當張家口的風(fēng)吹亮北京的燈，當“最快的冰”讓賽場(chǎng)內外的運動(dòng)員和觀(guān)眾享受到速度與激情，一場(chǎng)科技感、未來(lái)感十足的2022年北京冬季奧運會(huì )（以下簡(jiǎn)稱(chēng)冬奧會(huì )）讓科技大放異彩，而這僅僅是科技成果在2022年集中綻放的煙花一朵。

　　這一年，“夸父一號”收獲首批太陽(yáng)觀(guān)測科學(xué)圖像，“墨子號”實(shí)現1200公里地表量子態(tài)傳輸；這一年，“大國重器”扛起制造強國使命，國產(chǎn)大飛機C919正式交付市場(chǎng)，“華龍一號”示范工程全面建成投運……

　　致廣大而盡精微，我們在科技的世界探尋所來(lái)何處，不斷開(kāi)拓新途。以國家戰略需求為導向，進(jìn)行原創(chuàng )性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅決打贏(yíng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰，增強自主創(chuàng )新能力，探索的腳步從未停歇。

　　科技與冬奧“雙向奔赴”

　　一大批科技成果助力賽事舉辦各環(huán)節

　　從國際先進(jìn)的二氧化碳跨臨界直冷制冰到航天級技術(shù)打造的國產(chǎn)雪車(chē)，從助力運動(dòng)員減阻、防切割的服裝面料到能健康監測的智能遙控床，從實(shí)現冬奧場(chǎng)館100%綠電供應到世界首例單板大跳臺與空中技巧的賽道剖面轉換……冬奧會(huì )在為世界呈現一屆精彩的冰雪賽事的同時(shí)，也將現代科技與中國智慧的魅力，融入場(chǎng)館、運行、指揮、安保、醫療、氣象、交通、轉播、觀(guān)賽等關(guān)鍵場(chǎng)景中。

　　從申辦冬奧會(huì )成功伊始，“科技冬奧”就成為冬奧會(huì )籌辦工作的關(guān)鍵詞之一。此后，科技部會(huì )同有關(guān)部門(mén)和地方圍繞零排供能、綠色出行、5G共享、運動(dòng)科技、清潔環(huán)境等8個(gè)方面統籌設計重點(diǎn)任務(wù)，并最終確定了科學(xué)辦賽、運動(dòng)科技、智慧觀(guān)賽、安全保障、綠色智慧示范5個(gè)方向。

　　“科技冬奧”的深謀遠慮，帶來(lái)的成績(jì)有目共睹——在冬奧會(huì )重點(diǎn)場(chǎng)館建設方面，賽道設計、結構建造、關(guān)鍵用材等方面多項技術(shù)實(shí)現新突破，例如毫米級混凝土噴射成型技術(shù)首次被用于國家跳臺滑雪中心和雪車(chē)雪橇中心等場(chǎng)館建設，打破國外技術(shù)壟斷；在賽事保障方面，自主研發(fā)的“百米級、分鐘級”高精度氣象預報系統，填補了國內復雜地形短臨預報領(lǐng)域的空白……

　　冬奧會(huì )鑄就的冰雪傳奇已經(jīng)載入史冊，科技創(chuàng )新帶來(lái)的智慧、低碳、可持續發(fā)展理念也已融入后冬奧時(shí)代的城市運營(yíng)、冰雪產(chǎn)業(yè)、居民生活方式之中?？萍寂c冬奧會(huì )于2022年的這次“雙向奔赴”，必將在未來(lái)創(chuàng )造更多的傳奇。

　　柵極長(cháng)度最小晶體管問(wèn)世

　　將柵極尺寸極限縮小到僅一層碳原子厚度

　　晶體管是芯片的核心元器件。更小的柵極尺寸使芯片上能集成更多的晶體管，從而提升性能。近年來(lái)，隨著(zhù)晶體管的物理尺寸進(jìn)入納米尺度，電子遷移率降低、漏電流增大、靜態(tài)功耗增大等短溝道效應越來(lái)越嚴重。因此，新結構和新材料的開(kāi)發(fā)迫在眉睫。

　　3月10日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線(xiàn)發(fā)表的一篇文章，傳來(lái)令人振奮的消息：清華大學(xué)集成電路學(xué)院教授任天令團隊，首次制備出亞1納米柵極長(cháng)度的晶體管，該晶體管具有良好的電學(xué)性能。

