2017年是人类科技飞速发展的一年,国内外科技成果取得了很多突破性进展。时光飞逝,岁末年初,那些国内外科技圈我们一起见证过的大事件,你都还记得吗?今天,我们一起梳理温故,为的是能够知新未来。

一、国内(时间不分前后)
1.量子系统研发创纪录——世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”
我国于2017年8月16日01时40分酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功的将全球首颗量子科学实验卫星(简称量子卫星)送到预定轨道,标志着我国空间科学研究又向前迈出重要一步。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,为构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系打下坚实基础。
量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍,量子通信的安全性基于量子物理基本原理,从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全,可从根本上、永久性解决信息安全问题。
我国,2017年因一个量子论和信息论相结合的研究领域——量子通信的最新突破,而领跑世界。
2.人工合成4条真核生物酵母染色体
2017年3月10日,著名杂志《科学》在封面上推介我国科学家的4篇论文,介绍了天津大学、清华大学、深圳华大基因研究院在合成生物学方面的重大突破:完成4条真核生物酿酒酵母染色体的人工合成。这意味着人类在设计并合成复杂人工生命的过程中取得重大进展。我国也成为继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。
继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后,以基因组设计合成为标志的合成生物学引发第三次生物技术革命。如果说基因测序是“读”基因,那么合成生物学就是“写”基因。多国合作的“人工合成酵母基因组计划”是人类首次尝试改造并从头合成真核生物,旨在重新设计并合成酿酒酵母的全部16条染色体。我国科学家此次合成的染色体包括16条中最长的1条。
华大基因理事长杨焕明院士指出:“作为真核生物的重要模式生物,化学合成酵母既能帮助人类深刻理解一些基础生物学问题,又能通过基因组重排系统实现快速进化,得到在医药、能源、环境等领域有重要应用潜力的菌株。”完成两条染色体合成的天津大学元英进教授说,如5号染色体定制建立了一组环形染色体模型,为研究当前无法治疗的环形染色体疾病、癌症和衰老等发生机理,以及潜在治疗手段提供研究模型。
3. CRISPR编辑人类胚胎有效性首次获证
标准的基因编辑方法,比如CRISPR-Cas9,可能会对DNA双链结构造成破坏。但现在,哈佛大学化学教授、博德研究所华人研究员刘如谦带领的科学家团队,又开发出了一种更精准修改DNA单碱基的编辑工具。这种被称为CRISPR2.0版本的基因编辑工具,不仅效率高,而且几乎无任何不良副作用,可实现“点对点”打击基因突变。在已知的与疾病相关的5万种人类基因变异中,有32000种是由点突变造成的,而刘如谦团队成功将单碱基A转换为G,这种调整可能解决已知的16000种与点突变相关的疾病。
人类遗传疾病新疗法的未来,将不可限量!比尔·盖茨曾经预言的未来超过他本人财富的人将来自于生物医学领域,这句话有可能会在21世纪得以实现。
4. “天舟一号”发射成功并首次实现“空中加油”
2017年4月20日,搭载我国首艘货运飞船“天舟一号”的长征七号遥二运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射。
这是“天舟”货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统的首次飞行试验。此次任务是我国载人航天工程空间实验室阶段的收官之战,标志着我国载人航天工程胜利完成“三步走”(载人飞行阶段、空间实验室阶段和空间站阶段)战略中的“第二步”任务,意味着我国即将开启空间站时代。
“天舟一号”是我国自主研制的首艘货运飞船,被人们形象地称为太空“快递小哥”。其主要任务之一是为“天宫二号”“送货”,开展俗称“太空加油”的推进剂补加实验。
4月27日晚间,“天舟一号”与“天宫二号”成功完成首次“太空加油”。6月15日,二者顺利完成第二次推进剂在轨补加试验,进一步验证了这一关键技术的可靠性。在“天舟一号”之前,掌握了在轨推进剂补加技术的只有俄罗斯和美国,其中,实现在轨加注应用的只有俄罗斯。
5.“小太阳”运行百秒刷新世界纪录
2017年7月3日,我国“小太阳”的燃烧时间又创造了同行业的纪录,实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行。
太阳和氢弹的能量,都来自氢同位素的核聚变。但利用核聚变发电还做不到。氢弹是利用原子弹做雷管,高温高压促成核聚变。核聚变温度达到几千万摄氏度,用什么容器去盛放呢?前苏联科学家想到,用高强度的磁场做容器,来约束几千万摄氏度的带电的离子,这种模式叫“托卡马克”。
位于合肥的先进实验超导托卡马克装置(EAST),也被媒体称为“小太阳”,是世界上第一个全超导托卡马克装置。要让等离子体长时间稳定放电,需要解决多种棘手的物理障碍。新的纪录标志着EAST成为世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置。EAST的成功,表明我国磁约束聚变研究在稳态运行的物理和工程方面,继续引领国际前沿,也对国内外同类装置的建设和运行提供典范。
