2023年中國十大科技進展新聞

2023年，科技領(lǐng)域有哪些重大突破？2024年1月11日，由中國科學(xué)院、中國工程院主辦，中國科學(xué)院院士和中國工程院院士投票評選的2023年中國十大科技進展新聞在山東煙臺揭曉。

1.全球首座第四代核電站商運投產(chǎn)

我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國家科技重大專項——華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程于2023年12月6日商運投產(chǎn)，成為世界首個實現(xiàn)模塊化第四代核電技術(shù)商業(yè)化運行的核電站，標(biāo)志著我國在高溫氣冷堆核電技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全球領(lǐng)先，對推動我國實現(xiàn)高水平科技自立自強、建設(shè)能源強國具有重要意義。

高溫氣冷堆是國際公認的第四代核電技術(shù)先進堆型，是世界核電未來發(fā)展的重要方向。在喪失所有冷卻能力的情況下，不采取任何干預(yù)措施，反應(yīng)堆都能保持安全狀態(tài)，不會出現(xiàn)堆芯熔毀和放射性物質(zhì)外泄。該示范工程是世界首座球床模塊式高溫氣冷堆項目，位于山東省榮成市，由中國華能牽頭，聯(lián)合清華大學(xué)、中核集團共同建設(shè)，2006年被列入國家科技重大專項，2012年開工建設(shè)。中國華能集中產(chǎn)業(yè)鏈上下游優(yōu)勢資源，聯(lián)合開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和核心設(shè)備研制，研制出2200多套世界首臺（套）設(shè)備，設(shè)備國產(chǎn)化率達93.4%。

2.“神舟十六號”載人飛行任務(wù)取得圓滿成功

2023年10月31日8時11分，“神舟十六號”載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸，“神舟十六號”載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。

“神舟十六號”載人飛船于2023年5月30日從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，隨后與天和核心艙對接形成組合體。作為首批執(zhí)行空間站應(yīng)用與發(fā)展階段載人飛行任務(wù)的航天員乘組，景海鵬、朱楊柱、桂海潮3名航天員在軌駐留154天，其間進行了1次出艙活動和中國空間站第4次太空授課活動，配合完成空間站多次貨物出艙任務(wù)，為空間站任務(wù)常態(tài)化實施奠定了基礎(chǔ)。

此次任務(wù)是我國載人航天工程進入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的首次載人飛行任務(wù)，航天員乘組和地面科研人員密切配合，開展了人因工程、航天醫(yī)學(xué)、生命生態(tài)、生物技術(shù)、材料科學(xué)、流體物理、航天技術(shù)等多項空間科學(xué)實（試）驗，在空間生命科學(xué)與人體研究、微重力物理和空間新技術(shù)等領(lǐng)域取得重要進展，邁出了載人航天工程從建設(shè)向應(yīng)用、從投入向產(chǎn)出轉(zhuǎn)變的重要一步。

3.超越硅基極限的二維晶體管問世

芯片是信息世界的基礎(chǔ)核心，傳統(tǒng)晶體管因接近物理極限而制約了芯片的進一步發(fā)展。原子級厚度的二維半導(dǎo)體理論上在未來節(jié)點更具潛力，但受限于其技術(shù)瓶頸，至今所有二維晶體管均不能媲美業(yè)界硅基器件。

北京大學(xué)彭練矛院士、邱晨光研究員團隊構(gòu)筑了10納米超短溝道彈道二維硒化銦晶體管，創(chuàng)造性地提出“稀土釔元素摻雜誘導(dǎo)二維相變理論”，并發(fā)明了“原子級可控精準(zhǔn)摻雜技術(shù)”，從而成功克服了二維領(lǐng)域金屬和半導(dǎo)體接觸的國際難題，首次使得二維晶體管實際性能超過業(yè)界硅基10納米節(jié)點Fin晶體管和國際半導(dǎo)體路線圖預(yù)測的硅極限，并且將二維晶體管的工作電壓降到0.5V，室溫彈道率提升至所有晶體管最高紀(jì)錄的83%，研制出國際上迄今速度最快、能耗最低的二維晶體管。

4.我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)耐堿基因可使作物增產(chǎn)

