本
文
摘
要
从璀璨的星空到发现几亿年前远古时期人鱼的奥秘，科学家在探索的道路上一路向前。于是，在一代又一代科研工作者的不断努力下，创新成果层出不穷。
中国太空实验室的顺利落成标志着中国在航天领域取得关键性的进展，北京冬奥会上科技成果的向全世界呈现出中国的领先技术水平。在对生命的探索方面，中国同样科技硕果累累：建立蛋白质结构设计新方法、绘制高精度基因遗传变异图谱等。
近日，中央广播电视总台评选出 2022 年度国内和国际十大科技新闻。其中，“国内十大科技新闻”包括：中国国家太空实验室正式成型、北京冬奥会有两百多项科技成果得到应用、中国科学家建立蛋白质骨架结构设计的新方法、中国研发的世界最大潮流能发电站成功运行、中国在珠峰成功架设世界最高海拔气象站、中国科学家绘制完成世界首张千蚕高精度基因遗传变异图谱、中国科学家在“从鱼到人”探源研究领域取得重大突破、中国科学家首次在月球上发现新矿物“嫦娥石”、中国开启综合性太阳空间观测的新时代、“祝融号”火星车发现火星近期水活动迹象。
“国际十大科技新闻”则包括：中外天文学家公布银河系中心黑洞首张照片、美国和日本科学家造出迄今最冷物质、“天问一号”火星探测任务团队获 2022 年度“世界航天奖”、多国科学家联合发布硅量子计算机领域获重大突破、美国公布韦布空间望远镜宇宙图像、英国科技团队在人工合成细胞研究领域迈出重要的一步、国际科学家团队绘制出首个完整无间隙的人类基因组图谱、中外天文学家绘制出银河系早期形成与演化的图像、中外多国联合制定发布首个自动驾驶国际标准、“中国天眼” FAST 发现世界首例持续活跃重复快速射电暴。
这些来自国内外的科技新闻证明了人类对于宇宙、人工智能、生命科学、物理化学领域的深入探究更进一步。
中国天宫空间站梦天实验舱成功发射
今年 10 月 31 日，中国天宫空间站科学实验模块——梦天实验舱在文昌航天发射场成功发射。实验舱与火箭分离并按照预期进入正确的轨道。11 月 1 日，梦天实验舱成功实现与之前发射的“天和”舱对接，形成 “T” 形结构。
图 | 火箭成功发射（来源：中国载人航天工程办公室）梦天实验舱允许航天员开展一系列科技实验。他们不仅可以研究微重力下植物细胞、骨骼和肌肉以及熔融材料的变化，还能完成蛋白质结晶实验。在未来 10 年内，科学家计划将利用梦天实验舱完成 1000 多次科学实验。
两百多项科技成果助力北京冬奥会成功举办
今年，在举办北京冬奥会期间，创新技术层出不穷，不仅运用了绿色能源，还实现了绿色出行。
此外，5G 技术也发挥出巨大的作用。这些融入奥运会赛事的两百多项科技，成功地向世界展示出中国科学技术的飞速发展。5G+8K 电视转播让观众拥有了更好的智慧观赛体验。闭幕式上的 AR 中国结向世界展示出中国文化的灵动唯美。
（来源：Pixabay）不仅如此，这些先进的科技设备、现代化的体育场馆将会长期存在，服务于其他各类比赛。领先的科技理念将被应用于其它领域中，包括能源、环境、机器人等方面。
建立蛋白质骨架结构设计新方法
今年早些时候，中国科学技术大学生命科学学院刘海燕教授与陈泉副教授团队发现整体蛋白质设计的新方法，可应用于生物医药、化学材料等领域的蛋白质制备工作之中。
（来源：中国科学技术大学）实验结果表明，运用该种设计方式能够显著增多蛋白质的结构多样性，从而设计出全新的结构。该项工作不仅具有新颖性而且具有实用性，能够在高分辨率下设计出多种蛋白质。
潮流能发电机组“奋进号”下海运行
