陳廣仁，吳曉麗，劉志遠，田恬

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2015年中國重大科學、技術和工程進展

陳廣仁，吳曉麗，劉志遠，田恬

從《科技導報》2004年第3期刊登“2003年中國重大科學、技術與工程進展”，至今已連續(xù)12年遴選發(fā)布中國年度重大科學、技術和工程進展。為盤點2015年中國重大科學、技術和工程進展，《科技導報》編輯部從國內外重要科技期刊和科技新聞媒體所報道的中國科技成果中，遴選、推薦28項重大科學進展、50項重大技術進展、25項重大工程進展候選條目，由《科技導報》編委、審稿人等專家通信評選，根據(jù)每項進展的得票情況，推選出2015年中國重大科學進展10項、重大技術進展10項、重大工程進展10項。遴選出的每項重大進展須為2015 年1月1日至2015年12月31日間發(fā)表、公布或報道，各項進展均按發(fā)表、公布或報道的時間先后排序。

1 2015年中國重大科學進展（10項）

1.1 基于蛋白C受體標記識別出多能性乳腺干細胞

干細胞的流失會導致退行性疾病，表現(xiàn)為器官退化、過早衰老等；而過度增殖及病變則會引發(fā)腫瘤。乳腺干細胞的病變極有可能是乳腺癌發(fā)生的重要原因之一。研究乳腺細胞的譜系將有助于了解乳腺癌發(fā)生的細胞起源。乳腺由多種類型的上皮細胞組成，其細胞譜系的最頂端為乳腺干細胞。然而這些乳腺干細胞至今仍未被找到，甚至這種能分化成多種類型細胞的“多潛能干細胞”在乳腺中是否存在也受到質疑。

中國科學院上海生命科學研究院細胞生物學國家重點實驗室曾藝研究組與合作者基于小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，蛋白C受體（Procr）作為乳腺中Wnt的一個新的靶點，可唯一性標記多能性乳腺干細胞。這種蛋白C受體標記的細胞位于乳腺的基底層，展現(xiàn)出上皮-間充質細胞轉化特性，且角質蛋白表達水平非常低。進一步研究顯示，這種表達蛋白C受體的細胞展現(xiàn)出非常強的再生能力，可分化為所有類型的乳腺上皮細胞。而且蛋白C受體在三陰性乳腺癌（雌、孕激素受體、生長素受體陰性）中高表達，提示這種多能性乳腺干細胞在乳腺癌發(fā)生中可能起到重要作用。該研究“刷新”了乳腺干細胞性質的現(xiàn)有理論，以干細胞為切入點，為靶向治療乳腺癌提供了新思路、新靶點，奠定了乳腺癌干細胞治療應用的基礎。相關研究論文發(fā)表在2015年1月1日《Nature》［517（7532）: 81-84］。

1.2 農(nóng)業(yè)技術革新促使史前人類永久定居青藏高原

史前人類如何定居高海拔高寒缺氧環(huán)境是目前學術界和社會公眾廣泛關注的科學問題。研究人類定居青藏高原的歷史，對認識人類如何適應高原極端環(huán)境以及藏族人起源具有重要意義。蘭州大學西部環(huán)境教育部重點實驗室陳發(fā)虎和董廣輝研究組與合作者通過對早前發(fā)表的考古調查報告進行梳理發(fā)現(xiàn)，在青藏高原地區(qū)，新石器時代遺址遠遠多于舊石器時代遺址，且絕大部分分布于青藏高原東北部。隨后，研究小組對青藏高原東北部200余處史前遺址進行調查，選擇在考古地層保存完整、文化遺存豐富的53個新石器和青銅文化遺址采集浮選樣品。對浮選出的碳化植物種子測試獲得63個碳14的年齡結果，并對動物及人類骨骼進行了骨骼碳氮同位素研究。

綜合植物種屬鑒定、測年結果、文化遺存分析及骨骼碳氮同位素研究，研究小組發(fā)現(xiàn)古人類大規(guī)模向青藏高原擴散發(fā)生于距今3600年之后，以大麥為主的麥作農(nóng)業(yè)為當時的人類提供了長期的食物來源。研究小組認為，史前人類從低強度的季節(jié)性游獵，到大規(guī)模永久定居，再到高海拔青藏高原經(jīng)歷了3個階段：距今約2萬—5200年前，舊石器人群在青藏高原低強度的季節(jié)性游獵；距今5200—3600年前，粟黍農(nóng)業(yè)人群在青藏高原東北海拔2500 m以下河谷地區(qū)的大規(guī)模永久定居；距今3600年以后，農(nóng)牧混合經(jīng)濟人群向高海拔地區(qū)的大規(guī)模擴張。該結果驗證了農(nóng)業(yè)技術的革新克服了距今3600年前后全球氣候的變冷，促使人類大規(guī)模向青藏高原定居的假說。相關研究論文發(fā)表在2015年1月16日《Science》［347（6219）: 248-250］。

1.3計算模擬出1種五元環(huán)石墨烯

碳材料是材料科學研究的前沿，碳原子由于其獨特的電子構型和較小的原子半徑，成鍵與雜化方式靈活多樣，因此具有多種結構和性能迥異的同素異形體。從古老的石墨、金剛石到新近發(fā)現(xiàn)的富勒烯、碳納米管和石墨烯乃至石墨炔，碳材料的研究不僅促進了材料科學的發(fā)展，也推動了高壓技術和納米技術的進步，探索發(fā)現(xiàn)新的碳結構是碳材料研究的熱點問題之一。此前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的碳材料大多是以碳六元環(huán)作為主要結構基元而構成，除最小的富勒烯C20分子以外，僅以碳五元環(huán)為結構基元而構成的碳材料尚未發(fā)現(xiàn)。

北京大學工學院王前研究組通過計算模擬出一種五元環(huán)石墨烯，它是一種亞穩(wěn)態(tài)的二維碳同素異形體，完全由碳原子五元環(huán)構成，類似于開羅五邊形瓷磚平鋪于二維平面內，并具有可與石墨烯媲美的優(yōu)異性質。分子動力學模擬證明，這種新的碳結構不僅在動力學和機械上是穩(wěn)定的，而且能夠承受1000 K的高溫。由于其獨特的原子結構，五元環(huán)石墨烯具有不同尋常的負泊松效應和超高的機械強度，甚至可能超過目前熟知的六元環(huán)石墨烯。此外，不同于六元環(huán)石墨烯具有金屬性，其功能化需要打開一個帶隙，五元環(huán)石墨烯本身即是半導體，具有一個3.25 eV的本征準直接帶隙，接近于氧化鋅和氮化鎵等半導體材料。而且，原則上五元環(huán)石墨烯可以從碳十二面體C20分子上剝離下來。將其卷起來可以形成基于五元環(huán)的納米管，這種納米管具有與手性無關的半導體性。將這種五元環(huán)石墨烯以不同方式折疊，可以構成穩(wěn)定的三維碳十二面體孿晶結構，其帶隙甚至比碳十二面體還大。這種多功能性五元環(huán)石墨烯有望在納米電子學和納米力學等領域有著廣泛的應用。相關研究論文發(fā)表在2015年2月24日《PNAS》［112（8）: 2372-2377］。

