2021年度中国科学十大进展

●进展一：火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星

2021年5月15日7时18分，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。天问一号探测器着陆火星，是我国首次实现地外行星着陆，迈出了我国星际探测征程的重要一步，实现了从地月系到行星际的跨越，在火星上首次留下中国人的印迹，使我国成为第二个成功着陆火星的国家，是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的进展。

●进展二：中国空间站天和核心舱成功发射，神舟十二号、十三号载人飞船成功发射并与天和核心舱成功完成对接

2021年4月29日，中国空间站天和核心舱在海南文昌航天发射场发射升空，准确进入预定轨道，任务取得成功。6月17日，神舟十二号载人飞船发射成功，并与天和核心舱成功完成对接，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3位航天员送入太空，这是天和核心舱发射入轨后，首次与载人飞船进行的交会对接。10月16日，神舟十三号载人飞船发射成功，并采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3位航天员送入太空，实现了我国载人飞船在太空的首次径向交会对接。

天和核心舱发射成功，标志着我国空间站建造进入全面实施阶段，为后续任务展开奠定了坚实基础。同时，这也标志着我国正式进入太空站时代。

●进展三：从二氧化碳到淀粉的人工合成

淀粉是粮食最主要的成分，也是重要的工业原料。2021年，中国科学院天津工业生物技术研究所的研究人员报道了由11步核心反应组成的人工淀粉合成途径（简称ASAP），该途径在实验室实现了从二氧化碳和氢气到淀粉分子的人工全合成。在氢气驱动下，ASAP将二氧化碳转化为淀粉分子的速度比玉米淀粉合成速度高8.5倍;ASAP淀粉合成的理论能量转化效率为7%，是玉米等农作物的3.5倍。该成果不依赖植物光合作用，通过从头设计二氧化碳到淀粉合成的非自然途径，实现了二氧化碳到淀粉的人工全合成。

●进展四：嫦娥五号月球样品揭示月球演化奥秘

中国科学院地质与地球物理研究所的研究人员和中国科学院国家天文台的研究人员对嫦娥五号月球样品玄武岩进行了细致地研究。结果显示，嫦娥五号玄武岩形成于20.30±0.04亿年，确证月球的火山活动可以持续到20亿年前，比以往月球样品限定的火山活动延长了约8亿年。这一结果对未来的月球探测和研究提出了新的方向。

●进展五：揭示新型冠状病毒逃逸抗病毒药物机制

不断出现的新冠病毒突变株对当前已有的疫苗等抗病毒手段提出了严峻挑战，亟需发展能有效应对各型突变株的广谱药物（能抵抗更多细菌的药物）。由清华大学娄智勇、饶子和以及上海科技大学高岩团队领导的研究，揭示了新冠病毒逃逸抗病毒药物的机制（逃逸机制是指病毒能够逃过人体的特异性免疫，使曾经打过疫苗的人也会被再次感染的一种机制），本项科学进展为发展新型、安全的广谱抗病毒药物提供了新的思路。为优化抗病毒药物提供了关键科学依据。

●进展六：FAST捕获世界最大快速射电暴样本

快速射电暴（FRB）是无线电波段宇宙最明亮的爆发现象。FRB 121102是人类所知的第一个重复快速射电暴，中国科学院国家天文台李菂等研究人员使用“中国天眼”FAST成功捕捉到FRB 121102的极端活动期，最剧烈时段达到每小时122次爆发，累计获取了1652个高质量的爆发信号，构成目前最大的FRB爆发事件集合。

●进展七：实现高性能纤维锂离子电池规模化制备

由于锂离子电池的性能优越，锂离子电池越来越多被运用到生产生活当中，因此人们对锂离子电池也有了更高的要求，如希望电池“小而大”，即体积越做越小，但能量存储反而更大，此外，为了让锂离子电池应用范围更广，人们还希望它可以更软，更灵活一些。来自复旦大学的彭慧胜、陈培宁等研究人员发现，纤维锂离子电池的内阻随长度增加并不增大，反而先下降后趋于稳定。

在此理论指导下构建的纤维锂离子电池具有优异且稳定的电化学性能，且弯折10万次后容量保持率超过80%。该团队建立的世界上首条纤维锂离子电池生产线，实现了能连续化生产和编织的纤维电池，且稳定性和安全性更加优异。

●进展八：可编程二维62比特超导处理器“祖冲之号”的量子行走

2021年，中科院量子信息与量子科技创新研究院的潘建伟、朱晓波、彭承志等人员组成的研究团队，成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，并在此基础上实现了可编程的二维量子行走。

这个科学进展有多厉害呢？研究团队称，“祖冲之号”在1.2小时内完成的采样任务，用最强大的超级计算机至少需要8年的时间才能完成。也就是说，这个进展为探索更复杂更困难的算法打开了新大門。

量子计算机是一种处理和计算量子信息，运行的是量子算法的装置，具有运行速度较快、处置信息能力强等优点。一般情况下，计算机只能运行一个任务，而量子计算机一次可执行多个指令的算法，也就是并行运算。

量子计算机可为人工智能、密码分析、气象预报、资源勘探、药物设计等所需的大规模计算难题提供解决方案。

●进展九：自供电软机器人成功挑战马里亚纳海沟

深海地区探索难度大，因此一直是人类探索的未知领域。深海环境压强极高，在那里工作的机械系统一般需要足够“硬”的“身体条件”和足够强的压力补偿系统。但是，科学家们也发现，深海生物（如水母）并没有庞大或厚重的耐压身体，却依然能够在海洋极深处存活。受到深海狮子鱼身体构造的启发，来自浙江大学的李铁风和同事开发了一个能进行深海勘探的软体机器人。和那些依赖刚性笨重身体移动的游泳机器人不同，这个机器人的电子元器件被分散排布，封装在一种柔性有机硅材料中。这个机器人在马里亚纳海沟最深10900米处和南海最深3224米处进行的现场测试中都展示了极好的耐压和游泳性能。这项研究大幅降低了深海机器人的重量及经济成本，推动了软体机器人在深海工程领域的应用。

●进展十：揭示鸟类迁徙路线成因和长距离迁徙关键基因

中国科学院动物所詹祥江等研究人员历时12年，利用卫星追踪数据和基因组信息，建立了一套北极游隼迁徙研究系统。研究发现游隼主要使用5条路线穿越亚欧大陆，西部游隼表现为短距离迁徙，东部为长距离迁徙。在末次冰盛期到全新世的转换过程中，冰川消退所导致的繁殖和越冬地变迁，可能是迁徙路线形成的主要历史原因。研究还发现迁徙距离更长的游隼携带的一种基因与长时记忆形成有关，表明长时记忆可能是鸟类长距离迁徙的重要基础。

“迁徙生物如何发现其迁徙路线”一直是社会和学术界广泛关注的议题，也是《科学》杂志提出的125个最具挑战性科学问题之一。该研究结合遥感卫星追踪、基因组学、神经生物学等研究手段，通过多学科整合分析方法阐明了鸟类迁徙路线变迁成因和遗传基础。402BF623-15ED-4397-BAD4-FC93D46C46E9