今年 2 月，中国自主研发的世界最大潮流能发电机组“奋进号”投入使用。为此，技术团队进行了为期三年的钻研。
据悉，该潮流能发电站机组是兆瓦级别的，投入使用后将大幅降低成本，加速推动潮流能发电技术的产业化。
在此过程中，团队与浙江科技学院等科研院所合作，为中国实现“碳达峰、碳中和”贡献力量。
打破中国自动气象观测站架设最高纪录
今年 5 月，一座特殊的自动气象观测站在珠穆朗玛峰建成，监测数据结果正常传输。在此次珠峰气象站建设任务中，海拔 8830 米的气象站是最后一块“拼图”。
此前陆续建成的 7 个气象站呈梯形分布，实时测量珠峰温度、湿度、风速、风向和太阳辐射等数据。科考任务针对季风、珠峰生态环境、地球动力学等方面开展研究。
全球首张家蚕超级泛基因组图谱
今年 10 月，西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室公布了一则消息。该团队成功分析出家蚕大规模种质资源基因组、绘制出家蚕基因组图谱，并创建基因库。
（来源：西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室）据悉，家蚕大规模种质资源基因组全面涵盖家蚕与野桑蚕基因组信息，所绘制出的图谱如同字典一样，方便研究人员对家蚕育种进行精准设计。
中国科学院揭示“从鱼到人”进化的奥秘
在古生物方面，今年中国获得的最大突破，莫过于揭示出约四亿四千万年前志留纪早期有颌类生物化石。其由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏院士团队，在重庆特异埋藏化石库和贵州石阡化石库探索发现。
在对这些化石进行研究的过程中，朱敏课题组发现了志留纪早期有颌类生物的器官、构造等具体特征，对于揭示远古生物的起源与演化过程具有里程碑意义。
该团队从重庆特异埋藏化石库中，发现了从头到尾完整保存的志留纪早期有颌鱼类——奇迹秀山鱼。在此过程中，他们使用 CT 扫描、三维重建、扫描电镜等手段，将化石中的细微解剖学结构展现。
图丨秀山鱼化石及复原（来源：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所）秀山鱼头盖骨标本中间有一道横向裂隙，确保头部在呼吸与进食的过程中可以抬高与下落。这条裂隙形成一条头部与躯干之间的新界线，最终演化为人类的脖颈。据考证，秀山鱼头顶裂隙前的骨片最终演化成为人体的枕骨，与颈椎直接相连。
重庆特异埋藏化石库中还发现了肩部具有大块骨甲的沈氏棘鱼。它是鲨鱼的祖先，但却拥有盾皮鱼类才有的古老“铠甲”，可作为研究鲨鱼所在软骨鱼类起源的重要证据。
中国科学家发现月球新矿物“嫦娥石”
前不久，月球土壤探测工程又有了新发现。国家航天局与国家原子能机构共同公布“嫦娥五号”的最新科研成果：在月球上发现第 6 种新型矿物，并将其命名为“嫦娥石”，英文名为 Changesite-（Y）。该成果获国际矿物协会新矿物分类及命名委员会批准。
图 | 月球样品显微镜照片（来源：中核集团核工业北京地质研究院）分析结果表明，“嫦娥石”是磷酸盐矿物（金属元素与磷酸根相结合的化合物），在“嫦娥五号”带回地球的月壤玄武岩碎屑中被发现，外表呈柱状晶体结构，作为新型磷酸盐矿物，属于陨磷钠镁钙石族。
团队针对“嫦娥五号”月壤颗粒的形貌特征全方位的研究，最终获得“嫦娥五号”月壤颗粒特殊构成的过程，为月壤形成的相关研究提供了有力科学证据，也为分析土壤成分实验的开展做出相应铺垫。