1.4實驗示范單光子多自由度量子隱形傳態(tài)

量子隱形傳態(tài)在概念上非常類似于科幻小說中的“星際旅行”，可以利用量子糾纏把量子態(tài)傳輸?shù)竭b遠地點，而無需傳輸載體本身。量子隱形傳態(tài)作為量子信息處理的基本單元，在量子通信和量子計算網(wǎng)絡中發(fā)揮著至關重要的作用。自1997年以來，科學家已經(jīng)在多個物理體系如光子、原子、離子、電子及超導環(huán)路中實現(xiàn)了量子隱形傳態(tài)。然而，之前所有實驗都被限制在只能隱形傳態(tài)一個自由度。但即使是一個最簡單的基本粒子，真正的物理體系自然地具有多個自由度的信息。因此，多自由度的量子隱形傳態(tài)成為近20年來量子信息基礎研究領域的一個巨大挑戰(zhàn)。

中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室（籌）潘建偉和陸朝陽研究組與合作者，實驗示范了同時對自旋和軌道角動量進行編碼的單光子復合量子態(tài)的量子隱形傳態(tài)。他們搭建了基于兩個自由度糾纏（超糾纏）的光子對的隱形傳態(tài)通道，并利用概率性量子無損測量設計了一種可實現(xiàn)自旋和軌道角動量多自由度貝爾態(tài)測量的新方案，該方案還可擴展到更多自由度。他們檢驗了自旋-軌道各自量子態(tài)及其雜合態(tài)的傳態(tài)效果，結果顯示傳態(tài)的保真度為0.57～0.68，高于經(jīng)典極限。這項工作為實現(xiàn)更復雜量子系統(tǒng)的隱形傳態(tài)邁出了關鍵一步。相關研究論文發(fā)表在2015年2月26日《Nature》［518（7540）: 516-519］。

1.5 發(fā)現(xiàn)1個中心黑洞質量為120億太陽質量、紅移為6.3的超亮類星體

類星體是銀河系外能量巨大的遙遠天體，其中心是猛烈吞噬周圍物質的質量在千萬太陽質量以上的超大質量黑洞。這些黑洞雖然自身不發(fā)光，但由于其強大的引力，周圍物質在快速落向黑洞的過程中以類似“摩擦生熱”的方式釋放出巨大的能量，使得類星體成為宇宙中最耀眼的天體。迄今為止，天文學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20多萬顆類星體，它們分布于宇宙大爆炸之后7億年至今，對應的宇宙學紅移從7.085到0.05。通過對高紅移類星體的研究，人們可以追溯到早期宇宙的結構和演化。

北京大學物理學院吳學兵研究組與合作者基于自主發(fā)展的選取高紅移類星體候選體的有效方法，利用中國云南天文臺的2.4 m望遠鏡首先觀測和國外4臺大型光學和紅外地面望遠鏡后續(xù)觀測，發(fā)現(xiàn)一個距離地球128億光年（紅移6.3）、發(fā)光強度是太陽的430萬億倍、中心黑洞質量約為120億太陽質量的超亮類星體。這是目前發(fā)現(xiàn)的在宇宙早期最亮、中心黑洞質量最大的一個類星體。在宇宙年齡只有9億年時，就有120億太陽質量的黑洞存在，這對目前的黑洞形成和增長理論、黑洞和星系共同演化理論都提出了嚴重挑戰(zhàn)，并為未來研究早期宇宙中黑洞和星系的形成和演化提供了一個特別的實驗室。相關研究論文發(fā)表在2015年2月26日《Nature》［518（7540）: 512-515］。

1.6 理論預言和實驗驗證外爾半金屬

德國科學家外爾（H.Weyl）1929年指出，當質量為0時，狄拉克方程描述的是一對能量相同但具有相反手性的新粒子，即外爾費密子。80多年過去了，人們一直未能觀測到這種神奇的粒子。中微子曾經(jīng)被認為是外爾費密子的候選者，但后來發(fā)現(xiàn)中微子其實具有質量。近年來，拓撲絕緣體尤其是拓撲半金屬等領域研究的快速發(fā)展為尋找外爾費密子提供了新的思路，它們可以作為準粒子存在于外爾半金屬材料中。尋找外爾半金屬材料是一個非常具有挑戰(zhàn)性的科學問題，也是該領域國際競爭的焦點之一。

2015年，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）方忠研究組（翁紅明等）通過理論計算預言，TaAs家族材料就是要尋找的外爾半金屬體系；中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）陳根富研究組合成出了該材料晶體，并觀察到理論預測到的因手征反常導致的負磁阻效應；中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）丁洪、錢天研究組和合作者用角分辨光電子能譜證實了理論預言的三維電子能譜和費米弧。中國科學家的系列工作終于“找到”了外爾費密子這一隱身80多年的“幽靈”粒子。此外，美國普林斯頓大學的Hasan研究組和清華大學陳宇林研究組及合作者也得到類似結果。外爾半金屬的發(fā)現(xiàn)提出了很多新的科學問題，同時也為開發(fā)低能耗電子器件等變革性技術提供了新思路。

1.7 解析人類原始生殖細胞的轉錄組與DNA甲基組圖景

人類原始生殖細胞產(chǎn)生于胚胎發(fā)育的早期，是發(fā)育為成熟的精子和卵細胞的前體細胞，精卵結合后會發(fā)育成新的個體，并將遺傳物質傳遞給下一代以維持種族的延續(xù)。因此，對人類早期胚胎及原始生殖細胞的發(fā)育過程進行深入研究，對于理解人類胚胎發(fā)育特征及對于反復流產(chǎn)、胚胎停育、不孕不育等疾病發(fā)病機制的認識具有重要意義。這類特殊的原始生殖細胞的基因表達調控與其他體細胞有何不同？除了遺傳序列本身，親本還把哪些表觀遺傳記憶留在了原始生殖細胞中？哪些表觀遺傳記憶信息需要被擦除？這些關鍵問題一直沒有解決。

北京大學生物動態(tài)光學成像中心湯富酬研究組和北京大學第三醫(yī)院喬杰研究組及其合作者，采用最新的單細胞轉錄組高通量測序等關鍵技術，解析了人類原始生殖細胞多個發(fā)育階段的轉錄組和DNA甲基化組的動態(tài)變化，揭示了人類原始生殖細胞基因表達調控的一系列關鍵特征。