10年前启动的国际热核聚变试验堆ITER计划,是世界最大的国际科技合作项目,寄托着人类寻求永不枯竭能源的希望。稳态长脉冲高约束等离子体运行,是未来实现聚变的关键。为ITER预演稳态运行,是EAST的重要使命。现在看来,EAST是未来5年内国际上唯一有能力开展百秒时间尺度技术研究的平台。
我国科学家正在研究下一代聚变装置——我国聚变工程实验堆(CFETR),它的建设、运行和人才培养,必然会汲取EAST的宝贵财富。核聚变技术的突破,将源自欧洲、我国还是美国?无论是哪一国的成功,都意味着全人类的福利。
6. 球面射电望远镜(FAST)发现多颗脉冲星
2017年10月10日,我国科学院国家天文台宣布,被誉为“我国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)经过一年紧张调试,已实现指向、跟踪、漂移扫描等多种观测模式的顺利运行,并确认了多颗新发现脉冲星。
“我国天眼”由天文学家南仁东等人于1994年提出构想并开始选址,历时22年落成,于2016年9月25日启用。它由我国科学院国家天文台主导,是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。比起之前美国科学家建造的300米口径的射电望远镜,FAST的性能提高10倍,估计30年内无人超越。
脉冲星是中子星的一种,它的直径不大,只有20千米左右,但射电能量极为强劲。它一边飞速自转,一边节奏准确地弹出脉冲。脉冲星像一个旋转的灯塔,当灯塔的光扫过地球的时候,FAST就可以接受到一次信号。
由于FAST可以实时调整“大锅”的反射面,并不差分毫地将信号反射到一点,所以宇宙深处的微弱无线电信号也可以被汇聚探测。除了脉冲星,FAST还会监测宇宙中其他信号,如中性氢,甚至是地外文明。
7. 我国首艘自行研制的航母正式下水
2017年4月26日,我国第二艘航空母舰也是我国首艘自行研制的航母正式下水。
第二艘航空母舰由我国自行研制,2013年11月开工,2015年3月开始坞内建造。目前,航空母舰主船体完成建造,动力、电力等主要系统设备安装到位。出坞下水是航空母舰建设的重大节点之一,标志着我国自主设计建造航空母舰取得重大阶段性成果。下一步,该航空母舰将按计划进行系统设备调试和舾装施工,并全面开展系泊试验。
8. 世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生
2017年5月3日,我国量子计算机领域的最新研究成果对外公布,世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在我国诞生。
在光学体系,研究团队在去年首次实现十光子纠缠操纵的基础上,利用高品质量子点单光子源构建了世界首台超越早期经典计算机的单光子量子计算机。
2015年,谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。这个记录在2017年被我国科学家团队首次打破。朱晓波、王浩华和陆朝阳、潘建伟等合作,自主研发了10比特超导量子线路样品,通过高精度脉冲控制和全局纠缠操作,成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的多体纯纠缠,并通过层析测量方法完整地刻画了十比特量子态。进一步,研究团队利用超导量子线路演示了求解线性方程组的量子算法,证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性。10月11日“2017杭州·云栖大会”上中国科学院量子信息与量子科技创新研究院(上海)联合阿里云共同宣布“量子计算云平台”上线。
9.国产大飞机 C919成功首飞
2017年5月5日14时,我国自行研制、具有完全自主知识产权的喷气式大型客机C919,在上海浦东国际机场第四跑道首飞。此次飞行将耗时90-120分钟。与一般人想象“试飞只是简单地升空后再降落”那样的“样子工程”不同,C919的第一次飞行就将完成多项首飞任务。
据报道,目前C919已经获得全球570架订单,其中还包括美国通用电气租赁、德国普仁航空、泰国都市航空等国际客户。但在正式交付之前,C919还需要解决美国联邦航空管理局(FAA)和欧洲航空安全局(EASA)的适航证问题。不过据《环球时报》记者了解,C919目前正在接受我国民航局的适航审定,同时将作为中欧双边适航谈判的一部分。美国彭博社称,我国计划年内与美国和欧盟达成新适航协议国产大飞机C919成功首飞,标志着我国大型客机项目取得重大突破,是我国民用航空工业发展的重要里程碑。
10. 我国海域可燃冰试采成功
2017年5月10日14时52分,在我国南海神狐海域,国土资源部我国地质调查局成功从水深1266米海底以下203米—277米的可燃冰矿藏开采出天然气。试采现场指挥部总指挥叶建良告诉南方日报记者,这一成果对促进我国能源安全保障、优化能源结构,甚至对改变世界能源供应格局,都具有里程碑意义。天然气水合物(又称“可燃冰”),由于具有巨大的经济价值和重要的战略意义,历来受到各国的高度关注。
可燃冰是甲烷和水分子在低温高压下结合的化合物,大多分布于陆地冻土区或距海面900米到1200米的深海沉积物中,分布广泛且储量巨大,因形似冰块却能燃烧而得名,是一种燃烧值高、更清洁环保的新型能源。这是我国首次实现海域可燃冰成功试采,是“我国理论”、“我国技术”、“我国装备”所凝结而成的突出成就。这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。
我国人民又攀登上了世界科技的新高峰!