　　目前主流工業(yè)界晶體管的柵極尺寸在12納米以上。為進(jìn)一步突破1納米以下柵長(cháng)晶體管的瓶頸，任天令團隊巧妙利用石墨烯薄膜超薄的單原子層厚度和優(yōu)異的導電性能，將其作為柵極，通過(guò)石墨烯側向電場(chǎng)來(lái)控制垂直的二硫化鉬溝道的開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現等效的物理柵長(cháng)為0.34納米。

　　紐約州立大學(xué)布法羅分校納米電子學(xué)科學(xué)家李華民評價(jià)說(shuō)，這項新工作將柵極的尺寸極限進(jìn)一步縮小到“僅一層碳原子的厚度”。

　　如何讓1納米以下柵長(cháng)晶體管從實(shí)驗室走向產(chǎn)業(yè)化？任天令說(shuō)：“1納米以下柵長(cháng)晶體管只是一個(gè)維度的尺寸微縮，未來(lái)還需要配合溝道的微縮，而這需要借助光刻機，比如把溝道尺寸通過(guò)極紫外光刻進(jìn)一步微縮到5納米，并進(jìn)一步實(shí)現超大規模芯片的制備?！?

　　“華龍一號”示范工程建成投運

　　助力優(yōu)化能源結構、實(shí)現“雙碳”目標

　　作為我國核電走向世界的“國家名片”，“華龍一號”是當前核電市場(chǎng)接受度最高的三代核電機型之一，是我國核電企業(yè)研發(fā)設計的具有完全自主知識產(chǎn)權的三代壓水堆核電創(chuàng )新成果，滿(mǎn)足國際最高安全標準，完全具備批量化建設能力，已成為中國為世界貢獻的三代核電優(yōu)選方案。

　　3月25日，我國自主三代核電“華龍一號”示范工程第2臺機組——中核集團福清核電6號機組正式具備商運條件，至此中核集團“華龍一號”示范工程全面建成投運。

　　福清核電5、6號兩臺機組是“華龍一號”全球示范工程，5號機組2021年1月投入商業(yè)運行。中核集團“華龍一號”示范工程全面建成后，兩臺機組年發(fā)電能力近200億千瓦時(shí)，相當于每年減少標準煤消耗624萬(wàn)噸、減少二氧化碳排放1632萬(wàn)噸，相當于植樹(shù)造林1.4億棵，對優(yōu)化我國能源結構、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展、助力實(shí)現碳達峰碳中和目標具有重要意義。

　　“華龍一號”在采用經(jīng)工程驗證的成熟技術(shù)基礎上，獨創(chuàng )性地采用“177堆芯布置”和“能動(dòng)與非能動(dòng)相結合”的安全設計理念，首堆設備國產(chǎn)化率達88％，還運用了單堆布置、雙層安全殼等設計理念，充分保證了電廠(chǎng)安全性、經(jīng)濟性和先進(jìn)性。

　　二氧化碳“變身”葡萄糖

　　提供人工和半人工合成糧食新路徑

　　將二氧化碳“變廢為寶”、轉化為高附加值化合物，是科技界持續攻關(guān)的重要課題。我國科學(xué)家此前在國際上首次實(shí)現了二氧化碳到淀粉的從頭合成。但二氧化碳除了“變身”淀粉，還能“變身”其他東西嗎？

　　4月28日，刊發(fā)于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·催化》的一篇封面文章給出了肯定答案：我國科學(xué)家獨創(chuàng )了一種二氧化碳轉化新路徑，通過(guò)電催化與生物合成相結合，成功以二氧化碳和水為原料合成了葡萄糖和脂肪酸，為人工和半人工合成糧食提供了新路徑。

　　此項研究中，科研人員首先將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸，然后用釀酒酵母對乙酸進(jìn)行發(fā)酵?！斑@個(gè)過(guò)程可以理解為，先將二氧化碳轉化為釀酒酵母的‘食物’乙酸，然后釀酒酵母不斷‘吃醋’來(lái)合成葡萄糖和脂肪酸?！毖芯客瓿烧咧?、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾杰說(shuō)。

　　自然界中糧食作物生長(cháng)受季節、地域、氣候的影響，而此項研究使“糧食生產(chǎn)”實(shí)現人工可控，突破了眾多外界條件限制?！袄眠@種電催化與生物合成相結合的模式，‘從無(wú)到有’地在克級水平合成了葡萄糖，這顯示了該策略較高的生產(chǎn)水平與發(fā)展潛力?！?研究完成者之一、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員于濤說(shuō)。