該項研究顯示，處于發(fā)育早期的人類原始生殖細胞協(xié)同表達一系列干細胞多能性基因以及生殖系特異基因?；蚪MDNA甲基化作為一種關鍵的表觀遺傳修飾方式，是調控細胞分化過程中基因表達的關鍵機制之一。該項研究發(fā)現(xiàn)，人類原始生殖細胞在發(fā)育過程中會經(jīng)歷大規(guī)模的表觀遺傳記憶（DNA甲基化標記）的擦除，在胚胎第11周時原始生殖細胞中僅有6%～7%的DNA甲基化得以保留；但另一方面，基因組中重復序列元件上仍然殘留大量甲基化，這為研究人類隔代遺傳現(xiàn)象的表觀遺傳學基礎提供了重要線索。該項研究首次為人們提供了詳盡的人類原始生殖細胞發(fā)育過程中基因表達網(wǎng)絡及其表觀遺傳調控景觀圖，是理解基因組潛能重置、表觀遺傳記憶擦除、人類生殖細胞建立的基礎，有助于更好地理解人類生殖細胞和早期胚胎發(fā)育的特征與規(guī)律。相關研究論文發(fā)表在2015年6月4日《Cell》［161（6）: 1437-1452］。

1.8 解析酵母剪接體對信使RNA前體行使剪接的結構基礎

分子生物學的中心法則是描述細胞最基礎也最核心的生命活動基因表達的一套重要規(guī)律，由英國生物學家弗朗西斯?克里（F.H.C.Crick）于1957年首先提出。其主要內容是編碼在DNA中的遺傳信息通過轉錄傳遞給前體信使RNA（簡稱轉錄），再經(jīng)過剪接去除非編碼信息，將編碼信息連成一體成為成熟的信使RNA（簡稱剪接），進而以信使RNA為模版，將編碼信息翻譯成蛋白質（簡稱翻譯），從而行使生命活動的各種功能。很多疾病是由于剪接環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤，導致由DNA編碼的遺傳信息不能轉化為成熟的信使RNA所致。第2步剪接過程中，剪接體是如何工作的以及剪接體到底是什么樣，是迄今為止國際生命科學領域最受矚目的課題之一。而由于剪接體是由多個核內核糖核蛋白顆粒（snRNPs）及數(shù)十種蛋白質組成的“超大復合物”，其結構解析難度被普遍認為高于RNA聚合酶和核糖體，因此也被認為是結構生物學的難題之一。

清華大學蛋白質科學教育部重點實驗室施一公研究組與合作者利用單顆粒冷凍電鏡技術以3.6?分辨率解析了裂殖酵母的剪接體結構，并在結構研究的基礎上闡述了剪接反應進行的分子機制。該剪接體原子模型包括37種蛋白質的10574個氨基酸和4個RNA分子，其整體分子質量接近1.3 M道爾頓。他們的研究揭示了剪接反應的催化中心構成和多個關鍵分子的作用方式，證明剪接體本質上是一個在蛋白質指導下的核酶（ribozyme），而蛋白質組分的作用在于幫助遞送關鍵的RNA分子使其在合適時間彼此接近從而實現(xiàn)剪接反應。該研究初步解答了生命科學基礎研究領域長期以來備受關注的一個核心問題，為進一步揭示與剪接體相關疾病的發(fā)病機理提供了結構基礎和理論指導，也大幅推進了分子生物學中心法則在分子機理方面的研究。相關研究論文發(fā)表在2015年9月11日《Science》［349（6253）: 1182-1191，1191-1198］。

1.9 揭示阻斷機體免疫炎癥過度反應的表觀遺傳修飾機制

機體免疫系統(tǒng)通過“發(fā)炎”的方式抗御感染，但有時“發(fā)炎”過度會損傷自身而導致自身免疫性疾病，如何及時終止炎癥免疫反應是免疫學領域備受關注的重要科學問題。

中國醫(yī)學科學院/北京協(xié)和醫(yī)學院醫(yī)學分子生物學國家重點實驗室曹雪濤研究組與合作者的研究顯示，在炎癥免疫活化的晚期（即炎癥消退期），DNA羥甲基化酶Tet2能夠反饋性抑制炎癥因子的分泌。他們在急性內毒素休克與結腸炎模型中證實，Tet2可結合表觀遺傳調控分子去乙?；窰DAC2，選擇性地直接結合炎癥因子IL-6基因的啟動子區(qū)，從而阻止其表達。該研究揭示了表觀修飾介導的轉錄調控是炎癥消退期炎性炎癥因子表達下降的一個決定性因素，修正了以往廣泛認為的炎癥信號轉導負調控分子起決定性作用的學術觀點，為免疫學與表觀遺傳學交叉研究提出了新方向。此外，該課題組在以往獨立發(fā)現(xiàn)E3泛素連接酶Nrdp1的基礎上，進一步發(fā)現(xiàn)其能夠通過抑制T細胞過度和持續(xù)活化而及時阻滯炎癥相關疾病的發(fā)生發(fā)展。以上研究提出了不同表觀修飾之間及不同翻譯后修飾新的交叉調控模式，闡明了炎癥消退和抑制過度炎癥持續(xù)反應的新機制，對自身免疫性疾病及炎癥相關疾病的治療具有重要指導意義，并為免疫學與表觀遺傳學前沿交叉研究提出了新方向。相關研究論文發(fā)表在2015年9月17日《Nature》［525（7569）: 389-393］。

1.10測量反質子-反質子間的相互作用

原子核物理學研究的首要目標是了解核子之間的相互作用，這是了解核結構以及原子核彼此之間相互作用的必要一步。自英國物理學家盧瑟福（E.Rutherford）1911年提出原子核結構模型以來，通過研究核子或原子核已經(jīng)獲得了大量的關于核力的知識。雖然科學家在實驗中已經(jīng)觀測反He-4原子并對其質量進行了測量，但對于反核子之間的相互作用還很少有直接地了解。美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機（RHIC）的STAR實驗將質心能量為200 GeV的金離子相互碰撞，產(chǎn)生出大量的反質子，這為研究反質子-反質子間相互作用的細節(jié)提供了基礎。

中國科學院上海應用物理研究所馬余剛研究組與美國布魯克海文國家實驗室唐愛洪研究組等合作，利用STAR實驗結果，首次測量到反質子-反質子間的相互作用力，這對理解反物質的構成起到了至關重要的作用。

研究人員通過對反質子—反質子之間動量關聯(lián)函數(shù)的測量，提取到反質子-反質子相互作用的有效力程和散射長度。對這兩個基本作用參數(shù)的研究表明，反質子-反質子之間存在著吸引力，可以克服反質子-反質子間由于同號（負電荷）所產(chǎn)生的庫倫排斥力，結合成反物質原子核。而且他們測量得到的結果與質子-質子相互作用的對應值在誤差范圍內一致。此次對反物質間相互作用的首次定量測量，標志著對反物質的研究進入了新的篇章，即從定性的觀測到定量相互作用研究的跨越，將對理解反物質的形成機制起到關鍵作用。相關研究論文發(fā)表在2015年11月19日《Nature》［527（7578）: 345-348］。

2 2015年中國重大技術進展（10項）

2.1 核電站控制棒系統(tǒng)驗收，核反應堆“心臟”實現(xiàn)中國造

控制棒驅動系統(tǒng)是核反應堆本體中唯一動作的部件，承擔著反應堆啟動、功率調節(jié)等控制和保護職責，是反應堆安全運行的“心臟”。此前中國在運和在建的百萬千瓦級壓水堆核電機組均使用國外品牌技術，關鍵部件和材料需從國外進口。

