn)，為“華龍一號(hào)”的批量化建設(shè)和走向世界奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展等具有重要意義。“華龍一號(hào)”投入商業(yè)運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)在三代核電技術(shù)領(lǐng)域躋身世界前列，成為繼美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)家之后真正掌握自主三代核電技術(shù)的國(guó)家，核電技術(shù)水平和綜合實(shí)力躋身世界第一方陣，向建設(shè)核工業(yè)強(qiáng)國(guó)邁出堅(jiān)實(shí)一步。

作為中國(guó)高端制造業(yè)走向世界的“國(guó)家名片”，“華龍一號(hào)”是當(dāng)前核電市場(chǎng)上接受度最高的三代核電機(jī)型之一，設(shè)計(jì)壽命為60年，反應(yīng)堆采用177堆芯設(shè)計(jì)，堆芯設(shè)計(jì)換料周期18個(gè)月，創(chuàng)新采用“能動(dòng)和非能動(dòng)”相結(jié)合安全系統(tǒng)及雙層安全殼等技術(shù)，在安全性上滿足國(guó)際最高安全標(biāo)準(zhǔn)要求。“華龍一號(hào)”首堆所有核心設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，所有設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)88%，完全具備批量化建設(shè)能力。“華龍一號(hào)”每臺(tái)機(jī)組裝機(jī)容量116.1萬千瓦，每年發(fā)電近100億度，能夠滿足中等發(fā)達(dá)國(guó)家100萬人口的年度生產(chǎn)和生活用電需求。

三、天問一號(hào)探測(cè)器著陸火星，成功實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”

2021年2月10日，天問一號(hào)探測(cè)器成功實(shí)施火星捕獲，成為我國(guó)第一顆人造火星衛(wèi)星;2月24日探測(cè)器進(jìn)入火星停泊軌道，開展了為期約3個(gè)月的環(huán)繞探測(cè)，為順利著陸火星奠定了基礎(chǔ);5月15日，天問一號(hào)探測(cè)器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得成功;5月22日，祝融號(hào)火星車成功駛上火星表面，10時(shí)40分，祝融號(hào)火星車已安全駛離著陸平臺(tái)，到達(dá)火星表面，開始巡視探測(cè)。

我國(guó)首次火星探測(cè)天問一號(hào)任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)是研究火星形貌與地質(zhì)構(gòu)造特征、火星表面土壤特征與水冰分布、火星表面物質(zhì)組成、火星大氣電離層及表面氣候與環(huán)境特征、火星物理場(chǎng)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

天問一號(hào)探測(cè)器著陸火星，邁出了我國(guó)星際探測(cè)征程的重要一步，實(shí)現(xiàn)了從地月系到行星際的跨越，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)航天發(fā)展史上6個(gè)首次：一是首次實(shí)現(xiàn)地火轉(zhuǎn)移軌道探測(cè)器發(fā)射;二是首次實(shí)現(xiàn)行星際飛行;三是首次實(shí)現(xiàn)地外行星軟著陸;四是首次實(shí)現(xiàn)地外行星表面巡視探測(cè);五是首次實(shí)現(xiàn)4億公里距離的測(cè)控通信;六是首次獲取第一手的火星科學(xué)數(shù)據(jù)。在世界航天史上，天問一號(hào)不僅在火星上首次留下中國(guó)人的印跡，而且首次成功實(shí)現(xiàn)了通過一次任務(wù)完成火星環(huán)繞、著陸和巡視三大目標(biāo)，充分展現(xiàn)了中國(guó)航天人的智慧，標(biāo)志著我國(guó)在行星探測(cè)領(lǐng)域跨入世界先進(jìn)行列。

四、天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船與天和核心艙完成自主快速交會(huì)對(duì)接

5月29日，搭載天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船的長(zhǎng)征七號(hào)遙三運(yùn)載火箭，在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)精確進(jìn)入預(yù)定軌道。天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式，精準(zhǔn)對(duì)接于天和核心艙后向端口，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船成為首個(gè)?？靠臻g站核心艙的航天器?？臻g交會(huì)對(duì)接是載人航天活動(dòng)的基本技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)空間站和空間運(yùn)輸系統(tǒng)的裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營(yíng)救等在軌服務(wù)的先決條件。