“夸父一号”开启太阳空间观测新时代
“夸父一号”全称为“先进天基太阳天文台”。10 月 9 日，“夸父一号”在酒泉卫星发射中心由长征二号丁型运载火箭发射至预定轨道。
图 |“夸父一号”成功发射（来源：中国科学院紫金山天文台）据了解，“夸父一号”是综合性太阳探测专用卫星，由中国自主研发，它还实现了综合性太阳探测专用卫星的跨越式突破。
被命名为“夸父一号”，它将开启中国太阳观测的新征程。“夸父一号”最值得关注之处在于配备探测器等多种载荷。不仅如此，它还能实时观测太阳呈现出的其它现象，并及时进行捕捉。
“祝融号”发现火星近期水活动迹象
2021 年 5 月 15 日，天问一号搭载“祝融号”火星车在火星平原着陆。在此期间，它不断传输回极具价值的科学探测数据。此次发现对于人类了解火星的生态环境演变过程意义重大。
（来源：Pixabay）中国天问一号搭载的“祝融号”火星车首次探测到水活动迹象，这一发现于今年 5 月公布。据了解，“祝融号”通过巡视器上的短波红外光谱仪实现探测。
不难看出，中国的十大科技新闻在航天、生命科学、气象等领域取得了优异的成绩，而国外的十大科技新闻则呈现出人类探测火星与微观生命物质过程中的先进技术。
发光的“甜甜圈”——银河系中心黑洞的首张照片公布
事件视界望远镜合作组织于今年 5 月正式公布银河系中心黑洞首张照片，这张照片证明了银河系人马座 A*（Sgr A*）天体就是黑洞，帮助天文学家更好的理解该天体的特性。
图 | 银河系中心黑洞的首张照片（来源：事件视界望远镜合作组织）据了解，科学家是无法观测到黑洞的，图片中的环状亮光是围绕在其周围可以发光的气体。中间的阴影则是真正的黑洞，其质量是太阳质量的几百万倍之多。照片是由偏振信号捕捉到的，表征了磁场特征信息。
美国和日本科学家造出迄今最冷物质
近期，来自美国和日本的科学家开展了一项有趣的实验。他们将镱原子冷却至绝对零度（高出绝对零度十亿分之一摄氏度），获得最冷物质。
（来源：Pixabay）在实验过程中，研究者使用激光作为工具，控制晶格内原子的运动轨迹。根据论文描述，经他们冷却过后的镱原子温度比太空中的镖星云还要低。
结果表明，将镱原子冷却到这一极端低温会使其在物理学方面发生质的改变，而改变过后的原子偏重量子力学研究范畴。实验团队目前正在研发相关仪器设备，用来测量镱原子在该温度下可能发生的反应。
“天问一号”火星探测任务团队获 2022 年度“世界航天奖”
2022 年 9 月，第 73 届国际宇航大会期间公布了一则新闻。中国“天问一号”火星探测任务团队荣获“国际宇航联合会 2022 年度世界航天奖”。
此次奖项的获得是由于“天问一号”研制团队为探测火星开辟出最新方法，为人类探索太空做出卓越贡献。
“天问一号”在火星上成功留下中国印迹，使中国在探索火星方面领先于世界水准。截至今年 9 月，天问一号已工作长达 780 天，行驶距离将近 2000 米，探测数据多达 1480GB。
硅量子计算机保真度获重大突破
今年 1 月，来自澳大利亚新南威尔士大学、荷兰代尔夫特理工大学、日本理化学研究所团队的科学家们在开发容错量子计算机方面取得重大成果，证明了硅双量子位门保真度超过阈值。
新南威尔士大学研究者构建双量子位通用量子逻辑运算模型，形成高保真度。代尔夫特理工大学团队则创造出双量子位系统，实现超过 99% 的单量子位与双量子位保真度。理化学研究所团队研发出双电子量子位，实现了更高的单双量子位保真度。