我國鹽堿地面積達1億公頃，占世界鹽堿地總面積的近1/10，全球氣候變化、淡水缺乏及化肥大量使用，使可耕土地鹽漬化速度加快。為了更好地利用鹽堿地資源，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所謝旗研究員科研團隊與國內(nèi)多家科研機構(gòu)和院校合作，經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)主效耐堿基因AT1可以顯著提高高粱、水稻、小麥、玉米、谷子等作物在鹽堿地上的產(chǎn)量，且在改良鹽堿地的綜合利用中具有重大應(yīng)用前景，有望為我國糧食安全發(fā)揮重要支撐作用。

5.“天問一號”研究成果揭示火星氣候轉(zhuǎn)變

在太陽系的行星中，火星與地球最為相似，火星的現(xiàn)狀和演化歷程，被認為可能代表著“地球的未來”，因而針對火星氣候演化的探測研究長期以來備受關(guān)注。風(fēng)沙作用塑造了火星表面廣泛分布的風(fēng)沙地貌、沉積，記錄了火星演化晚期和近代氣候環(huán)境特征和氣候變化的過程。但由于缺乏就位、近距離詳細系統(tǒng)的科學(xué)觀測，我們對火星風(fēng)沙活動過程和記錄的古氣候知之甚少。

針對這一科學(xué)問題，中國科學(xué)院國家天文臺李春來團隊，聯(lián)合中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所郭正堂團隊、中國科學(xué)院青藏高原所、美國布朗大學(xué)和“天問一號”任務(wù)工程團隊，瞄準(zhǔn)火星烏托邦平原南部豐富的風(fēng)沙地貌，利用環(huán)繞器高分辨率相機、火星車導(dǎo)航地形相機、多光譜相機、表面成分分析儀、氣象測量儀等開展了高分辨率遙感和近距離就位的聯(lián)合探測，提取了沙丘形態(tài)、表面結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分等信息，分析了其指示風(fēng)向和發(fā)育年齡，發(fā)現(xiàn)了著陸區(qū)風(fēng)場發(fā)生顯著變化的層序證據(jù)，其與火星中高緯度分布的冰塵覆蓋層記錄有很好的一致性，揭示了祝融號著陸區(qū)可能經(jīng)歷了以風(fēng)向變化為標(biāo)志的兩個主要氣候階段，風(fēng)向從東北到西北發(fā)生了近70度的變化，風(fēng)沙堆積從新月形亮沙丘轉(zhuǎn)變?yōu)榭v向暗沙壟。這一氣候的轉(zhuǎn)變，發(fā)生在距今約40萬年前的火星末次冰期結(jié)束時，可能是由于自轉(zhuǎn)軸傾角的變化，火星從中低緯度到極地地區(qū)發(fā)生了一次“冰期-間冰期”的全球性氣候轉(zhuǎn)變。該項研究有助于增進我們對火星古氣候歷史的理解，為火星古氣候研究提供了新的視角，也為地球未來的氣候演化方向提供了借鑒。

6.我國首個萬米深地科探井開鉆

2023年5月30日上午，中國石油塔里木油田公司深地塔科1井開鉆入地。深地塔科1井開鉆，旨在探索萬米級特深層地質(zhì)、工程科學(xué)理論，標(biāo)志著我國向地球深部探測技術(shù)系列取得新的重大突破，鉆探能力開啟“萬米時代”。

深地塔科1井位于新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣境內(nèi)，緊鄰埋深達8000米的富滿10億噸級超深油氣區(qū)。這口井設(shè)計井深1.11萬米，設(shè)計鉆完井周期457天，將創(chuàng)造全球萬米深井鉆探用時最快紀(jì)錄。

該井采用的是我國自主研制的全球首臺1.2萬米特深井自動化鉆機。與普通鉆機相比，這臺鉆機的載重提升能力由三四百噸提高到最大900噸，相當(dāng)于能同時吊起150頭6噸重的成年大象。為保障萬米級特深井“打成、打快、打好”，中國石油攻關(guān)研發(fā)智能控制一體化平臺、鉆井自主決策工控系統(tǒng)、超高重載井架底座等一批關(guān)鍵核心技術(shù)裝備，自主研制國際領(lǐng)先的智能鉆機，成功產(chǎn)出1.2萬米特深井自動化鉆機，為萬米深地工程科學(xué)探索研究提供了裝備和技術(shù)保障。

7.液氮溫區(qū)鎳氧化物超導(dǎo)體首次發(fā)現(xiàn)