天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船是首個(gè)與我國(guó)空間站核心艙進(jìn)行對(duì)接的航天器，負(fù)責(zé)向空間站運(yùn)輸物資、補(bǔ)給燃料并帶走廢棄物。天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船攜帶了3人3個(gè)月航天員消耗品、艙外航天服及平臺(tái)物資，以方便航天員在太空的衣、食、住、行和工作開展。除了生活物資，貨運(yùn)飛船還帶了推進(jìn)劑，將在對(duì)接期間為核心艙進(jìn)行燃料加注與姿態(tài)控制。天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船還帶了實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)資料等，等到神舟十二號(hào)載人飛船將航天員送至天和核心艙，再由航天員在軌取出這些實(shí)驗(yàn)物資并安裝。

天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船由全密封貨物艙和推進(jìn)艙兩艙組成，采用型譜化、模塊化設(shè)計(jì)思想開展平臺(tái)構(gòu)型和布局設(shè)計(jì)?？傞L(zhǎng)10.6米，發(fā)射重量13.5噸，上行物資總重高達(dá)6.8噸，在軌壽命不小于1年，供電能力不小于2700瓦。

五、航天員順利進(jìn)駐天和核心艙，中國(guó)人首次進(jìn)入自己的空間站

6月17日，神舟十二號(hào)載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，順利將3名航天員送上太空。神舟十二號(hào)載人飛船入軌后順利完成入軌狀態(tài)設(shè)置，采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式成功對(duì)接于天和核心艙前向端口，與此前已對(duì)接的天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船一起構(gòu)成三艙（船）組合體。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(huì)對(duì)接。在神舟十二號(hào)載人飛船與天和核心艙成功實(shí)現(xiàn)自主快速交會(huì)對(duì)接后，航天員乘組從返回艙進(jìn)入軌道艙。按程序完成各項(xiàng)準(zhǔn)備后，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先后進(jìn)入天和核心艙，標(biāo)志著中國(guó)人首次進(jìn)入自己的空間站。

8月20日，經(jīng)過約6小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十二號(hào)航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動(dòng)期間全部既定任務(wù)，航天員聶海勝、劉伯明安全返回天和核心艙，比原計(jì)劃提前了約1小時(shí)，空間站階段第二次航天員出艙活動(dòng)取得圓滿成功。

10月16日，神舟十三號(hào)載人飛船成功進(jìn)入預(yù)定軌道，順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空。飛船入軌后，經(jīng)約6.5小時(shí)飛行，與天和核心艙和天舟二號(hào)、天舟三號(hào)組合體完成自主快速交會(huì)對(duì)接。3位航天員先后進(jìn)入天和核心艙，開啟為期6個(gè)月的在軌駐留。

11月8日，經(jīng)過約6.5小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十三號(hào)航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動(dòng)期間全部既定任務(wù)，航天員翟志剛、航天員王亞平安全返回天和核心艙，標(biāo)志著神舟十三號(hào)航天員乘組第一次出艙活動(dòng)取得圓滿成功。

六、我國(guó)首個(gè)自營(yíng)1500米深水大氣田“深海一號(hào)”正式投產(chǎn)

6月25日，我國(guó)首個(gè)自營(yíng)勘探開發(fā)的1500米深水大氣田“深海一號(hào)”25日在海南陵水海域正式投產(chǎn)。這標(biāo)志著我國(guó)海洋油氣勘探開發(fā)邁向“超深水”，對(duì)保障國(guó)家能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

“深海一號(hào)”大氣田距海南省三亞市150公里，于2014年勘探發(fā)現(xiàn)，探明天然氣儲(chǔ)量超千億立方米，最大水深超過1500米，最大井深達(dá)4000米以上，是我國(guó)自主發(fā)現(xiàn)的水深最深、勘探開發(fā)難度最大的海上深水氣田?！吧詈Ｒ惶?hào)”大氣田投產(chǎn)后，深水天然氣將通過海底管線接入全國(guó)天然氣管網(wǎng)，年供氣量30億立方米。

七、時(shí)速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)在青島下線

7月20日，由中國(guó)中車承擔(dān)研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國(guó)時(shí)速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)在山東青島成功下線，這是世界首套設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)600公里的高速磁浮交通系統(tǒng)，標(biāo)志著我國(guó)掌握了高速磁浮成套技術(shù)和工程化能力。