2015年1月6日，由中國廣核集團牽頭組織的國家科技支撐計劃項目——“百萬千瓦級壓水堆核電站控制棒驅動系統(tǒng)研發(fā)”通過驗收，意味著中國企業(yè)已完全掌握適用于12英尺和14英尺（1英尺=30.48 cm）燃料組件的控制棒驅動系統(tǒng)關鍵技術，打破了國外長期的技術壟斷，實現(xiàn)了核反應堆“心臟”的自主化和國產(chǎn)化。這是繼實現(xiàn)核電站“中樞神經(jīng)”——核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)（DCS）實現(xiàn)自主化后中國核電產(chǎn)業(yè)又一重大科研突破。

“百萬千瓦級壓水堆核電站控制棒驅動系統(tǒng)研發(fā)”項目設4個課題，分別從設計技術、金屬材料、有機材料及制造技術4個方面，開展控制棒驅動系統(tǒng)的設計自主化和材料、制造國產(chǎn)化研究。

2.2 中國原創(chuàng)抗癌新藥西達本胺獲準全球上市

2015年1月27日，深圳微芯生物科技公司舉行“863計劃”及“重大新藥創(chuàng)制專項”成果西達本胺上市新聞發(fā)布會，標志著中國基于結構的分子設計、靶點研究、安全評價、臨床開發(fā)到實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化全過程的整合核心技術與能力顯著提升，這是中國醫(yī)藥行業(yè)的歷史性突破。中國抗癌原創(chuàng)新藥西達本胺，是全球首個獲準上市的亞型選擇性組蛋白去乙酰化酶口服抑制劑，也是中國首個授權美國等發(fā)達國家專利使用的原創(chuàng)新藥。

中國每1萬人中約有1人發(fā)生惡性淋巴瘤，西達本胺的首個適應癥為復發(fā)及難治性外周T細胞淋巴瘤，使用此藥的臨床病人已獲得長期生存治療。深圳微芯生物科技公司已授權美國、日本及中國臺灣等國家和地區(qū)同步開展單藥及聯(lián)合其他抗腫瘤藥物針對其他血液腫瘤、非小細胞肺癌及乳腺癌等實體瘤的臨床研究。深圳微芯生物科技公司由留美歸國博士團隊創(chuàng)立于2001年，專長于原創(chuàng)小分子藥物研發(fā)，在腫瘤、糖尿病/代謝疾病、免疫性疾病領域建立了多個從實驗室到臨床及產(chǎn)業(yè)化階段的原創(chuàng)新藥產(chǎn)品線。目前已申請67項化合物全球發(fā)明專利，其中36項已獲授權。西達苯胺的成功研發(fā)，是在國家創(chuàng)新政策支持下，由風險資本投入，海歸科學團隊聯(lián)合全國臨床專家協(xié)同創(chuàng)新的有益探索。

2.3 中海油攻克海上“雙高”氣田開發(fā)世界級難題

2015年2月9日，中國海洋石油總公司宣布，中國海上首個高溫高壓氣田——中國海油東方1-1首批調整井，經(jīng)過近6個月作業(yè)成功完鉆，并創(chuàng)出一系列領先國際水平的高效作業(yè)、安全和產(chǎn)能紀錄。標志著中國海油在“雙高”天然氣成藏理論、“雙高”地層壓力預監(jiān)測、鉆前預測和鉆后評價等核心技術上均取得突破，系統(tǒng)攻克了海上高溫高壓氣田勘探開發(fā)的世界級難題。

海上常規(guī)氣田的壓力系數(shù)在1.0左右，東方13區(qū)氣藏的壓力系數(shù)則達1.8～2.1，井底溫度近150℃。動用這樣的氣藏，存在兩大難題：成藏認識難、鉆完井等工程技術難。20世紀90年代，國外相關理論表明，鶯瓊盆地壓力梯度、溫度高，即使發(fā)育天然氣，也會是水溶氣，無法游離成藏。中國海油啟動相關理論研究，創(chuàng)新了“雙高”天然氣成藏理論，構建了構造活動型走滑-伸展盆地重力流沉積模式及“雙高”地層壓力預監(jiān)測技術，提出了“動態(tài)生氣—耦合成藏—近源聚集”的生烴-成藏觀點；研發(fā)集成了高溫超壓地層的壓力鉆前預測、隨鉆監(jiān)測和鉆后評價技術。這些認識突破加上鉆井難題的攻克，使得探井鉆井周期由最初的200天縮短為40天左右，成本大幅下降，在東方發(fā)現(xiàn)了東方13大氣田，在崖城和陵水區(qū)發(fā)現(xiàn)了“雙高”氣田。

東方1-1一期調整井，正是為了動用這批儲量。通過技術攻關，相比設計，節(jié)省工期121天，節(jié)省費用1.3億元，實際產(chǎn)量超過預期。

2.4世界首個自主運動可變形液態(tài)金屬機器問世

2015年3月3日，劉靜帶領的中國科學院理化技術研究所與清華大學醫(yī)學院聯(lián)合研究小組研發(fā)出世界首個自主運動的可變形液態(tài)金屬機器，相關研究論文發(fā)表在2015年3月3日《Advanced Materials》。

這是世界上首次發(fā)現(xiàn)的一種異常獨特現(xiàn)象和機制，即液態(tài)金屬可在吞食少量物質后以可變形機器形態(tài)長時間高速運動，實現(xiàn)了無需外部電力的自主運動，從而為研制實用化智能馬達、血管機器人、流體泵送系統(tǒng)、柔性執(zhí)行器乃至更為復雜的液態(tài)金屬機器人奠定了理論和技術基礎。這種液態(tài)金屬機器完全擺脫了龐雜的外部電力系統(tǒng)，從而向研制自主獨立的柔性機器邁出了關鍵的一步。

在迄今所發(fā)展的各種柔性機器中，自主型液態(tài)金屬機器所表現(xiàn)出的變形能力、運轉速度與壽命水平等均較為罕見，使其具有諸多重要用途：可快速制造出大量微泵，滿足諸如藥液、陣列式微流體的輸運；實現(xiàn)高度集成化的微芯片冷卻器；用于制造血管或腔道機器人甚至是可自我組裝的液態(tài)金屬智能機器等。自驅動液態(tài)金屬機器的問世引申出了全新的可變形機器概念，將顯著提速柔性智能機器的研制進程。

2.5 室溫大氣環(huán)境下單蛋白質分子的磁共振探測

中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室（籌）杜江峰研究組與合作者將量子技術應用于單個蛋白分子研究，在室溫大氣條件下獲得了世界上首張單蛋白質分子的磁共振譜。相關研究論文發(fā)表在2015年3月6日《Science》［347（6226）: 1135-1138］。

磁共振技術能夠準確、快速和無破壞地獲取物質的組成和結構信息，已被廣泛應用于基礎研究和醫(yī)學等各大領域。然而當前通用的磁共振譜儀受制于探測方式，其研究對象通常為數(shù)10億個分子，成像分辨率僅為10-3m量級，無法觀測到單個分子的獨特信息。

