近日 科技部高技術研究發展中心（基礎研究管理中心）發布2021 年度中國科學十大進展。火星探測任務天問一號探測器成功著陸火星、從二氧化碳到澱粉的人工閤成等 10 項重大科學進展 2021年度中國科學十大進展公布！和孩子一起漲知識 - 趣味新聞網

近日，科技部高技術研究發展中心（基礎研究管理中心）發布 2021 年度中國科學十大進展。 火星探測任務天問一號探測器成功著陸火星、從二氧化碳到澱粉的人工閤成等 10 項重大科學進展，從 310 項候選進展中脫穎而齣。

這些科學發現都有些什麼樣的進展？它們緣何最為閃亮？和孩子一起瞭解一下吧~

進展一：火星探測任務天問一號探測器成功著陸火星

2021年5月15日7時18分，天問一號探測器成功著陸於火星烏托邦平原南部預選著陸區，我國首次火星探測任務著陸火星取得成功。任務采用瞭“氣動減速-傘降減速-動力減速-著陸緩衝”四級串聯減速技術路綫，建立瞭設計迭代改進流程和多學科綜閤優化方法，提高瞭係統應對故障工況和進入條件極限拉偏下的安全著陸能力。

入選理由： 天問一號探測器著陸火星，是 我國首次實現地外行星著陸， 邁齣瞭我國星際探測徵程的重要一步，實現瞭從地月係到行星際的跨越，在火星上首次留下中國人的印跡， 使我國成為第二個成功著陸火星的國傢， 是我國航天事業發展的又一具有裏程碑意義的進展。

天問一號探測器

進展二：中國空間站天和核心艙成功發射，神舟十二號、十三號載人飛船成功發射並與天和核心艙成功完成對接

2021年4月29日，中國空間站天和核心艙在海南文昌航天發射場發射升空，準確進入預定軌道，任務取得成功。 6月17日，神舟十二號載人飛船發射成功，並與天和核心艙成功完成對接，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3位航天員送入太空，這是天和核心艙發射入軌後，首次與載人飛船進行的交會對接。10月16日，神州十三號載人飛船發射成功，並采用自主快速交會對接模式成功對接於天和核心艙徑嚮端口，順利將翟誌剛、王亞平、葉光富3位航天員送入太空，實現瞭我國載人飛船在太空的首次徑嚮交會對接。

入選理由： 天和核心艙發射成功， 標誌著我國空間站建造進入全麵實施階段， 為後續任務展開奠定瞭堅實基礎。我國的載人航天飛船脫離試驗階段，開始實現太空往返常態化， 標誌著我國正式進入太空站時代。

中國空間站模擬圖

進展三：從二氧化碳到澱粉的人工閤成

中國科學院天津工業生物技術研究所馬延和等報道瞭由11步核心反應組成的人工澱粉閤成途徑（簡稱ASAP）， 該途徑在實驗室實現瞭從二氧化碳和氫氣到澱粉分子的人工全閤成。 在氫氣驅動下ASAP將二氧化碳轉化為澱粉分子的速度比玉米澱粉閤成速度高8.5倍；ASAP澱粉閤成的理論能量轉化效率為7%，是玉米等農作物的3.5倍，並可實現直鏈和支鏈澱粉的可控閤成。

入選理由： 澱粉是糧食最主要的組分，也是重要的工業原料。該成果不依賴植物光閤作用，通過從頭設計二氧化碳到澱粉閤成的非自然途徑，采用模塊化反應適配與蛋白質工程手段， 解決瞭計算機途徑熱力學匹配、代謝流平衡以及副産物抑製等問題，剋服瞭人工途徑組裝與級聯反應進化等難題，實現瞭二氧化碳到澱粉的人工全閤成。

人工澱粉閤成途徑

進展四：嫦娥五號月球樣品揭示月球演化奧秘

中國科學院地質與地球物理研究所李獻華、楊蔚、鬍森、林楊挺和中國科學院國傢天文台李春來等利用過去十多年來建立的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術，對嫦娥五號月球樣品玄武岩進行瞭精確的年代學、岩石地球化學及岩漿水含量的研究。結果顯示，嫦娥五號玄武岩形成於20.30±0.04億年，確證月球的火山活動可以持續到20億年前，比以往月球樣品限定的火山活動延長瞭約8億年。

入選理由：這一結果為撞擊坑定年提供瞭關鍵錨點，將大幅提高內太陽係星體錶麵撞擊坑定年的精度。 研究還揭示嫦娥五號玄武岩的月幔源區並不富含放射性生熱元素和水，排除瞭放射性元素提供熱源，或富含水降低熔點兩種月幔熔融機製，對未來的月球探測和研究提齣瞭新的方嚮。

嫦娥五號月壤樣品（玄武岩岩屑）的顯微圖像

進展五：揭示SARS-CoV-2逃逸抗病毒藥物機製

在生命周期中，新冠病毒的一係列轉錄復製酶組裝成“轉錄復製復閤體”超分子機器，負責病毒轉錄復製的全過程，且在各型突變株中高度保守，是開發廣譜抗病毒藥物的核心靶點。清華大學婁智勇、饒子和與上海科技大學高岩等發現並重構瞭病毒“加帽中間態復閤體”、“mRNA加帽復閤體”和“錯配校正復閤體”，並闡明其工作機製。 揭示瞭新冠病毒轉錄復製機器的完整組成形式；發現病毒聚閤酶的核苷轉移酶結構域是催化mRNA“加帽”成熟的關鍵酶，明確瞭帽結構的閤成過程。

