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。這標誌著我國在高速磁浮技術領域實現重大突破。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，將技術試驗衛星捕風一號 A、 B星及五顆商業衛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 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公里的國産高速磁浮列車即將“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，首次實現雜交稻性狀穩定遺傳到下一代。該成果在線發表于《自然·生物技術》雜誌。

 

王克劍介紹，我國雜交水稻年種植面積超過2.4億畝，佔水稻總種植面積的57%，産量約佔水稻總産量的65%；雜交水稻每年增産約250萬噸，可多養活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説。

 

説到雜交水稻的持續攻關，就不得不提到“90後”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鹼水稻現場測産驗收評議會”上，袁隆平團隊在內蒙古大面積試種耐鹽鹼水稻測産的最終結果，成為袁隆平團隊為新中國成立70週年送上的一份特別賀禮：實測畝産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科技扶貧項目“為非洲和亞洲資源貧瘠地區培育綠色超級稻”，4月2日在京結題。項目實施11年來，高效培育出一大批高産、多抗（抗旱、耐鹽、耐淹、養分高效等）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，因此採用海底隧道。而這項工程催生出一台超級裝備。

 

1月18日，海宏號盾構機在大連始發，它堪稱中國研發的最聰明的盾構機。海宏號盾構機是中國中鐵專門為該工程研發、也是世界上現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説，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，盾構機在掘進時“感到”力量不平衡，就能儘快調整。

 

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常壓換刀，創造了世界之最。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闢了新天地。

 

3 中國技術 北京大興國際機場創多項“世界之最”

 

説到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。大興國際機場佔地面積140萬平方米，是世界上規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廣泛關注，中國民航局消息稱，此次使用的飛行校驗系統擁有我國自主知識産權，我國也憑藉此系統一舉成為世界上第六個能夠獨立研製飛行校驗系統的國家。

 

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”創下諸多“世界之最”。“支撐航站樓核心區屋頂的8根C型柱，是不規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。”相關施工人員説，施工過程中採用三維鐳射掃描技術與測量機器人，實現了8000多個對介面的毫米級精準對接。

 

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高鐵下穿航站樓和雙進雙出的模式，也是智慧化程度最高的機場，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射，將捕風一號A、B星等7顆衛星送入約600公里高度的圓軌道，宣告我國運載火箭首次海上發射技術試驗圓滿成功。

 

海上發射技術試驗系統由運載火箭系統、海上發射平臺、測控通信系統和衛星系統4部分組成，可實現離港後一週內完成發射。本次飛行試驗在國內首次採用“航天+海工”技術融合，突破海上發射穩定性、安全性、可靠性等關鍵技術，全面驗證了海上發射試驗流程，為我國快速進入空間提供了新的發射模式。

 

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星在西昌衛星發射中心成功發射。這是我國第二代地球同步軌道數據中繼衛星的首發星，其成功發射後將使我國數據中繼衛星系統能力大幅提升。

 

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衛星從酒泉衛星發射中心成功發射。衛星入軌後，將與此前發射的13顆“吉林一號”衛星組網，為農業、林業、資源、環境等行業用戶提供更豐富的遙感數據和産品服務。14時35分，我國在太原衛星發射中心，用長征六號運載火箭以一箭五星方式成功將“寧夏一號”衛星（又稱鐘子號衛星）發射升空，該衛星主要應用於遙感探測等領域。

 

5 時速600公里 國産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參參介紹，國家重點研發計劃“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、製造、調試和試驗評估方法，研製具有自主知識産權的時速600公里高速磁浮工程化系統，使我國具備高速磁浮産業化能力。

 

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，開發出輕質高強度的新一代車體；突破高速條件下流固耦合複雜作用的制約，解決氣動阻力、升力等問題，氣動性能達到國際先進水準；研製出高精度的懸浮導向、測速定位裝置和控制系統，性能指標國際領先；攻克長大薄壁鋁合金車體鐳射複合焊、電磁鐵箔繞、懸浮架精鑄等系列關鍵工藝，研製的車體、電磁鐵及其控制裝置等關鍵部件性能優異，實現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”重點研發計劃“高速磁浮交通系統關鍵技術研究”專項子課題，已自主研發出長定子直線電機和懸浮電磁鐵，並成功應用於我國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説，ITER項目有很多安裝包，但TAC1安裝標段工程好比核電站核島裏的反應堆、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。

 

溫儆吾説，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，“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，中國民營商業航天企業不斷有新動作，雖然飛往太空的路並非一片坦途，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星發射中心成功發射，按飛行時序將2顆衛星、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家民營企業嘗試發射運載火箭，其發射成功，實現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運載火箭採用三固一液的四級串聯構型，是目前我國民營航天起飛規模最大、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集成、固體及姿軌控動力、電氣綜合、導航制導與控制、測試發射、總裝總測及核心單機等軟硬體核心技術，具備了運載火箭系統工程全流程、全要素的研發與發射服務能力，實現了商業模式的基本閉環。

 

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

 

8 國際領先 “天河二號”算出量子霸權標準

 

谷歌發表于《自然》雜誌的論文宣佈實現了量子霸權。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傑帶領的QUANTA團隊，聯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演算法。該演算法在“天河二號”超級計算機上的測試性能達到國際領先水準，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出超越所有經典計算機的計算能力，實現量子霸權是量子計算發展的重要里程碑。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。在後量子霸權時代，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，並不完全依賴於量子比特的數目或量子門的數目，而是取決於運算過程中量子態的複雜程度——量子糾纏度。該項研究提出了一種依賴於量子糾纏度的模擬演算法，開發了通用量子線路模擬器，並在“天河二號”超級計算機上完成了量子霸權測試案例——隨機量子線路採樣問題的模擬，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準。