11. 硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”发射
2017年6月15日11点,我国首颗X射线天文卫星“慧眼”发射升空,科学家们将用它来观测宇宙中最神秘的天体——黑洞和中子星。这是我国首个空间望远镜,可实现我国在空间高能天体物理领域由地面观测向天地联合观测的跨越。
与国外复杂和昂贵的编码孔径成像系统相比,采用直接解调成像的方法分辨率高,同时可有效抑制噪音干扰,背景异常干净,并简单准确,极大提高探测定位的精度,其定位精度可以接近可见光探测精度,从而为“慧眼”探测宇宙空间各种高能事件,取得令人振奋的成果提供了保证。
与目前在轨运行的7个国外X射线空间望远镜相比,“慧眼”有以下优势:具有大天区、大有效面积的宽波段X射线扫描巡天能力;具有大面积、宽波段、高时间分辨率的定点观测能力;是国际上最大面积的硬X射线/软Y射线能段国际上最大面积的探测器。
12. 蛟龙试验性应用航次收官迈向业务化运行
2017年6月23日,蛟龙号母船“向阳红09”停靠在母港,这也标志着为期5年的蛟龙号试验性应用航次圆满收官,在涵盖海山、冷泉、热液、洋中脊、海沟、海盆等典型海底地形区域,完成了95个潜次的有效下潜,实现了100%安全下潜,作业能力覆盖7000米以浅全球海洋面积的99.8%的海域……至此,2017年蛟龙号试验性应用航次(我国大洋38航次)历时138天,安全圆满地完成了计划的科学考察任务,这也标志着为期5年的蛟龙号试验性应用航次圆满收官。
蛟龙号是目前世界上下潜深度最大的作业型载人潜水器。本航次中,蛟龙号17个潜次作业水深超过6000米(其中11次超过6500米),连续大深度安全下潜,充分发挥了蛟龙号全球领先的深度技术优势,为我国抢占国际深渊科学研究前沿提供了强有力的技术支撑。
其中,100潜次及128潜次蛟龙号成功在西南印度洋及西北印度洋热液区搜寻并回收前序潜次布放的微生物富集罐等作业工具,尤其是144潜次成功在马里亚纳海沟6300米深度搜寻并回收122潜次布放的气密性保压序列采水器,在国际上首次实现时隔一年在6000米以深海底对科学仪器的定点搜寻与回收。
蛟龙号的研制与顺利应用,已成为深海重大装备研究与应用的典范,它的成功源自严格践行“业主负责制”“需求牵引”“产学研用紧密结合”等理念。深潜工程技术保障队伍和深潜科学家队伍不断壮大,安全管理制度趋于完善,多系统、多任务的工作格局已经形成,为业务化运行跨出了坚实一步。
13.“复兴号”高铁动车组成功运行
2017年6月26日,万众期待的又一高铁动车组——“复兴号”开通。
首批命名为“复兴号”的我国标准动车组有“CR400AF”和“CR400BF”两种型号。按我国铁路总公司新的动车组编制规则,新型自主化动车组均采用“CR”开头的型号,“CR”是我国铁路总公司英文缩写,也是指覆盖不同速度等级的我国标准动车组系列化产品平台。
列车型号中的“400”为速度等级代码,代表这一型动车组试验速度可达400km/h及以上,持续运行速度为350km/h;“A”和“B”为企业标识代码,代表生产厂家;“F”为技术类型代码,代表动力分散型电动车组。
“复兴号”是由我国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知识产权、达到世界先进水平的我国标准动车组。铁路总公司表示,今后还将根据市场需求,逐步研发CR300和CR200系列我国标准动车组。
14. 暗物质研究取得重要进展——“悟空”卫星获得世界上最精确高能电子宇宙线能谱
“悟空”卫星于2015年12月17日发射成功,是我国的首颗天文卫星。该卫星的数据分析工作获得国家重点研发计划、科技部973青年科学家专题项目、国家自然科学基金委员会-我国科学院空间科学卫星联合基金、国家自然科学基金委杰出青年基金、国家自然科学基金委优秀青年基金、我国科学院“百人计划”等项目的大力支持,由紫金山天文台组织协调。
2017年11月27日,我国科学院宣布暗物质研究取得重要进展,“悟空”卫星获得世界上最精确高能电子宇宙线能谱。
目前,世界上寻找暗物质的方法主要有三种:
第一种是利用粒子对撞设备,看能否在实验中产生暗物质,这方面的代表是欧洲的大型强子对撞机。
第二种是在很深的地下挖个大坑,在坑底放上精密仪器来探测暗物质。到地下去的目的是为了屏蔽空气中宇宙射线的影响。位于我国四川南部地底深处的锦屏地下实验室就是全球最深的暗物质探测实验室,已于2010年投入使用。
第三种是在太空进行间接探测,比如多国合作的阿尔法磁谱仪项目,“阿尔法磁谱仪2”自2011年被送至国际空间站后已分析了410亿个初级宇宙射线事件,结果显示暗物质可能存在。我国2015年12月17日发射的暗物质探测卫星“悟空”,也是在太空展开的探测行为。
15.海水稻测产成功
2017年9月28日,由袁隆平挂帅的“海水稻”项目在青岛示范基地进行测产。
此前,袁隆平在《海洋科技与粮食安全》的主题