杜江峰研究團隊利用鉆石中的氮-空位點缺陷作為量子探針（以下簡稱“鉆石探針”），將磁共振譜的分辨率從以往的10-3m提高到10-9m，靈敏度從以往的1010分子提高到單分子。基于此，在室溫和空氣條件下，實驗實現(xiàn)了對一個攜帶有自旋標記的蛋白質分子的電子自旋共振信號的檢測，進而獲得單個蛋白質分子的磁共振譜。此外，還實現(xiàn)了對蛋白質分子上的自旋的相干驅動，這是進一步研究蛋白原子核自旋極化以及對蛋白自身進行詳細結構分析的先決條件。

該研究不僅將磁共振技術的研究對象從數(shù)10億個分子推進到單個分子，并且“室溫大氣”這一寬松的實驗環(huán)境為該技術未來在生命科學等領域的廣泛應用提供了必要條件，使得高分辨率的納米磁共振成像及診斷成為可能，有望幫助人們從單分子的更深層次來探索生命和物質科學的機理，對于物理、生物、化學、材料等多個學科領域具有深遠的意義。

2.6 中國研發(fā)出世界首臺醫(yī)院中子照射器

2015年4月15日，世界首臺專門用于硼中子俘獲治療的放射治療裝置——醫(yī)院中子照射器（IHNI）在國內首例惡性黑色素瘤患者臨床試治中達到預期驗證目標。

該裝置擁有中國全部自主知識產(chǎn)權，獲得8項國家專利受理或授權。

“硼中子俘獲療法”是世界先進的二元靶向放射治療方法，其原理是將強靶向性的含硼藥物施于癌細胞并滯留其中，利用熱中子與硼的俘獲反應，產(chǎn)生的能量僅作用于約10 μm的癌細胞內，徹底破壞其遺傳結構，使其不能修復而凋亡。使用該療法進行惡性腫瘤治療可在徹底殺滅腫瘤組織同時，最大程度保留患部周圍正常組織及功能，大大提高患者治療后生活質量與生存時期。

目前國際上只能在堆功率從幾百到幾萬千瓦的大中型研究堆上對病人照射。而中國原創(chuàng)的IHNI裝置是一種微型堆，只有30 kW，能在醫(yī)院內實施癌患的治療。此外，IHNI堆芯實現(xiàn)了低濃化，擺脫了國際上對高濃鈾防核擴散的種種審批限制，可順暢進入核醫(yī)療市場。IHNI被國際原子能機構稱為“具有親用戶的核安全特性”，可由醫(yī)師自行掌控。IHNI堆芯一爐裝料可持續(xù)使用一個堆壽期約20年，除常規(guī)供水、供電、供氣外，不需特殊配置，癌患的照射花費比重離子放射或大型加速器低。

2.7 膠體量子點微型光譜儀研制成功

光譜儀是一種能夠分辨不同顏色（波長）光波強度的分析儀器，已被非常廣泛地應用在諸如天文、生物、化學、醫(yī)學、環(huán)境學等多領域。這類設備通常體積過大以致于難以移動?？茖W家長期致力于讓光譜儀小型化、成本低廉且易于使用，以便增加它們的使用范圍。

清華大學鮑捷與合作者基于膠體量子點的吸收特性，利用膠體量子點組成的二維吸收濾波陣列取代傳統(tǒng)光譜儀的衍射和濾波等光學元件，研制成功膠體量子點微型光譜儀。相關研究論文發(fā)表在2015 年7月2日《Nature》［523（7558）: 67-70］。

該微型光譜儀由195個膠體量子點組成，光譜范圍達300 nm，分辨率達1 nm。這種微型光譜儀不僅可通過增加不同的量子點，使其分辨率和光譜范圍同時增加，而且容易制備和集成，具有尺寸小、質量輕、成本低等優(yōu)點。

作為一種光譜儀微型化方法的新突破，這種方法為制作高性能、低造價、體積小于智能手機攝像頭的微型光譜儀鋪平了道路，將在包括太空探索、個性化醫(yī)療、微流控芯片實驗室診斷平臺等領域具有具有廣泛應用。

2.8 制備出大面積高質量二維超薄Mo2C超導晶體

二維過渡金屬碳化物（TMC）是一大類具有新奇特性和應用的材料家族，高質量二維TMC的制備是研究TMC在二維極限下新物理和新物性的基礎。然而，迄今為止所獲得的二維TMC納米片存在大量缺陷和官能團，且其最大尺寸僅約10 μm。中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室任文才研究組，采用上層銅箔/底層鉬箔構成的雙金屬疊片作為生長基體的化學氣相沉積（CVD）方法，在高溫下通過銅催化裂解甲烷生成的碳原子與擴散到銅表面的鉬原子反應生長出高質量的超薄二維α-Mo2C晶體。這些二維晶體具有規(guī)則的幾何形狀，僅有幾納米厚，橫向尺寸可達100 μm，并且具有很高的化學和熱穩(wěn)定性。對材料的結構進行詳細表征發(fā)現(xiàn)這種材料為正交結構，具有很高的結晶質量，結構均一，無缺陷、雜質等。而進一步與北京大學納米器件物理與化學教育部重點實驗室康寧等合作研究發(fā)現(xiàn)，這種二維材料的超導轉變表現(xiàn)出二維特性，與Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相變特征一致，并隨磁場方向表現(xiàn)出強的各向異性。而且，其超導電性強烈依賴于晶體的厚度。相關研究論文發(fā)表在2015年8月17日《Nature Materials》［14（11）: 1135-1141］。

這種以雙金屬疊片為基體的CVD方法具有很好的普適性和可控性，可以用于制備其他二維過渡族金屬碳化物。這類高質量二維過渡族金屬碳化物晶體為二維材料家族增添了新成員，不僅為研究其本征物性以及與現(xiàn)有二維材料不同的新物性和新應用提供了可能，而且可用于與其他二維晶體材料一起構筑新型疊層異質結構，拓展了二維材料的物性和應用空間。

2.9 高效低成本光催化制氫材料研發(fā)成功

傳統(tǒng)的石油和化石能源的消費引起全球變暖、環(huán)境污染和能源短缺等問題，成為人類可持續(xù)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)，而通過模擬光合作用，設計高效光催化體系吸收光分解水制氫，將太陽能轉化為氫能，是一種理想的制氫途徑。但由于大量使用貴金屬催化劑，成本昂貴。同時，吸光材料與助催化劑之間空間分布不均勻，可能會減少光誘導激發(fā)態(tài)電子的生成，降低界面激發(fā)態(tài)電子的壽命，極大影響光催化制氫的效率。

