中国科学院科技创新成果有哪些?上天入地无所不至!

极科网 2018-02-06
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航天航空

1、量子信息科学从“理想王国”走到了“现实王国”

中国科学院科技创新成果有哪些?上天入地无所不至!

“墨子号”向地球分发纠缠光子对示意图

完成单位:中国科学技术大学等

 

中国科学技术大学潘建伟团队联合中国科学院有关单位,在中科院空间科学战略性先导科技专项(A类)支持下,利用“墨子号”量子科学实验卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发,并在此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验;在国际上首次成功实现从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态,提前圆满实现卫星全部三大既定科学目标,相关成果发表在《科学》和《自然》杂志上。

 

2017年9月,世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通。结合“墨子号”卫星,我国科学家成功与奥地利实现了世界首次洲际量子保密通信。

 

潘建伟团队等还在中科院“量子系统的相干控制”战略性先导科技专项(B类)等支持下,于2017年宣布研制出世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机,在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得系列突破性进展。

 

2、“悟空”获得最精确高能电子宇宙线能谱

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“悟空”在轨示意图

 

完成单位:中国科学院紫金山天文台等

 

中国科学院紫金山天文台常进科研团队在中科院空间科学战略性先导科技专项支持下,利用暗物质粒子探测卫星“悟空”采集到的约150万颗25GeV以上的电子宇宙射线数据,获得了世界上迄今最精确高能电子宇宙线能谱,首次直接测量到电子宇宙射线能谱在~1 TeV处的拐折,初步显示在~1.4 TeV处存在能谱精细结构,一旦该精细结构得以确证,将是粒子物理或天体物理领域开创性发现。相关成果于2017年11月在《自然》杂志在线发表。

 

自然科研中国区科学总监印格致(Ed Gerstner)评价说:“这些结果是出乎我们意料之外的,它们有潜力改变我们看待宇宙的方式。该研究中实现的测量所需的精湛技术是无与伦比的,展示了中国技术实力发展的一个里程碑。”

 

3、全球首套煤基乙醇工业示范项目投产成功

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10万吨/年煤基乙醇工业示范装置

 

完成单位:中国科学院大连化学物理研究所

 

采用中国科学院大连化学物理研究所具有我国自主知识产权技术的全球首套煤基乙醇工业化项目——陕西延长集团10万吨/年合成气制乙醇工业示范项目于2017年1月打通全流程,生产出合格的无水乙醇,该工业示范装置平稳运行数月,标志着全球首套煤经二甲醚羰基化制乙醇工业示范项目一次投产成功。这是我国新型煤化工产业化技术应用的又一次重大突破,表明我国在该技术领域达到国际领先水平,使我国率先具有了设计和建设百万吨级煤基乙醇大型工业装置的能力,对保障我国能源安全和粮食安全、煤炭清洁化利用以及缓解大气污染等具有重要的战略意义。

 

4、万米深渊科考频传捷报 “海翼”号创造新纪录

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海底电磁场仪(OBEM)

 

完成单位:中国科学院深渊科考队

 

2017年3月,中国科学院深渊科考队胜利结束68天航程,完成113项试验与科考任务,回到三亚。航次使用我国自主研发的深海海底地震仪,在马里亚纳海沟挑战者深渊完成了两条万米级人工地震剖面测线,使我国成为世界上首个获取万米级海洋人工地震剖面数据的国家。我国自主研发的“海斗”号自主遥控水下潜水器5次下潜进入万米深度,并在10886米深处着底,突破万米级长距离微细光纤传输及控制的技术瓶颈,在我国首次实现万米海底的巡航遥控和实时视频影像传输播放。我国自主研发的“海翼”号水下滑翔机3次突破水下滑翔机的世界下潜深度纪录6003米,最大下潜深度达6329米,累计工作时间近88小时,累计航行达到135公里,获得大量高分辨率的深海科学数据。

 

2017年,“海翼”系列水下滑翔机还实现了国内最大规模的水下滑翔机集群组网观测,并屡创我国水下滑翔机续航能力新纪录。

 

5、FAST首次发现脉冲星

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FAST航拍全景图

 

完成单位:中国科学院国家天文台

 