结果证明了通用运算模式可行，所有量子基本运算都可在高保真度之下运行。此外，研究人员还采用 Deutsch-Jozsa 和 Grover 算法对保真度结果进行了验证。结果表明，硅量子计算机能够执行高精度的量子计算。
韦布空间望远镜宇宙图像公布
詹姆斯韦伯太空望远镜开启天文学新时代。该望远镜于今年 7 月全面投入使用，能够探测无法触及的宇宙区域，可以拍摄出细节照片。望远镜与月球相聚 150 万公里，远超月球，能够收集到来自宇宙的光。
图 | 木星红外视图（来源：NASA）有趣的是，远距离处的红外线都可以被韦伯望远镜观测到，证明了其灵敏度、清晰度更高。它回传的照片为人类展示出通往宇宙未知领域的新窗口。
英国科技团队用两种细菌创造活体合成细胞
今年 9 月，英国布里斯托大学研究人员在合成生物学方面获得重大突破，他们创造出的系统能够行使活体细胞在能量与基因方面的功能。这不仅在生物医学方面具有应用前景，还使科学家更好地了解细胞的基本结构。
（来源：布里斯托大学）研究人员用大肠杆菌、铜绿假单胞菌和微液滴成功完成了任务。结果证明创造出的新细胞可以储存能量，进行基因的转录和翻译等。未来，合成细胞还能够进行光合作用，或者从化学物质中生成能量。
国际科学团队公布人类最完整基因组序列
3 月 31 日，国际科研团队正式公布了人类基因组序列。该序列完整、无间隙补全了之前研究缺失之处，助力科学家进一步绿色生命科学密码。完整的基因测序对于人类掌握基因组变异全谱与基因功能之间的差别具有重大作用。
（来源：Science）在此过程中，研究者对 2 亿对碱基对进行了测序工作，补全了人类基因组图谱，还找出了 200 万处基因的变异。
中外天文学家绘制出银河系早期形成与演化的图像
根据中科院国家天文台郭守敬望远镜和欧洲航天局盖亚望远镜今年 3 月回传的观测数据，研究人员获取了解了恒星的年龄。数据清晰展示出银河系“幼年”和“青少年”时期演变的图像。该研究结果更新了人们对银河系早期形成的认识。
此外，基于两个望远镜的数据，研究人员构建出 25 万颗恒星的高质量数据样本，获取了这些恒星的金属丰度。
结果显示，从时间上看，银河系的形成和演化历史可以分成从 130 亿年前到 80 亿年前的早期阶段和 80 亿年前至今的晚期阶段。早期形成厚盘和银晕，晚期形成薄盘。
中外多国联合制定发布首个自动驾驶国际标准
今年 10 月，ISO34501 自动驾驶测试场景领域国际标准正式发布。该标准将被广泛应用于智能网联汽车自动驾驶过程中。近年来，自动驾驶测试评价相关标准的制定已成为国际项目。
此前，中国与德国、英国等 20 几个国家联合，制定出自动驾驶测试方面的多个国际标准。ISO 34501 作为这些系列标准之一，成为该领域首个被发布的国际标准，在驾驶系统、驾驶场景等方面统一了相应的概念与规则。
“中国天眼”发现快速射电暴
作为宇宙中的射电爆发现象，快速射电暴能在 1 毫秒内释放出巨大的能量。全球曾观测到几百例此种现象的发生，但是没有持续活跃的重复快速射电暴出现。
今年 6 月，中国科学院国家天文台李菂研究员领导的国际团队公布了他们的新发现。他们用“中国天眼”望远镜发现持续活跃的重复快速射电暴。研究团队还进一步对其精确定位，并探测到持续射电源。
总之，无论是航空航天领域的重大突破，还是对于人类科学的不断探索，科学家们一直都在为技术的进步贡献着自己的力量。2022 年度国内和国际十大科技新闻的发布，鼓励着科技工作者不断进行科技探索与创新。