中國科學技術大學化學與材料科學學院杜平武課題組設計制備出具有高轉化率的非貴金屬光催化制氫材料，表現(xiàn)出優(yōu)越的人工光合成制氫性能和穩(wěn)定性。相關研究論文發(fā)表在2015年9月1日《Energy & Environmental Science》上。過渡金屬磷化物作為助催化劑具有很好的光催化產(chǎn)氫的性質，將磷化亞銅、磷化鉬等磷化物負載在半導體上，可有效提升半導體光催化產(chǎn)氫的效率。在此基礎上，研究組利用溶劑熱法，將新型磷化鎳助催化劑負載在硫化鎘半導體納米線上，得到了分布均勻、接觸緊密的磷化鎳/硫化鎘復合結構，獲得了高效、穩(wěn)定、廉價的人工光合成催化劑。實驗數(shù)據(jù)和光譜表征證明，該復合結構能有效促進復合材料內的快速電子轉移過程，抑制激發(fā)態(tài)電子的失活，提高可見光催化制氫性能。在添加硫化鈉/亞硫酸鈉情況下，該催化劑材料實現(xiàn)了高效的光催化制氫：可見光大于420 nm條件下，產(chǎn)氫速率達到1200 μmol/（mg?h），90 h反應轉化次數(shù)約達3270000，基于磷化鎳助催化劑的反應次數(shù)達36400/h。由于原料價格低廉，性能優(yōu)異，制備簡單，該材料作為光催化制氫材料展現(xiàn)出重要前景。

2.10 中國研制出世界最高效固態(tài)量子存儲器

中國科學院量子信息重點實驗室李傳鋒研究組成功實現(xiàn)了量子點發(fā)射的確定性單光子的多模式固態(tài)量子存儲。該成果在國際上首次實現(xiàn)量子點與固態(tài)量子存儲器兩種不同固態(tài)系統(tǒng)之間的對接，并且實現(xiàn)了100個時間模式的多模式量子存儲，模式數(shù)創(chuàng)造世界最高水平，為量子中繼和全固態(tài)量子網(wǎng)絡的實現(xiàn)打下堅實的基礎。研究成果發(fā)表在2015年10月15日的《Nature Communications》。

糾纏分發(fā)是構建量子網(wǎng)絡的核心技術。由于信道中不可避免的傳輸損耗，目前在信道中直接進行糾纏分發(fā)只能達到百公里量級，要想實現(xiàn)長程的糾纏分發(fā)則需要基于單光子量子存儲和兩光子Bell基測量的量子中繼技術。目前已經(jīng)實驗驗證的量子存儲或量子中繼方案都是基于概率性光源（光子產(chǎn)生幾率一般低于1%且存在多光子項）的存儲，這類方案的長程糾纏分發(fā)時間預計將在分鐘量級以上。

李傳鋒研究組利用自組織量子點產(chǎn)生確定性單光子源（原則上光子產(chǎn)生幾率100%且每次有且僅有單個光子），然后通過光纖傳輸?shù)? m外的另一張光學平臺上的固態(tài)量子存儲器中。他們一方面利用局部光學加熱方法調節(jié)單光子的波長與固態(tài)量子存儲器的操作波長相匹配，另一方面利用光學頻率梳技術把單光子存儲到研究組自主研發(fā)的“三明治”型固態(tài)量子存儲器［PRL 108， 190505； PRL 115，113002］中，并測得單光子偏振態(tài)的存儲保真度為91.3%。研究組進一步實驗實現(xiàn)確定性單光子的100個時間模式的多模式量子存儲，模式數(shù)創(chuàng)造了世界最高水平。

這項實驗演示了加速糾纏分發(fā)的兩個最重要的要素，即確定性量子光源和多模式量子存儲。前者可以指數(shù)加速糾纏分發(fā)，后者則可以線性加速，兩者結合在一起預計可以使長程糾纏分發(fā)的時間縮短到毫秒量級。該成果還首次實現(xiàn)了兩個固態(tài)量子節(jié)點，即量子點和固態(tài)量子存儲器的對接，向實現(xiàn)全固態(tài)量子網(wǎng)絡邁出了重要的一步。

3 2015年中國重大工程進展（10項）

3.1 中國成功研制世界先進水平航天器“發(fā)動機”

2015年1月2日，由中國航天科技集團公司五院自主研制的中國首個衛(wèi)星用200 mm離子電推進系統(tǒng)（lips-200）地面壽命及可靠性試驗累計工作時間達到6000 h，開關機3000次，具備確保衛(wèi)星在軌可靠運行15年的能力，這標志著中國自主研制的電推進系統(tǒng)達到國際先進水平，將全面邁入工程應用階段，能夠滿足中國通信衛(wèi)星系列平臺、高軌遙感平臺、深空探測器的發(fā)展需求。

2015年11月20日，由中國航天科技集團公司五院承擔的“星載電推進系統(tǒng)地面集成演示驗證”項目通過現(xiàn)場檢查和驗收評審。

電推進技術是目前最先進的空間推進技術，與傳統(tǒng)的化學推進相比，具有大幅減少推進劑、操控更靈活、定位更精準等優(yōu)勢，航天器采用電推進系統(tǒng)能夠極大地提高有效載荷比，節(jié)約衛(wèi)星發(fā)射成本，延長衛(wèi)星在軌工作壽命。

中國經(jīng)過40多年的研究，突破了離子推力器等單機關鍵技術。然而，由于電推進涉及高電壓供電等系統(tǒng)問題，中國電推進工程應用進展緩慢。為此，中國航天科技集團公司五院啟動電推進系統(tǒng)演示驗證，提出從“系統(tǒng)集成、整星兼容、效能評估”3方面開展試驗驗證的總體方案并成功獲批，成為“十二五”宇航領域首個獲批演示驗證類項目。該項目取得了國際上首次基于大型通信衛(wèi)星整星電推進點火、9500 h壽命試驗等標志性成果。項目成果具有較強的公用性和適應性，將應用于中國東方紅系列衛(wèi)星新研發(fā)平臺及全電推平臺的設計與研制。

3.2 中國首列“永磁高鐵”試跑成功

2015年1月14日，由中國南車株洲所研制的永磁同步牽引系統(tǒng)在青島成功完成首次軌道運行，并順利通過中國鐵路總公司評審，即將開始整車型式試驗與運行考核。這是中國首列基于永磁同步電機的高速動車組的“首秀”，標志著中國成為世界上少數(shù)幾個掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術的國家之一。

世界軌道交通車輛牽引系統(tǒng)技術，經(jīng)歷了直流系統(tǒng)、異步系統(tǒng)、永磁系統(tǒng)三大階段。永磁同步牽引電機具有轉速小球表示量子節(jié)點，線表示信道，不同節(jié)點間利用信道傳輸光子進行連接。不同顏色的小球代表構成量子網(wǎng)絡的各種不同量子系統(tǒng)。右下角插圖展示了量子點與固態(tài)量子存儲器的能級結構穩(wěn)、效率高、體積小、重量輕、噪聲低、可靠性高等諸多特點，節(jié)能可達10%以上。中國永磁在軌道交通上的研發(fā)起步較晚，但目前已追趕上國外先進水平。

