2021年中國十大科技進展新聞

6月11日，國家航天局在京舉行天問一號探測器著陸火星首批科學影像圖揭幕儀式，公布了由祝融號火星車拍攝的著陸點全景、火星地形地貌、“中國印跡”和“著巡合影”等影像圖。首批科學影像圖的發(fā)布，標志著我國首次火星探測任務取得圓滿成功。據(jù)悉，我國首次火星探測任務于2013年全面啟動論證，2016年1月批準立項。2020年7月23日天問一號探測器于海南文昌成功發(fā)射，歷經(jīng)地火轉(zhuǎn)移、火星捕獲、火星停泊、離軌著陸和科學探測等階段，工程任務按計劃順利完成。

6月17日和10月16日，神舟十二號、神舟十三號載人飛船相繼發(fā)射成功，順利將航天員送入太空。神舟十二號與天和核心艙對接形成組合體，3名航天員進駐核心艙開啟3個月駐留，開展一系列空間科學和技術試驗，在軌驗證了航天員長期駐留、再生生保、空間物資補給等空間站建造和運營關鍵技術。神舟十三號入軌后，與天和核心艙和天舟二號、天舟三號組合體完成自主快速交會對接，3位航天員開啟6個月在軌駐留，進一步驗證航天員長期在軌駐留、再生生保等一系列關鍵技術。

淀粉的主要合成方式是由綠色植物通過光合作用固定二氧化碳來進行?？茖W家一直在努力改進光合作用過程，希望提高二氧化碳轉(zhuǎn)化速率和光能利用效率，提升淀粉生產(chǎn)效率。中科院天津工業(yè)生物技術研究所研究人員提出一種顛覆性淀粉制備方法，不依賴植物光合作用，以二氧化碳、電解產(chǎn)生的氫氣為原料，在國際上首次實現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成，使淀粉生產(chǎn)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植向工業(yè)車間生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變成為可能，取得原創(chuàng)性突破。相關研究成果9月24日在線發(fā)表于《科學》雜志。

11月18日在全球超級計算大會上，國際計算機協(xié)會將2021年度“戈登貝爾獎”授予由之江實驗室、國家超算無錫中心等單位研究人員組成的聯(lián)合科研團隊，他們因基于新一代神威超級計算機的應用“超大規(guī)模量子隨機電路實時模擬”（SWQSIM）獲此殊榮。在這項工作中，研究人員引入一個系統(tǒng)的設計過程，涵蓋模擬所需的算法、并行化和系統(tǒng)架構。該團隊SWQSIM應用可在304秒內(nèi)得到百萬更高保真度的關聯(lián)樣本，在一星期內(nèi)得到同樣數(shù)量的無關聯(lián)樣本，一舉打破“量子霸權”。

中科院高能物理研究所牽頭的國際合作組依托國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）”，在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)12個超高能宇宙線加速器，并記錄到能量達1.4拍電子伏（PeV，拍=千萬億）的伽馬光子，這是人類迄今觀測到的最高能量光子，突破了人類對銀河系粒子加速的傳統(tǒng)認知，揭示了銀河系內(nèi)普遍存在能夠把粒子加速到超過1PeV的宇宙線加速器，開啟了“超高能伽馬天文”觀測時代。相關成果5月17日發(fā)表于《自然》。

10月19日，中科院發(fā)布嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果。中科院地質(zhì)與地球物理研究所和國家天文臺主導，通過3篇《自然》論文和1篇《國家科學評論》論文，報道了圍繞月球演化重要科學問題取得的突破進展?？蒲腥藛T利用超高空間分辨率鈾—鉛（U-Pb）定年技術，對嫦娥五號月球樣品玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物進行分析，確定玄武巖形成年齡為20.30±0.04億年，表明月球在20億年前仍存在巖漿活動，比以往月球樣品限定的巖漿活動延長了約8億年。

全球氣候變暖、極端天氣頻發(fā)等為糧食安全帶來巨大挑戰(zhàn)。在此背景下，如何進一步提高作物單產(chǎn)成為亟待解決的嚴峻問題。中科院種子創(chuàng)新研究院/遺傳與發(fā)育生物學研究所李家洋院士團隊首次提出了異源四倍體野生稻快速從頭馴化的新策略，旨在最終培育出新型多倍體水稻作物，從而大幅提升糧食產(chǎn)量并增加作物環(huán)境變化適應性。本項研究為未來應對糧食危機提出了一種新的可行策略，開辟了全新的作物育種方向。相關研究成果2月4日發(fā)表于《細胞》。

4月15日，由中科院理化技術研究所承擔的國家重大科研裝備研制項目“液氦到超流氦溫區(qū)大型低溫制冷系統(tǒng)研制”通過驗收及成果鑒定，標志著我國具備了研制液氦溫度（零下269攝氏度）千瓦級和超流氦溫度（零下271攝氏度）百瓦級大型低溫制冷裝備的能力，可滿足大科學工程、航天工程、氦資源開發(fā)等國家戰(zhàn)略高技術發(fā)展的迫切需要。項目的成功實施，還帶動了我國高端氦螺桿壓縮機、低溫換熱器和低溫閥門等行業(yè)的快速發(fā)展，提高了一批高科技制造企業(yè)的核心競爭力。

中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所張友軍團隊經(jīng)過20年追蹤研究，發(fā)現(xiàn)被聯(lián)合國糧農(nóng)組織認定的迄今唯一“超級害蟲”煙粉虱，具有一種類似“以子之矛、攻子之盾”的本領：其從寄主植物那里獲得了防御性基因。這是現(xiàn)代生物學誕生100多年來，首次研究證實植物和動物之間存在功能性基因水平轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。相關科研成果3月25日在線發(fā)表于《細胞》，并作為《細胞》封面文章于4月1日出版。這是我國農(nóng)業(yè)害蟲研究領域在《細胞》雜志的首篇論文。

量子中繼和可移動量子存儲是實現(xiàn)遠程量子通信的兩種可行方案。量子中繼方面，國際已有研究無法滿足確定性發(fā)光和多模式復用兩大需求?？梢苿恿孔哟鎯Ψ矫妫瑖H上光存儲時間最長僅1分鐘。中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組基于稀土離子摻雜晶體研制出高性能的固態(tài)量子存儲器，實現(xiàn)了一種基于吸收型存儲器的多模式量子中繼，成功將光存儲時間提升至1小時。相關成果于4月22日和6月2日分別發(fā)表于《自然—通訊》和《自然》。