盤點2019：中國科技成果驚艷世界

 

圖① 9月25日，中國國際航空公司的CA9597次航班從北京大興國際機場起飛。當日，北京大興國際機場正式通航。 新華社記者 鞠煥宗攝

 

 

圖② 5月23日10時50分，我國時速600公里高速磁浮試驗樣車在青島下線。這標志著我國在高速磁浮技術領域實現(xiàn)重大突破。新華社記者 李紫恒攝

 

 

圖③ 6月5日12時6分，我國在黃海海域用長征十一號海射運載火箭，將技術試驗衛(wèi)星捕風一號 A、 B星及五顆商業(yè)衛(wèi)星順利送入預定軌道，試驗取得成功。這是我國首次在海上實施運載火箭發(fā)射技術試驗。新華社記者 朱崢攝

 

 

圖④ 國防科技大學計算機學院計算機研究所所長肖立權（中）與團隊成員在“天河二號”高性能計算機機房討論。新華社發(fā) 記者 劉 垠

 

中國科學家利用基因編輯技術成功克隆出雜交稻種子，時速600公里的國產高速磁浮列車即將“起飛”，被譽為 “新世界第七大奇跡”之首的北京大興國際機場開門迎客，我國運載火箭首次海上發(fā)射技術試驗圓滿成功……

 

2019年進入倒數計時，回顧這一年，緊盯國際發(fā)展前沿、聚焦國計民生關鍵問題，我國一系列科技成果斬獲重大創(chuàng)新和突破，在世界科技舞臺留下了濃墨重彩的中國印記。下面，就跟隨記者一同回味令人振奮的高光時刻。

 

1 造福世界 我科學家成功克隆出雜交稻種子

 

1月，中國水稻研究所水稻生物學國家重點實驗室王克劍團隊，利用基因編輯技術建立了水稻無融合生殖體系，成功克隆出雜交稻種子，首次實現(xiàn)雜交稻性狀穩(wěn)定遺傳到下一代。該成果在線發(fā)表于《自然·生物技術》雜志。

 

王克劍介紹，我國雜交水稻年種植面積超過2.4億畝，占水稻總種植面積的57%，產量約占水稻總產量的65%；雜交水稻每年增產約250萬噸，可多養(yǎng)活7000萬人口。“這項工作證明了雜交稻進行無融合生殖的可行性，是無融合生殖研究領域的重大突破。”“雜交水稻之父”、中國工程院院士袁隆平如是說。

 

說到雜交水稻的持續(xù)攻關，就不得不提到“90后”的袁隆平。9月24日，在內蒙古烏蘭浩特舉行的“興安盟袁隆平院士工作站耐鹽堿水稻現(xiàn)場測產驗收評議會”上，袁隆平團隊在內蒙古大面積試種耐鹽堿水稻測產的最終結果，成為袁隆平團隊為新中國成立70周年送上的一份特別賀禮：實測畝產508.8公斤，超過了袁隆平院士的“及格線”。

 

值得一提的是，雜交水稻不僅解決了中國人的吃飯問題，而且造福全世界。由中國科學家主導的最大國際農業(yè)科技扶貧項目“為非洲和亞洲資源貧瘠地區(qū)培育綠色超級稻”，4月2日在京結題。項目實施11年來，高效培育出一大批高產、多抗（抗旱、耐鹽、耐淹、養(yǎng)分高效等）綠色超級稻新品種，累計在亞非18國推廣新品種78個、612萬公頃，使160萬農戶收入顯著增加；同時，完成了代表水稻科學研究前沿的“3000份水稻基因組計劃”，助推水稻從常規(guī)育種走向分子設計育種的技術革命。

 

2 超級裝備 最聰明盾構機挑戰(zhàn)穿海工程

 

離大連市中心不遠，有個梭魚灣，大連地鐵5號線要穿過這個海灣，考慮到巨輪出入，不能架設跨海橋梁，因此采用海底隧道。而這項工程催生出一臺超級裝備。

 

1月18日，海宏號盾構機在大連始發(fā)，它堪稱中國研發(fā)的最聰明的盾構機。海宏號盾構機是中國中鐵專門為該工程研發(fā)、也是世界上現(xiàn)有功能最全的盾構機，核心部件設計全球領先。海宏號的設計師張國良說，海宏號盾構機刀盤直徑12.26米，整機長度約158米，總重約2840噸。它配備了更精良的傳感系統(tǒng)，盾構機在掘進時“感到”力量不平衡，就能盡快調整。

 

海宏號盾構機還具備一個極有用的本事：常壓換刀，而以往是由專業(yè)人員提前適應氣壓，進艙換刀。海宏號盾構機在12.26米直徑的較小刀盤上實現(xiàn)常壓換刀，創(chuàng)造了世界之最。海宏號盾構機的啟用，意味著跨海隧道工程領域，中國又掌握了一項絕技，給海底長大隧道施工開辟了新天地。

 

3 中國技術 北京大興國際機場創(chuàng)多項“世界之最”

 