　　“墨子號”再創(chuàng )紀錄

　　實(shí)現1200公里地表量子態(tài)傳輸

　　“這個(gè)實(shí)驗比以前的實(shí)驗更具挑戰性，克服了重大技術(shù)挑戰，對未來(lái)量子通信應用具有重要意義?！?月，中國科學(xué)院院士潘建偉團隊刊發(fā)于國際權威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》的一篇文章獲得審稿人的這一評價(jià)。

　　在這項研究中，潘建偉及其同事利用“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗衛星，首次實(shí)現了地球上相距1200公里兩個(gè)地面站之間的量子態(tài)遠程傳輸，向構建全球化量子信息處理和量子通信網(wǎng)絡(luò )邁出重要一步。

　　利用量子隱形傳態(tài)實(shí)現遠距離量子態(tài)傳輸，是構建量子通信網(wǎng)的重要途徑。但在實(shí)現過(guò)程中，量子糾纏分發(fā)的距離和品質(zhì)會(huì )受到信道損耗、消相干等因素影響，如何突破傳輸距離限制，一直是國際量子通信研究的核心問(wèn)題之一。

　　潘建偉團隊創(chuàng )新性地將光學(xué)一體化粘接技術(shù)應用到空間量子通信領(lǐng)域，實(shí)現了具有超高穩定性的光干涉儀，克服了遠距離湍流大氣傳輸后的量子光干涉難題。他們結合基于雙光子路徑—偏振混合糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案，在中國云南麗江站和青海德令哈地面站之間完成了遠程量子態(tài)的傳輸驗證，并且在實(shí)驗中對六種典型的量子態(tài)進(jìn)行了驗證，傳送保真度均超越了經(jīng)典極限。

　　2012年，潘建偉團隊在國際上首次實(shí)現百余公里自由空間量子隱形傳態(tài)。10年后，他們成功實(shí)現突破，創(chuàng )造了1200公里地表量子態(tài)傳輸的新世界紀錄。

　　全球海拔最高自動(dòng)氣象站建成

　　為觀(guān)測珠峰地區氣候環(huán)境變化提供一手數據

　　青藏高原被稱(chēng)為地球第三極和亞洲水塔，是季風(fēng)和西風(fēng)的巨型調節器，對全球氣候變化有著(zhù)重要影響。5月4日中午，第二次青藏科考“巔峰使命”珠峰科考登頂第一梯隊12名隊員成功登頂，在珠峰8830米架設了全球海拔最高的自動(dòng)氣象站。

　　珠峰是青藏高原的標志，珠峰科考也成為第二次青藏科考的重要內容。第二次青藏科考隊隊長(cháng)、現場(chǎng)總指揮、中國科學(xué)院院士姚檀棟表示，此次完成氣象站架設后，珠峰地區從海拔5200米至8830米就建成了8個(gè)氣象梯度觀(guān)測站點(diǎn)，為觀(guān)測珠峰地區的氣候環(huán)境變化提供珍貴的第一手數據。

　　姚檀棟介紹，此次科考是全球首次在珠峰峰頂實(shí)施綜合科學(xué)考察研究。除了架設氣象站，登頂科考隊員還完成了利用高精度雷達測量冰雪厚度、采集冰雪樣品、采集珠峰頂部上空大氣等峰頂科考任務(wù)?！拔覀兪状卧谥榉宸屙攲?shí)施綜合科考取得的新認識、獲得的新突破，是對科學(xué)的貢獻、對人民的貢獻、對國家的貢獻和對全球的貢獻?！币μ礂澱f(shuō)。

　　據了解，我國自20世紀50年代起開(kāi)展了超過(guò)6次的珠峰科考活動(dòng)。過(guò)去受限于條件，對于珠峰這樣一個(gè)標志性地點(diǎn)，科學(xué)家做的大都是海拔五六千米的研究，對于8000米以上的研究存在很多空白。

　　此次“巔峰使命”珠峰科考是2017年第二次青藏科考啟動(dòng)以來(lái)學(xué)科覆蓋面最廣、參加科考隊員最多、采用儀器設備最先進(jìn)的綜合性科考，可稱(chēng)為人類(lèi)在珠峰地區開(kāi)展極高海拔綜合科學(xué)考察研究的一次壯舉。