2017年10月,中国科学院国家天文台召开500米口径球面射电望远镜(FAST)首批成果新闻发布会,宣布“中国天眼”FAST找到2颗新的脉冲星。FAST团组探测到数十个优质脉冲星候选体,经国际合作进行后随观测认证,两颗脉冲星通过系统认证,一颗编号J1859-0131,自转周期为1.83秒,据估算距离地球1.6万光年;另一颗编号J1931-01,自转周期0.59秒,据估算距离地球约4100光年。两颗脉冲星分别由FAST于2017年8月22日和25日在南天银道面通过漂移扫描发现。这是我国射电望远镜首次新发现脉冲星。

 

截至2017年12月,FAST已发现9颗脉冲星。

 

搜寻和发现射电脉冲星是FAST的核心科学目标。银河系中有大量脉冲星,但由于其信号暗弱,目前只观测到一小部分。发现新脉冲星展示了FAST自主创新的科学能力,开启了中国射电波段大科学装置系统产生原创发现的激越时代。未来,FAST将有望发现更多守时精准的毫秒脉冲星,对脉冲星计时阵探测引力波做出原创贡献。

 

6、“深海勇士”号4500米载人潜水器交付

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“深海勇士”号海试

 

完成单位:中国科学院声学研究所、中国科学院沈阳自动化研究所、中国科学院理化技术研究所、中国科学院深海科学与工程研究所。

 

2017年11月底,“深海勇士”号4500米载人潜水器正式交付,落户中国科学院深海科学与工程研究所。“深海勇士”号由中国船舶重工集团702研究所牵头研制,集中了全国94家企事业单位的优势力量,历经八年持续艰苦攻关,攻克了国产载人舱、固体浮力材料、锂电池、推进器、海水泵、机械手、液压系统、声学通信、水下定位、自动控制系统等10大关键部件核心技术,国产化率高达95%,实现真正意义上的中国制造。中科院声学研究所、沈阳自动化研究所、理化技术研究所及深海所分别承担了声学通信系统、自动控制系统、固体浮力材料核心部件研制及岸基保障、水面支持、海上试验任务。这一全面的国产化努力和成功,不仅为我国已投入使用的“蛟龙”号的技术更新和正在研制的万米载人深潜器奠定了“中国制造”的基础,也标志着我国海洋大深度技术领域全面自主研发能力时代的到来。

 

“深海勇士”号是中国科技创新发展和重大科技装备研制的一面旗帜。中科院深海所作为“深海勇士”号业主单位,将其向全国开放,迅速开展科学应用,使其成为我国挺进深海的又一重器。

 

7、全球首款吨级物流无人机成功首飞

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AT200起飞前准备

 

完成单位:中国科学院工程热物理研究所

 

2017年10月,由中国科学院工程热物理研究所作为总体单位研发的大型货运无人机AT200在陕西蒲城内府机场完成首飞。飞行过程持续26分钟,飞机状态稳定,航迹跟踪精确,达到预期设计指标。AT200最大起飞重量3.4t,有效载荷达1.5t,巡航速度为313km/h,续航时长达8小时、航程2183km,实用升限可达6098m,配备有先进的飞控系统和指挥系统,可实现一键自主起降,极大降低了货运成本和无人机操作难度,具有货运载荷大、续航时间长、起降能力惊人等独特性能优势。

 

AT200的成功首飞,标志着全球首款吨位级货运无人机诞生,市场前景和商业价值潜力巨大,是我国及国际民用航空工业发展史上的重要里程碑。

 

8、“慧眼”成功发射并开展在轨测试

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“慧眼”成功发射

 

完成单位:中国科学院高能物理研究所等

 

2017年6月15日11时00分,中国自主研制的硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”在酒泉卫星发射中心成功发射。卫星进入预定轨道后,按计划开展各项在轨测试工作,圆满完成相关飞控试验以及卫星试运行、载荷性能测试和参数优化等工作。“慧眼”在2017年首次发现的双中子星并合引力波事件中成功监测了引力波源所在天区,为全面理解该引力波事件和引力波闪的物理机制作出了重要贡献。

 

“慧眼”是我国首个X射线空间天文台,由中国科学院空间科学战略性先导科技专项和国家民用航天科研经费共同支持,是中科院空间科学先导专项发射的第四颗卫星。它的成功发射成为我国空间科学研究领域新的里程碑,将在致密天体物理、伽马射线暴等领域产生重要的科学观测结果,推动我国天文学研究的发展,加深对宇宙极端物理过程的理解,使我国在国际天体X射线观测研究领域占有一席之地。