說到2019年頻頻上頭條的重大科技成果，北京大興國際機場自然不能錯過。大興國際機場占地面積140萬平方米，是世界上規(guī)模最大的單體航站樓，于2016年被英國媒體評選為“新世界七大奇跡”之首。

 

早在1月22日，北京大興國際機場首次校驗飛行成功的新聞就引發(fā)廣泛關注，中國民航局消息稱，此次使用的飛行校驗系統(tǒng)擁有我國自主知識產權，我國也憑借此系統(tǒng)一舉成為世界上第六個能夠獨立研制飛行校驗系統(tǒng)的國家。

 

定位為大型國際航空樞紐的北京大興國際機場，擁有的多項“中國技術”創(chuàng)下諸多“世界之最”。“支撐航站樓核心區(qū)屋頂的8根C型柱，是不規(guī)則自由曲面空間網格鋼結構，面積超過18萬平方米，重達4萬多噸。”相關施工人員說，施工過程中采用三維激光掃描技術與測量機器人，實現(xiàn)了8000多個對接口的毫米級精準對接。

 

據悉，整個航站樓一共使用了12800塊玻璃，其中8000塊玻璃完全不重樣，由12300個球形節(jié)點和超過60000根連桿，相互連接，施工難度堪稱世界之最。大興國際機場還首次實現(xiàn)高鐵下穿航站樓和雙進雙出的模式，也是智能化程度最高的機場，廣泛應用了各項智慧型新技術。

 

4 海射首秀 中國火箭解鎖發(fā)射“新姿勢”

 

6月5日12時6分，長征十一號海射型固體運載火箭在我國黃海海域實施發(fā)射，將捕風一號A、B星等7顆衛(wèi)星送入約600公里高度的圓軌道，宣告我國運載火箭首次海上發(fā)射技術試驗圓滿成功。

 

海上發(fā)射技術試驗系統(tǒng)由運載火箭系統(tǒng)、海上發(fā)射平臺、測控通信系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)4部分組成，可實現(xiàn)離港后一周內完成發(fā)射。本次飛行試驗在國內首次采用“航天+海工”技術融合，突破海上發(fā)射穩(wěn)定性、安全性、可靠性等關鍵技術，全面驗證了海上發(fā)射試驗流程，為我國快速進入空間提供了新的發(fā)射模式。

 

回首2019年，中國航天交出了亮眼的成績單。3月31日23時51分，天鏈二號01星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。這是我國第二代地球同步軌道數據中繼衛(wèi)星的首發(fā)星，其成功發(fā)射后將使我國數據中繼衛(wèi)星系統(tǒng)能力大幅提升。

 

11月13日，短短3小時內，“快舟”“長六”火箭相繼飛天。11時40分，命名為“快舟·我們的太空號”的快舟一號甲遙十一運載火箭，搭載“吉林一號”高分02A衛(wèi)星從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。衛(wèi)星入軌后，將與此前發(fā)射的13顆“吉林一號”衛(wèi)星組網，為農業(yè)、林業(yè)、資源、環(huán)境等行業(yè)用戶提供更豐富的遙感數據和產品服務。14時35分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心，用長征六號運載火箭以一箭五星方式成功將“寧夏一號”衛(wèi)星（又稱鐘子號衛(wèi)星）發(fā)射升空，該衛(wèi)星主要應用于遙感探測等領域。

 

5 時速600公里 國產高速磁浮試驗樣車下線

 

“高速磁浮列車”成為2019年點擊率頗高的關鍵詞。5月23日，我國首輛時速600公里高速磁浮試驗樣車在青島下線，實現(xiàn)了我國在高速磁浮技術領域的重大突破。

 

高速磁浮課題負責人、中車四方股份公司副總工程師丁叁叁介紹，國家重點研發(fā)計劃“先進軌道交通”重點專項對時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)進行部署，其目的是攻克高速磁浮核心技術，全面自主掌握高速磁浮設計、制造、調試和試驗評估方法，研制具有自主知識產權的時速600公里高速磁浮工程化系統(tǒng)，使我國具備高速磁浮產業(yè)化能力。

 

據了解，車輛攻克了磁浮列車核心技術，解決了超高速工況下車體輕量化、強度、剛度、噪聲等系列難題，開發(fā)出輕質高強度的新一代車體；突破高速條件下流固耦合復雜作用的制約，解決氣動阻力、升力等問題，氣動性能達到國際先進水平；研制出高精度的懸浮導向、測速定位裝置和控制系統(tǒng)，性能指標國際領先；攻克長大薄壁鋁合金車體激光復合焊、電磁鐵箔繞、懸浮架精鑄等系列關鍵工藝，研制的車體、電磁鐵及其控制裝置等關鍵部件性能優(yōu)異，實現(xiàn)了工程化技術的重大突破。

 

9月17日，中車株洲電機有限公司透露，其參與的國家“十三五”重點研發(fā)計劃“高速磁浮交通系統(tǒng)關鍵技術研究”專項子課題，已自主研發(fā)出長定子直線電機和懸浮電磁鐵，并成功應用于我國600公里時速磁懸浮列車樣機，截至目前運行良好。這意味著，我國高速磁浮列車關鍵技術走在了世界前列。