　　“從魚(yú)到人”關(guān)鍵環(huán)節補齊

　　刷新對有頜類(lèi)早期演化歷史的認知

　　從魚(yú)到人的演化中最關(guān)鍵的躍升環(huán)節具體在何時(shí)、何地、如何發(fā)生？9月，登上國際權威學(xué)術(shù)期刊《自然》的4篇文章，迅速將這一問(wèn)題送上熱搜?！皬聂~(yú)到人”的演化并不是從魚(yú)直接變成人，而是一部長(cháng)達5億多年的演化史。演化史中間經(jīng)歷了多次重大的演化事件，其中，頜的起源與有頜類(lèi)的崛起稱(chēng)得上最關(guān)鍵的躍升之一。然而，這一躍升究竟是如何發(fā)生的，一直困擾著(zhù)古生物學(xué)界。其中有頜類(lèi)的早期演化存在一段至少3000萬(wàn)年的巨大空白。

　　中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所朱敏院士團隊在重慶、貴州等地約4.4億年前的志留紀早期地層中發(fā)現“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，首次為有頜脊椎動(dòng)物的崛起與最早期輻射分化提供了確切證據，并據此取得一系列新發(fā)現，刷新了對有頜類(lèi)早期演化歷史的傳統認知。

　　研究團隊應用高精度CT、性狀大數據分析等新技術(shù)新方法，向世界首次展示出最早有頜類(lèi)的牙齒、頭部等身體結構與解剖學(xué)信息。其中，雙列黔齒魚(yú)的齒旋將有頜類(lèi)牙齒最早化石證據前推了1400萬(wàn)年；有頜的蠕紋沈氏棘魚(yú)是迄今所知最早的保存完好的軟骨魚(yú)，確證了鯊魚(yú)是從“披盔戴甲”的祖先演化而來(lái)；有頜魚(yú)類(lèi)奇跡秀山魚(yú)糅合了多個(gè)盾皮魚(yú)大類(lèi)的特征，為探究有頜類(lèi)“生命之樹(shù)”根部主要類(lèi)群的起源，以及脊椎動(dòng)物頭骨演化提供了珍貴資料。

　　大氣田寶島21-1現身深水

　　天然氣探明地質(zhì)儲量超500億立方米

　　挺進(jìn)“深藍”，再獲突破。10月19日晚，中國海油宣布在海南島東南部海域瓊東南盆地再獲勘探重大突破，發(fā)現了我國首個(gè)深水深層大氣田寶島21-1，探明地質(zhì)儲量超過(guò)500億立方米，實(shí)現松南—寶島凹陷半個(gè)多世紀以來(lái)的最大突破，是深海深地探測取得的有力進(jìn)展。

　　在海洋油氣勘探領(lǐng)域，一般把水深超過(guò)300米的水域稱(chēng)為深水，把井深超過(guò)3500米的井定義為深層井。此次發(fā)現的寶島21-1氣田位于海南島東南部海域深水區，最大作業(yè)水深超過(guò)1500米，完鉆井深超過(guò)5000米，距離“深海一號”超深水大氣田約150公里，海洋地質(zhì)條件極端復雜。

　　進(jìn)入新時(shí)代以來(lái)，中國海油利用新的勘探技術(shù)，向更深層進(jìn)發(fā)，五探“寶島”，終于發(fā)現了一批新的有利構造。通過(guò)目標優(yōu)選，中國海油研究人員發(fā)現，寶島21-1具有大型三角洲發(fā)育的構造背景，最有可能是一個(gè)大中型氣田。部署的第一口預探井就鉆遇氣層113米，創(chuàng )下深水區單井氣層最厚的紀錄。經(jīng)測試，該氣田可日產(chǎn)天然氣58.7萬(wàn)立方米，評審批復天然氣探明地質(zhì)儲量超500億立方米，凝析油探明地質(zhì)儲量超300萬(wàn)立方米。

　　中國海油海南分公司總地質(zhì)師吳克強表示：“寶島21-1的成功發(fā)現，不僅證實(shí)了寶島凹陷的勘探潛力，也表明我們在深水深層勘探技術(shù)上取得了重要突破，對類(lèi)似層系的勘探具有重要的指導意義?！?

　　全球首架C919交付市場(chǎng)

　　邁出民航商業(yè)市場(chǎng)運營(yíng)的第一步

　　“東方919，很高興迎來(lái)中國民航首個(gè)C919航班，祝國產(chǎn)大飛機越飛越好?！?

　　“收到，塔臺，C919很棒，東航一定會(huì )全力飛好?！?