 

9、深部资源探测核心装备通过验收

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“深部资源探测核心装备研发”通过验收

 

完成单位:中国科学院地质与地球物理研究所

 

2017年6月,由中国科学院地质与地球物理研究所承担的国家重大科研装备研制项目“深部资源探测核心装备研发”顺利通过验收,成功研制出卫星磁测载荷、航空超导全张量磁梯度测量装置、航空瞬变电磁勘探仪、探矿重力仪、多通道大功率电法勘探仪、金属矿地震探测系统、深部矿床测井系统、组合式海底地震探测装备等八套深部资源探测装备,关键技术填补国内技术空白,多项技术指标已达到国际水平,部分装备打破了国外技术垄断,标志着我国在深部资源探测装备技术领域有了重大突破性进展,为我国资源能源安全提供了强有力的技术保障,有力支撑了“向地球深部进军”国家战略。

 

10、首次观测到三重简并费米子

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中国科学家首次观测到三重简并费米子

 

完成单位:中国科学院物理研究所

 

与时空连续的宇宙空间不同,电子所处的“固体宇宙”只满足不连续的分立空间对称性,这就可能导致传统理论中所没有的新型费米子出现。寻找新型费米子是近年来拓扑物态领域一个挑战性的前沿科学问题,也是该领域国际竞争的焦点之一。

 

继“拓扑绝缘体”、“量子反常霍尔效应”、“外尔费米子”之后,中国科学院物理研究所科研团队在拓扑物态研究领域又取得了重大突破,首次观测到三重简并费米子,为固体材料中电子拓扑态研究开辟了新方向。2017年6月,《自然》杂志在线发表了这一重大研究成果。该项研究从理论预言、样品制备到实验观测的全过程,都由我国科学家独立完成。

 

这一研究成果对促进人们认识电子拓扑物态,发现新奇物理现象,开发新型电子器件,以及深入理解基本粒子性质都具有重要意义。

 

11、稳态强磁场实验装置通过验收

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稳态强磁场实验装置(SHMFF)配套建筑——中科院强磁场科学中心(国际五大稳态强磁场之一)

 

完成单位:中国科学院强磁场科学中心

 

2017年9月,稳态强磁场实验装置(SHMFF)项目顺利通过国家验收。稳态强磁场项目团队经过艰苦努力,突破多项关键技术,开拓了强磁场下的多种科学实验方法,高质量完成了建设任务——建成了磁体技术和综合性能国际领先的稳态强磁场实验装置,各项指标均达到或显著超过国家批复的性能指标。

 

稳态强磁场项目一方面为我国科学家提供了一个全新的、独特的研究平台,帮助他们发现新现象、揭示新规律、探索新材料、发明新技术;另一方面,其建设过程带动了磁电技术、磁体材料等相关领域技术的发展,对国民经济和国防军事建设都可能产生直接推动作用。

 

稳态强磁场装置的建成令我国又拥有了一个探索科学高峰的国之重器,使我国成为国际五大稳态强磁场研究机构之一,标志着我国的强磁场科学技术事业迈上了一个新台阶。

 

12、第二次青藏高原综合科考启动

第二次青藏高原综合科学考察研究启动仪式现场

 

完成单位:中国科学院青藏高原研究所等

 

2017年8月,第二次青藏高原综合科学考察研究在拉萨启动。

 

开展这次科学考察研究,揭示青藏高原环境变化机理,优化生态安全屏障体系,对推动青藏高原可持续发展、推进国家生态文明建设、促进全球生态环境保护将产生十分重要的影响。他希望参加考察研究的全体科研专家、青年学生和保障人员发扬老一辈科学家艰苦奋斗、团结奋进、勇攀高峰的精神,聚焦水、生态、人类活动,着力解决青藏高原资源环境承载力、灾害风险、绿色发展途径等方面的问题,为守护好世界上最后一方净土、建设美丽的青藏高原作出新贡献,让青藏高原各族群众生活更加幸福安康。

 

第二次青藏高原综合科学考察研究由中国科学院青藏高原研究所牵头,将对青藏高原的水、生态、人类活动等环境问题进行考察研究,分析青藏高原环境变化对人类社会发展的影响,提出青藏高原生态安全屏障功能保护和第三极国家公园建设方案。

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