高速動車組永磁牽引系統(tǒng)項目系國家“863計劃”項目子課題，其中的永磁電機是國內軌道交通領域功率最大的永磁電機。項目組攻克了高速列車永磁牽引系統(tǒng)方波控制、高速重投等系列技術難題，通過大量工程化研究和多輪樣機試制、試驗，完成了永磁牽引系統(tǒng)在高鐵上的工程化應用，最終實現(xiàn)中國首套高速列車永磁牽引系統(tǒng)的研制、試驗和裝車。

3.3 EAST輔助加熱系統(tǒng)驗收

2015年2月10日，國家重大科技基礎設施“托卡馬克核聚變實驗裝置輔助加熱系統(tǒng)”（簡稱EAST輔助加熱系統(tǒng)）項目在合肥通過驗收。

EAST輔助加熱系統(tǒng)開工以來，項目組自行設計并研制出穩(wěn)態(tài)大功率低雜波電流驅動系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)展了C波段穩(wěn)態(tài)大功率微波系列設備和系統(tǒng)集成技術，成功解決了薄壁水滴型鉬管成型焊接工藝、高性能大體積絕緣箱體一體化成型等一系列技術難題。

建成的EAST輔助加熱系統(tǒng)的輸出功率、運行脈沖長度等參數(shù)均達到或超過設計指標，擁有完全獨立知識產(chǎn)權，其中低雜波系統(tǒng)性能達到國際領先水平、中性束系統(tǒng)達到國際先進水平。該項目進一步提升了中國大規(guī)模自主研發(fā)聚變關鍵技術和系統(tǒng)的能力，為EAST開展高水平科學實驗奠定了堅實基礎。

EAST于2007年3月通過驗收，是中國自行設計建設的世界首個全超導托卡馬克裝置，現(xiàn)已成為國際磁約束聚變裝置中最前沿的實驗平臺及未來5年世界上唯一有能力實現(xiàn)400 s長脈沖高性能放電的聚變裝置。

EAST輔助加熱系統(tǒng)是EAST大科學裝置的二期工程。EAST輔助加熱系統(tǒng)是國家發(fā)展改革委員會“十五”大科學工程項目，于2008 年7月立項，2011年11月開工建設，總投資2.3億元人民幣，建設4 MW中性束加熱系統(tǒng)、4 MW低雜波電流驅動系統(tǒng)。

3.4 中國新一代北斗導航衛(wèi)星準確入軌

2015年3月30日21∶52，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號丙”運載火箭，成功將首顆新一代北斗導航衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道。

2015年4月21日，首顆新一代北斗導航衛(wèi)星準確進入工作軌道；14∶18，地面成功接收到衛(wèi)星下發(fā)的導航信號，標志著中國新一代衛(wèi)星研制、發(fā)射取得了里程碑式的成功。2015年7月25日20∶29，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號乙/遠征一號”運載火箭成功將2顆新一代北斗導航衛(wèi)星發(fā)射升空，經(jīng)過約3.5 h飛行后，“遠征一號”上面級將2顆衛(wèi)星準確送入預定軌道。這是“遠征一號”第2次飛行，也是其首次執(zhí)行運送雙星入軌任務。

2015年9月30日7∶13，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號乙”運載火箭成功將第4顆新一代北斗導航衛(wèi)星發(fā)射升空。這是中國發(fā)射的第20顆北斗導航衛(wèi)星，星上首次搭載氫原子鐘，入軌后將開展星載氫原子鐘、星間鏈路、新型導航信號體制等試驗驗證工作，并適時入網(wǎng)提供服務。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主建設、獨立運行，與世界其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、測速、授時服務，并兼具短報文通信能力。2000年底開始向中國及周邊地區(qū)提供服務，2012年底正式向亞太大部分地區(qū)提供運行服務。根據(jù)系統(tǒng)全球組網(wǎng)建設計劃，2018年可為“一帶一路”沿線國家提供基本服務；2020年將建成由5顆地球靜止軌道衛(wèi)星、30顆地球非靜止軌道衛(wèi)星組網(wǎng)而成的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，實現(xiàn)全球區(qū)域覆蓋，并且國內精度達到2.5 m。

新一代北斗衛(wèi)星具有更高的定位和授時精度、更強的在軌自主運行能力、更加輕盈小巧的結構，將開展新型導航信號體制、星間鏈路等試驗驗證工作，為北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)全球組網(wǎng)建設提供依據(jù)。也標志著中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由區(qū)域運行向全球拓展。

3.5 長征六號點火發(fā)射成功，一箭20星創(chuàng)亞洲之最

2015年9月20日7∶01，中國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用全新研制的長征六號運載火箭，成功將20顆衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道，開創(chuàng)了中國一箭多星發(fā)射的新紀錄。這也是中國新一代運載火箭的首次發(fā)射，標志著中國運載火箭應用進入新紀元。

長征六號運載火箭由中國航天科技集團公司上海航天技術研究院抓總研制，于2009年8月正式批復立項。火箭全長29 m，一級直徑3.35 m，二、三級直徑2.25 m，起飛推力1200 kN。長征六號運載火箭采用了全新的總體方案、結構形式、動力系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，自主創(chuàng)新成果達幾十項，發(fā)射可靠性提高到0.98，達到國際先進水平。

長征六號運載火箭首次采用了高壓補燃循環(huán)無毒無污染液氧煤油發(fā)動機、“三平”測發(fā)模式，成功突破高精度控制技術、氧箱自增壓技術、燃氣滾控技術、箭地一體化快速測發(fā)技術等一系列關鍵技術，并按照“通用化、組合化、系列化”的設計思路，可進一步提高運載能力，有效提高國際商業(yè)發(fā)射市場競爭力，標志著中國在運載火箭現(xiàn)代化、模塊化方面邁出了堅實一步，對中國運載火箭后續(xù)發(fā)展具有里程碑意義。

此次長征六號首飛箭采用了一箭20星狀態(tài)，將中國航天科技集團公司東方紅衛(wèi)星公司、深圳東方紅海特衛(wèi)星公司及國防科學技術大學、清華大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學等單位研制的20顆衛(wèi)星送入了預定的軌道，在國內屬于首次。

3.6 首臺萬米級無人潛水器和著陸器4000 m級海試成功

2015年9月26日至10月25日，上海海洋大學深淵科學技術研究中心研制的中國首臺萬米級無人潛水器“彩虹魚”號和著陸器，在南海成功完成4000 m級海試，標志著中國探秘“萬米深淵”邁出實質性的一步。

本次海試中，完成無人潛水器下潛試驗2次，最大潛深2100 m；完成著陸器下潛試驗4次，其中2次為4000 m級試驗，最大潛深為4328 m。

海試的11000 m無人潛水器“彩虹魚”號由中國自主研制，布放與回收系統(tǒng)、中繼站系統(tǒng)、光纖纜、水面控制系統(tǒng)均實現(xiàn)100%國產(chǎn)化，潛水器本體系統(tǒng)國產(chǎn)化率達到95%。海試表明，“彩虹魚”號的水面控制臺、水面顯控設備、水面配電設備均能正常工作，潛水器的本體功能正常。通過海試，全海深著陸器各項技術指標得到驗證，提前實施了無纜布放，多次獲得海水溫鹽深探測儀（CTD）的測量數(shù)據(jù)。著陸器抵達海底后，拍攝到海底生物；著陸器攜帶的小生物抓捕器，還捕獲小石斑魚。