入選理由： 不斷齣現的新冠病毒突變株對當前已有的疫苗、中和抗體等抗病毒手段提齣嚴峻挑戰，亟需發展能有效應對各型突變株的廣譜藥物。本項科學進展為發展新型、安全的廣譜抗病毒藥物提供瞭全新靶點，發現病毒以“反式迴溯”的方式對錯配堿基和抗病毒藥物進行“剔除”， 闡明瞭瑞德西韋等藥物效果不良的分子機製，為優化針對聚閤酶的抗病毒藥物提供瞭關鍵科學依據。

新冠病毒“反式迴溯”的復製矯正機製

進展六：FAST捕獲世界最大快速射電暴樣本

FRB 121102是人類所知的第一個重復快速射電暴， 中國科學院國傢天文台李��等使用“中國天眼”FAST成功捕捉到FRB 121102的極端活動期，最劇烈時段達到每小時122次爆發， 纍計獲取瞭1652個高信噪比的爆發信號，構成目前最大的FRB爆發事件集閤。 FAST樣本排除瞭FRB 121102爆發在一毫秒至一小時之間的周期性或準周期性，嚴格限製瞭重復快速射電暴由單一緻密天體起源的可能性。

入選理由：快速射電暴（FRB）是無綫電波段宇宙最明亮的爆發現象。 該研究首次展現瞭FRB的完整能譜，深入揭示瞭FRB的基礎物理機製。

FAST捕獲快速射電暴樣品示意圖

進展七：實現高性能縴維鋰離子電池規模化製備

如何通過設計新結構（如創建縴維鋰離子電池）滿足電子産品高度集成化和柔性化發展要求，是鋰離子電池領域麵臨的重大挑戰。復旦大學彭慧勝、陳培寜等發現縴維鋰離子電池內阻與長度之間獨特的雙麯餘切函數關係，即內阻隨長度增加並不增大，反而先下降後趨於穩定。

入選理由：在此理論指導下構建的縴維鋰離子電池具有優異且穩定的電化學性能，能量密度較過去提升瞭近2個數量級， 彎摺10萬次後容量保持率超過80%；建立的世界上首條縴維鋰離子電池生産綫，實現瞭其規模化連續製備；編織集成得到的縴維鋰離子電池係統，電化學性能與商業鋰離子電池相當，而穩定性和安全性更加優異。

縴維聚閤物鋰離子電池的集成組裝示意圖

進展八：可編程二維62比特超導處理器“祖衝之號”的量子行走

量子行走是經典隨機行走的量子力學模擬，是實現量子模擬、量子搜索算法乃至通用量子計算的工具。中國科學技術大學硃曉波、潘建偉等通過研發兼容平麵工藝的三維引綫技術，實現瞭量子比特結構從一維嚮二維的拓展，設計並製作瞭一個由62個比特組成的8×8的二維結構超導量子比特陣列， 構建瞭“祖衝之號”量子計算原型機，並通過該裝置演示高保真的單粒子和雙粒子連續時間量子行走。

入選理由： 該工作是世界範圍內公開發錶的首個比特數超過60的超導量子計算領域的成果， 為研製祖衝之二號、實現“量子計算優越性”奠定瞭基礎。

祖衝之號

進展九：火星探測任務天問一號探測器成功著陸火星

深海機器人與裝備需要高強度金屬耐壓外殼或壓力補償係統來保護內部機電係統。浙江大學李鐵風等從深海獅子魚“頭部骨骼分散融閤在軟組織中”這一生理特性提取仿生靈感，揭示瞭深海極端壓力條件下，軟機器人功能器件破壞及驅動失效的內在機製；提齣瞭硬質器件分散融入軟基體實現內應力調控的方法，以及適應深海低溫、高壓環境的電驅動人工肌肉融閤製造方法；建立瞭萬米深海軟機器人的係統構造方法和驅動理論。 所研製的自供電軟機器人成功挑戰馬裏亞納海溝，實現瞭10900米海底深潛和驅動，在南海海平麵以下3224米實現深海航行。

入選理由： 該研究大幅 降低瞭深海機器人的重量及經濟成本，推動瞭軟體機器人在深海工程領域的應用。

軟機器人在馬裏亞納海溝萬米深海驅動實驗

進展十：揭示鳥類遷徙路綫成因和長距離遷徙關鍵基因

中國科學院動物所詹祥江等曆時12年， 利用衛星追蹤數據和基因組信息，建立瞭一套北極遊隼遷徙研究係統， 發現遊隼主要使用5條路綫穿越亞歐大陸，西部遊隼錶現為短距離遷徙，東部為長距離遷徙。在末次冰盛期到全新世的轉換過程中，冰川消退所導緻的繁殖和越鼕地變遷，可能是遷徙路綫形成的主要曆史原因。研究還發現遷徙距離更長的遊隼攜帶ADCY8優勢等位基因，該基因與長時記憶形成有關，錶明長時記憶可能是鳥類長距離遷徙的重要基礎。

入選理由： “遷徙生物如何發現其遷徙路綫”一直是社會和學術界廣泛關注的議題，也是《科學》雜誌提齣的125個最具挑戰性科學問題之一。 該研究結閤遙感衛星追蹤、基因組學、神經生物學等研究手段，通過多學科整閤分析方法闡明瞭鳥類遷徙路綫變遷成因和遺傳基礎。

北極遊隼遷徙路綫成因與長距離遷徙關鍵基因

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來源：科技部高技術研究發展中心

編輯：大福

校對：喬貝樂

審核：漁樵書生