該項(xiàng)目于2016年10月啟動(dòng)，2019年研制出試驗(yàn)樣車，并于2020年6月在上海同濟(jì)大學(xué)試驗(yàn)線上成功試跑，經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化確定最終技術(shù)方案，于2021年1月研制出成套系統(tǒng)并開始了6個(gè)月的聯(lián)調(diào)聯(lián)試。目前，時(shí)速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)已完成集成和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，5輛編組列車在廠內(nèi)調(diào)試線上實(shí)現(xiàn)了整列穩(wěn)定懸浮和動(dòng)態(tài)運(yùn)行，各項(xiàng)功能性能良好。

八、羲和”探日—中國(guó)首顆太陽探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射

10月14日，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功發(fā)射首顆太陽探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”。該星將實(shí)現(xiàn)國(guó)際首次太陽Hα波段光譜成像的空間探測(cè)，填補(bǔ)太陽爆發(fā)源區(qū)高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)的空白，提高我國(guó)在太陽物理領(lǐng)域研究能力，對(duì)我國(guó)空間科學(xué)探測(cè)及衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展具有重要意義，標(biāo)志著我國(guó)正式步入“探日”時(shí)代。

此次發(fā)射的“羲和號(hào)”衛(wèi)星全稱是太陽Hα光譜探測(cè)與雙超平臺(tái)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，主要科學(xué)載荷為太陽空間望遠(yuǎn)鏡?！棒撕吞?hào)”整星重量508公斤，設(shè)計(jì)壽命3年，運(yùn)行于517公里高度、傾角98度的太陽同步軌道;該軌道將經(jīng)過地球的南北極，能夠24小時(shí)連續(xù)對(duì)太陽進(jìn)行觀測(cè)。

九、世界最大新能源分布式調(diào)相機(jī)群“落戶”青海

11月8日，在青海海南千萬千瓦級(jí)新能源基地，隨著首批11臺(tái)新能源分布式調(diào)相機(jī)全部投入使用，世界最大規(guī)模的新能源分布式調(diào)相機(jī)群正式形成，可帶動(dòng)當(dāng)?shù)匦履茉聪{能力提升185萬千瓦。這也是世界上首次探索在電源側(cè)大規(guī)模安裝分布式調(diào)相機(jī)。

安裝的分布式調(diào)相機(jī)，是一種布置在新能源發(fā)電站內(nèi)的高度集成化的小容量同步調(diào)相設(shè)備，用于加強(qiáng)送端近區(qū)系統(tǒng)的電壓支撐，具備優(yōu)異的暫態(tài)穩(wěn)態(tài)特性和無功調(diào)節(jié)能力。這是世界上首次探索在電源側(cè)大規(guī)模安裝分布式調(diào)相機(jī)，對(duì)于推動(dòng)新能源大規(guī)模開發(fā)利用、構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系具有重要的示范引領(lǐng)價(jià)值。相比傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置，分布式調(diào)相機(jī)具有故障瞬間電壓支撐能力強(qiáng)、暫態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，可作為電力系統(tǒng)電源側(cè)的穩(wěn)定器，未來將是高比例新能源電力系統(tǒng)的重要組成部分。

十、首款新冠特效藥獲批? 為患者贏得10天黃金救治期

12月8日，我國(guó)首家自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)新冠病毒中和抗體聯(lián)合治療藥物獲批。該聯(lián)合用藥由清華大學(xué)、深圳市第三人民醫(yī)院和騰盛博藥合作研發(fā)。最新披露的Ⅲ期臨床試驗(yàn)最終結(jié)果顯示，聯(lián)合治療將門診患者的住院和死亡風(fēng)險(xiǎn)降低了80%。

隨著德爾塔毒株成為廣泛流行的主流毒株，潛伏時(shí)間短、病情進(jìn)展快讓臨床救治更為艱難，亟須有針對(duì)性的臨床有效用藥。此次獲批的聯(lián)合用藥（安巴韋單抗與羅米斯韋單抗）為救治搶下了更多時(shí)間。與國(guó)際上其他新冠治療用藥相比，該聯(lián)合用藥給出了長(zhǎng)達(dá)10天的黃金救治期（國(guó)際上其他新冠治療用藥臨床試驗(yàn)多設(shè)計(jì)為5天內(nèi)救治）。Ⅲ期臨床試驗(yàn)的最終結(jié)果顯示，無論患者是癥狀出現(xiàn)后的1—5天（早期）前往門診治療，還是6—10天（晚期）才開始接受治療，住院和病亡率均顯著降低。這為新冠患者提供了更長(zhǎng)的治療窗口期。