　　12月9日，一架編號為B-919A的C919大型客機從上海浦東國際機場(chǎng)啟航飛往上海虹橋機場(chǎng)。

　　這一段短短的航程，標志著(zhù)全球首架C919大型客機交付首家用戶(hù)——中國東方航空股份有限公司，也意味著(zhù)我國大飛機事業(yè)發(fā)展迎來(lái)新的里程碑，邁出民航商業(yè)市場(chǎng)運營(yíng)的第一步。歷經(jīng)幾代人的努力，我國民航運輸市場(chǎng)首次擁有了中國自主研發(fā)的噴氣式干線(xiàn)飛機。

　　C919大型客機是我國按照國際通行適航標準研制、具有完全自主知識產(chǎn)權的全球新一代單通道干線(xiàn)客機，2007年立項，2017年首飛，2022年9月29日取得中國民航局型號合格證，11月29日取得中國民航局生產(chǎn)許可證。

　　C919大型客機采用先進(jìn)氣動(dòng)設計、先進(jìn)推進(jìn)系統和先進(jìn)材料，碳排放更低、燃油效率更高。民用飛機設計具有高度的復雜性，一輛汽車(chē)大概有7000個(gè)零件，而一架飛機的零件數量超過(guò)400萬(wàn)個(gè)，圖紙有7萬(wàn)多張，管線(xiàn)有200多公里長(cháng)。

　　15年來(lái)，我國成功探索出一條中國設計、系統集成、全球招標、逐步提升國產(chǎn)化的發(fā)展路子。如今，大飛機事業(yè)邁入規?；盗谢l(fā)展新征程，對推動(dòng)全球航空產(chǎn)業(yè)鏈合作創(chuàng )新、加速我國民航運輸市場(chǎng)供給側結構性改革、助力構建國內國際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局，具有重要意義。

　　“夸父一號”交出首份成績(jì)單

　　首批觀(guān)測圖像驗證載荷的觀(guān)測能力

　　神話(huà)故事里的“夸父逐日”，如今隨著(zhù)一顆科學(xué)衛星的升空有了現實(shí)的模樣。12月13日，我國綜合性太陽(yáng)探測衛星“夸父一號”衛星首批科學(xué)圖像新聞發(fā)布會(huì )發(fā)布了“夸父一號”自2022年10月9日成功發(fā)射以來(lái)，3臺有效載荷獲取的若干對太陽(yáng)的科學(xué)觀(guān)測圖像，實(shí)現了多項國內外首次，在軌驗證了“夸父一號”三臺有效載荷的觀(guān)測能力和先進(jìn)性。

　　“夸父一號”首席科學(xué)家、中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員甘為群介紹，在軌2個(gè)月期間，“夸父一號”按照既定計劃，開(kāi)展了大量對太陽(yáng)的在軌測試和觀(guān)測。其中，全日面矢量磁像儀（FMG）實(shí)現了我國首次在空間開(kāi)展太陽(yáng)磁場(chǎng)觀(guān)測，已獲得的太陽(yáng)局部縱向磁圖的質(zhì)量達到國際先進(jìn)水平，為聚焦“一磁兩暴”科學(xué)目標，實(shí)現高時(shí)間分辨、高精度的太陽(yáng)磁場(chǎng)觀(guān)測奠定了良好的基礎。

　　同時(shí)，太陽(yáng)硬X射線(xiàn)成像儀（HXI）實(shí)現了我國首次太陽(yáng)硬X射線(xiàn)成像，提供了地球視角目前唯一的太陽(yáng)硬X射線(xiàn)圖像，圖像總體質(zhì)量達到國際一流水平，為實(shí)現對太陽(yáng)耀斑展開(kāi)非熱輻射空間分布、時(shí)間結構、能譜特征觀(guān)測奠定了堅實(shí)的基礎。

　　萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠鏡（LST）的3個(gè)子載荷之一，太陽(yáng)日面成像儀（SDI）在國際首次實(shí)現在衛星平臺上獲得萊曼阿爾法波段全日面像，其中對日珥的演化圖像清晰完整。另一個(gè)子載荷——太陽(yáng)白光望遠鏡（WST）觀(guān)測到太陽(yáng)邊緣上2個(gè)罕見(jiàn)的“白光耀斑”，萊曼阿爾法波段的觀(guān)測能力得到了驗證。

　　下一階段，“夸父一號”將繼續按照既定計劃開(kāi)展并完成在軌測試，早日轉入在軌科學(xué)運行階段。