根據(jù)計劃，在2016年下半年，“彩虹魚”號和著陸器將乘坐下水的4800 t級“張謇”號科考母船前往馬里亞納海溝區(qū)域，進行11000 m無人深潛測試。2017年，開展從南極至北極的“極地深淵科考探索之旅”。2019年，全海深載人潛水器將沖擊馬里亞納海溝。

3.7 首架國產(chǎn)大飛機下線

2015年11月2日，中國自主研制的首架大型客機C919在上海正式下線，成為中國大飛機工程的重要里程碑。

1980年9月，中國建造的大飛機運10首飛成功。2006年1月，中國將大型飛機項目列為國家中長期科技規(guī)劃的16個重大專項之一。2008年11月，C919項目啟動。2009年9月，C919 機頭樣機在中航工業(yè)成都飛機有限公司開工制造。2014年5月15日，C919前機身大部段成功下線。2014年9月19日，第一架C919大型客機在中國商飛上海浦東總裝基地正式開始結構總裝工作。

C919大型客機是中國擁有自主知識產(chǎn)權的中短程商用干線飛機，包括飛機總體方案、氣動外形、飛機機體設計與制造、系統(tǒng)集成及工程項目管理等均具有完全自主知識產(chǎn)權，并具有“更安全、更經(jīng)濟、更舒適、更環(huán)?！钡忍匦浴919標準航程型設計航程為4075 km，增大航程型設計航程為5555 km，可滿足航空公司對不同航線的運營需求。標準航程型飛機最大起飛重量72500 kg，最大設計經(jīng)濟壽命為90000飛行小時/60000飛行循環(huán)/30個日歷年，其基本型全經(jīng)濟級布局為168座，混合級布局為158座。

中國商飛公司采用“主制造商-供應商”模式，國內有22個省市、200多家企業(yè)、36所高校、數(shù)十萬產(chǎn)業(yè)人員參與了C919大型客機研制，包括寶鋼集團有限公司在內的16家材料制造商和54家標準件制造商成為大型客機項目的供應商或潛在供應商。

3.8 大型反場箍縮磁約束聚變實驗裝置“科大一環(huán)”建成運行

2015年11月3日，中國首臺大型反場箍縮磁約束聚變實驗裝置“科大一環(huán)”，在中國科學技術大學完成安裝調試并進入常態(tài)化運行。目前每2 min即可獲得1次放電，最大等離子體電流可達180 kA。

“科大一環(huán)”為科學技術部“國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專項”支持的大型裝置建設項目?！翱拼笠画h(huán)”大半徑1.4 m，小半徑0.4 m，磁場可達7000 Gs，等離子體電流達1 MA，電子溫度達600萬℃，放電時間達100 ms。其裝置主機總體直徑8 m，通高6 m，總重量超過70 t。

目前國際上有4個主要返場箍裝置，即美國MST裝置、歐盟RFX-Mod裝置、歐盟Extrap-T2R裝置、日本的RELAX裝置?！翱拼笠画h(huán)”是中國完全自行設計、自主研制集成的國際先進反場箍縮裝置，設計的各項指標均達國際同類裝置先進水平，為等離子體物理研究的科研人員提供了一個全新的大型實驗平臺。

3.9 世界最大球面射電望遠鏡饋源艙在貴州升艙

2015年11月21日，在貴州平塘安裝建設的世界最大單口徑球面射電望遠鏡（FAST）及核心部件饋源艙進行升艙，標志著整個工程進入尾聲。

FAST望遠鏡口徑達500 m，從頂?shù)降椎拇怪本嚯x接近138 m，反射面總面積約25萬m2。FAST索網(wǎng)直徑500 m、總重量1300余噸，是目前世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結構，也是世界上第一個采用變位工作方式的索網(wǎng)體系。索網(wǎng)結構可以隨著天體的移動自動變化，帶動索網(wǎng)上活動的4450個反射面板產(chǎn)生變化，足以觀測到任意方向的天體；同時，饋源艙也隨索網(wǎng)一同運動，采集反饋信息。這4450個反射面每1個都可以進行對焦，靈敏度可達美國阿雷西博射電望遠鏡的2倍，巡天速度是其10倍。與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100 m望遠鏡相比，靈敏度提高約10倍。

FAST于1995年醞釀選址，2011年開工建設，全部安裝及測試工作將于2016年9月前完成。建成后能將中國空間測控能力由月球延伸到太陽系外緣，可以把深空通訊數(shù)據(jù)下行速率提高幾十倍，并可在今后20～30年的時間里保持世界一流地位。

3.10中國暗物質粒子探測衛(wèi)星“悟空”發(fā)射成功

2015年12月17日08∶12，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運載火箭成功將暗物質粒子探測衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定轉移軌道。

2015年12月20日08∶45，中國遙感衛(wèi)星地面站喀什站成功跟蹤、接收到“悟空”的首軌X頻段下行數(shù)據(jù)，至08∶52完成任務數(shù)據(jù)的接收、記錄，并傳輸至中國科學院國家空間科學中心，標志著“悟空”和地面站星地之間的數(shù)據(jù)傳輸鏈路正式開通。

“悟空”暗物質粒子探測衛(wèi)星是中國科學院空間科學戰(zhàn)略性先導科技專項中首批立項研制的4顆科學實驗衛(wèi)星之一，是中國第一顆完全由中國科學院研制、生產(chǎn)的衛(wèi)星，也是中國空間科學衛(wèi)星系列的首發(fā)星。工作軌道為高約50 km的晨昏太陽同步軌道，有效載荷質量1410 kg，觀測能段范圍為5 GeV～10 TeV，能量分辨率優(yōu)于1.5%，是目前世界上觀測能段范圍最寬、空間和能量分辨率世界領先的高能粒子探測器，可以精確測量宇宙高能粒子（電子、伽瑪、宇宙射線核素等）的物理特征和空間分布。

暗物質和暗能量被科學家稱為“籠罩在21世紀物理學上的兩朵烏云”。中國暗物質粒子探測衛(wèi)星工程于2011年立項論證，2012 —2015年進行工程研制，2015—2018年在軌運行，承擔3個主要科學目標：通過在空間高分辨、寬波段觀測高能電子和伽瑪射線尋找和研究暗物質粒子，在暗物質研究這一前沿科學領域取得重大突破；通過觀測TeV以上的高能電子及重核，在宇宙射線起源方面取得突破；通過觀測高能伽瑪射線，在伽瑪天文方面取得重要成果。此次發(fā)射的“悟空”暗物質粒子探測衛(wèi)星由中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院抓總研制，中國科學院紫金山天文臺等科研單位共同參加有效載荷、科學應用等工程項目研制工作。

【作者單位：《科技導報》編輯部】

（摘自《科技導報》2016年第3期）

責任編輯：吳曉麗