 

6 中標ITER 中國企業(yè)為“人造太陽”裝“心臟”

 

7月16日，中核集團收到國際熱核聚變實驗堆（ITER，俗稱“人造太陽”）組織中標通知書，由中核集團中國核電工程有限公司（以下簡稱中核工程）牽頭，核工業(yè)西南物理研究院等參與，攜手法國法馬通公司等單位組成國際聯(lián)合體，以工程總承包形式正式中標在法國建設的國際熱核聚變實驗堆TAC1安裝標段。

 

中核工程副總經理李強連用兩個“首次”來形容事件的劃時代意義——中國核能單位首次以工程總承包形式成功參與國際大科學工程項目、我國第一次參與國際大型核科研設施建設。

 

“TAC1安裝標段工程，是ITER實驗堆托卡馬克裝置最重要的核心設備安裝工程，也是ITER迄今為止金額最大合同工程。”中核工程高級工程師、TAC1安裝標段工程負責人溫儆吾說，ITER項目有很多安裝包，但TAC1安裝標段工程好比核電站核島里的反應堆、人體心臟，重要性不言而喻，主要工作是安裝杜瓦結構及杜瓦結構和真空容器之間所有的系統(tǒng)。

 

溫儆吾說，TAC1作為核心設備安裝工程，難就難在ITER是一個試驗裝置，面臨新材料、新工藝、新設備、新方法等多方面困難。李強表示，吊裝和焊接也面臨挑戰(zhàn)，“但我們在這方面有著豐富的經驗，有信心保質保量完成任務”。

 

7 零的突破 民營運載火箭首次成功入軌

 

今年以來，中國民營商業(yè)航天企業(yè)不斷有新動作，雖然飛往太空的路并非一片坦途，但這也是一條飛往未來、有著無限可能之路。其中的突破和創(chuàng)新令人印象深刻。

 

7月25日13時整，北京星際榮耀空間科技有限公司的雙曲線一號遙一（以下簡稱“SQX-1 Y1”）運載火箭在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，按飛行時序將2顆衛(wèi)星、3個有效載荷精確送入預定的300公里高度圓軌道。這是國內第3家民營企業(yè)嘗試發(fā)射運載火箭，其發(fā)射成功，實現(xiàn)了中國民營運載火箭零的突破。

 

據星際榮耀公司介紹，SQX-1 Y1運載火箭采用三固一液的四級串聯(lián)構型，是目前我國民營航天起飛規(guī)模最大、運載能力最強的運載火箭。本次任務成功，表明該公司全面掌握了運載火箭總體及系統(tǒng)集成、固體及姿軌控動力、電氣綜合、導航制導與控制、測試發(fā)射、總裝總測及核心單機等軟硬件核心技術，具備了運載火箭系統(tǒng)工程全流程、全要素的研發(fā)與發(fā)射服務能力，實現(xiàn)了商業(yè)模式的基本閉環(huán)。

 

將視線倒回至4月2日，我國商業(yè)火箭公司翎客航天宣稱，其研制的RLV-T5可回收火箭，于3月27日完成首次低空飛行回收試驗。翎客航天技術總監(jiān)楚龍飛表示，RLV-T5火箭有自己的特點，例如其核心控制算法具備一定創(chuàng)新性。

 

8 國際領先 “天河二號”算出量子霸權標準

 

谷歌發(fā)表于《自然》雜志的論文宣布實現(xiàn)了量子霸權。而11月4日，在國際上率先開啟稱霸標準研究的、國防科技大學計算機學院吳俊杰帶領的QUANTA團隊，聯(lián)合信息工程大學等國內外科研機構，提出了量子計算模擬的新算法。該算法在“天河二號”超級計算機上的測試性能達到國際領先水平，谷歌的工作也引用了這項結果的預印版論文。當地時間4日，國際權威期刊《物理評論快報》正式在線發(fā)表該成果。

 

量子霸權，代表量子計算裝置在特定測試案例上表現(xiàn)出超越所有經典計算機的計算能力，實現(xiàn)量子霸權是量子計算發(fā)展的重要里程碑。評測稱霸標準，需要高效的、運行于經典計算機的量子計算模擬器。在后量子霸權時代，這種模擬器還會成為加速量子計算科學研究的重要工具。

 

論文作者、博士研究生劉雍介紹，量子計算模擬的實際難度，并不完全依賴于量子比特的數目或量子門的數目，而是取決于運算過程中量子態(tài)的復雜程度——量子糾纏度。該項研究提出了一種依賴于量子糾纏度的模擬算法，開發(fā)了通用量子線路模擬器，并在“天河二號”超級計算機上完成了量子霸權測試案例——隨機量子線路采樣問題的模擬，實際測試了49、64、81、100等不同數目量子比特在不同量子線路深度下的問題實例，計算性能達到國際領先水平。