2023年7月12日，《自然》雜志刊登了我國中山大學(xué)王猛教授團隊與清華大學(xué)、華南理工大學(xué)等單位合作的成果：首次發(fā)現(xiàn)在14GPa壓力下達到液氮溫區(qū)的鎳氧化物超導(dǎo)體。這是由我國科學(xué)家率先獨立發(fā)現(xiàn)的全新高溫超導(dǎo)體系，是人類目前發(fā)現(xiàn)的第二種液氮溫區(qū)非常規(guī)超導(dǎo)材料，是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重要突破。

這一研究成果將有望推動破解高溫超導(dǎo)機理，使設(shè)計和預(yù)測高溫超導(dǎo)材料成為可能，使超導(dǎo)在信息技術(shù)、工業(yè)加工、電力、生物醫(yī)學(xué)和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。

8.FAST探測到納赫茲引力波存在證據(jù)

由中國科學(xué)院國家天文臺等單位科研人員組成的中國脈沖星測時陣列研究團隊，利用中國天眼FAST，探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù)，表明中國納赫茲引力波研究與國際同步達到領(lǐng)先水平。

當(dāng)前，納赫茲引力波研究已經(jīng)成為物理和天文領(lǐng)域國際競賽的焦點之一。然而，納赫茲引力波頻率極低、周期長達數(shù)年，其波長可達數(shù)光年，對它的探測極具挑戰(zhàn)性。利用大型射電望遠鏡對一批自轉(zhuǎn)極其規(guī)律的毫秒脈沖星進行長期測時觀測，是目前已知唯一的納赫茲引力波探測手段。

值得一提的是，歐洲脈沖星測時陣列—印度脈沖星測時陣列、北美納赫茲引力波天文臺和澳大利亞帕克斯脈沖星測時陣列等脈沖星測時陣列合作組也在同一時間宣布了相似的結(jié)果。據(jù)中國科學(xué)院國家天文臺研究員、北京大學(xué)研究員李柯伽介紹，國際上4個團隊分別獨立獲得納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)，這使得研究結(jié)果可以相互印證，進一步提高了這一成果的準(zhǔn)確性。

9.世界首個全鏈路全系統(tǒng)空間太陽能電站地面驗證系統(tǒng)落成啟用

空間太陽能電站（SSPS）是解決能源危機、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的終極答案之一。Engineering于2023年11月30日系統(tǒng)報道了西安電子科技大學(xué)段寶巖院士團隊完成的逐日工程—世界首個全鏈路、全系統(tǒng)SSPS地面驗證系統(tǒng)，闡述了歐米伽SSPS創(chuàng)新設(shè)計方案、理論創(chuàng)新、技術(shù)突破、工程實現(xiàn)及實驗結(jié)果。

逐日工程突破的遠距離高功率微波無線傳能技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。在太空，可助力構(gòu)建空間能源網(wǎng)、空間充電樁，破解空間算力、星上信息處理、空間攻防及超遠程探測的供電難題；在陸?？?，可為空中飛艇、無人機群、海上移動平臺、災(zāi)害及邊遠區(qū)域無線供電。

10.科學(xué)家闡明嗅覺感知分子機制

大多數(shù)動物（包括人類）均擁有一套主嗅覺系統(tǒng)來識別揮發(fā)性的氣味分子。大量的嗅覺受體通過“組合編碼”的氣味識別方式，幫助動物識別數(shù)以萬億計的氣味分子。嗅覺受體可以分為三個家族，第I類是氣味受體（OR）家族，第II類是痕量胺相關(guān)受體（TAAR）家族，OR和TAAR都屬于A類G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）家族，第III類是非GPCR嗅覺受體。

山東大學(xué)孫金鵬教授團隊和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院李乾研究員團隊合作，應(yīng)用冷凍電鏡技術(shù)解析了TAAR家族成員之一的小鼠TAAR9（mTAAR9）受體在4種不同配體結(jié)合條件下與Gs/Golf（嗅覺特異性Gα）蛋白三聚體復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，進一步結(jié)合藥理學(xué)分析揭示了mTAAR9感知配體后被激活的分子機制。同時，該研究也提出了嗅覺受體“組合編碼”識別配體的結(jié)構(gòu)機制，闡明了II類嗅覺受體獨特的激活方式。

該研究闡釋了II類特異嗅覺受體感知氣味的分子機制，為嗅覺受體家族識別配體奠定了理論基礎(chǔ)，對開發(fā)靶向嗅覺受體的新藥也有重要意義。