2019年中國科技熱點事件

楊 戈

“嫦娥四號”實現人類首次月背軟著陸

等待了數十億年后，月球永遠背向地球那面的山地荒原，終于迎來第一個翩翩降臨的地球訪客。2019年1月3日，“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選著陸區，并通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，揭開了古老月背的神秘面紗。

從2018年12月8日發射升空，到2019年1月3日順利到達，“嫦娥四號”走完了約40萬公里的地月之路。它著陸后，靜態著陸器和月球車分別被部署到月球表面，兩者都攜帶了一系列探測儀器，探測該地區的地質特征，并進行了生物實驗。1月15日，“嫦娥四號”上搭載的生物科普試驗載荷發布了最新試驗照片，顯示試驗搭載的棉花種子克服月球低重力、強輻射、高溫差等嚴峻環境考驗，長出了嫩芽，這是人類在另一個星球上創造的生命奇跡。

“嫦娥四號”實現了人類探測器首次月背軟著陸和巡視勘察

由于月球背面不像正面那樣平坦，著陸區的選擇及精準著陸是個難題。“嫦娥四號”成功著陸于從未實地探測過的處女地，實現了人類探測器首次月背軟著陸和巡視勘察，首次月背與地球的中繼通信，開啟了人類月球探測新篇章，取得了突破性發現，同時可以填補射電天文領域在低頻觀測段的空白。“嫦娥四號”將我國航天器制導、導航與控制技術提升到了新的高度。此外，“玉兔2號”還打破塵封49年的世界紀錄，成為人類在月球上工作時間最長的月球探測器。

首次驗證遠距離雙場量子密鑰分發

限于通信光纖的損耗和探測器的噪聲等原因，量子密鑰分發系統通常只能在100公里內獲得較高成碼率。目前最遠成碼距離是潘建偉團隊于2016年實驗實現的404公里。

2019年，中國的“量子團隊”再次刷新了自己創造的世界紀錄。有一種新型的量子密鑰分發方案——雙場量子密鑰分發方案，巧妙地利用單光子干涉的特性，讓量子密鑰分發的成碼率在長距離也維持較高水平。2019年，中國科學技術大學潘建偉教授等科學家在300公里真實環境的光纖中完成了雙場量子密鑰分發實驗。成果在2019年9月正式發表在國際權威學術期刊《物理評論快報》上。

這種雙場量子密鑰好比雙胞胎攜手將成碼率大大提高，基于“發送—不發送”的雙場量子密鑰分發方案，大大提高了對相位噪聲的容忍能力和安全性。在現實環境下相位劇烈變化的300公里光纖信道上，實現了雙場量子密鑰分發。該方案還驗證了700公里以上光纖遠距離量子密鑰分發的可行性，有望成為新一代遠距離城際量子密鑰分發的基礎，被業內專家評論為“實用雙場量子密鑰分發的重要里程碑”。

科創板鳴鑼開市

2019年7月22日上午9時30分，伴隨開市鑼聲的響起，首批25只科創板股票開始在上海證券交易所交易，科創板正式開市。中國資本市場由此向科技創新企業開放大門。在未來國際科技實力競爭中，科創板將成為我國“硬科技”企業持續補充后續能量的“大糧倉”。

科創板作為新設的增量板塊，重點支持高新技術產業和戰略性新興產業。面向新一代信息技術、新材料、生物和高端裝備制造四大領域。設立科創板并首次在中國股票市場引入注冊制，被普遍認為是中國A股市場設立以來，發行上市制度方面最為重大的變革。科創板承載著各方對資本市場在推進科技創新及經濟轉型發展中的殷切期望。

放眼國際，從美國資本市場的歷史看，科技產業的崛起和資本市場的發展密切相關。20世紀70年代，納斯達克的創建成功對接了新興行業的科技創新，而美國也由此成為超級大國。有評論認為，科創板開市，將吸引更多風險資本，撬動科創產業發展，為中國邁向高質量發展注入澎湃動力。總之，這是中國資本市場的歷史性時刻。

“雪龍2”號極地科考破冰船首航

“雪龍2”號揭開了中國極地科考新的一頁

“雪龍2”號極地考察船是中國第一艘自主建造的極地科學考察破冰船，于2019年7月交付使用。這是全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術的極地科考破冰船，能夠在1.5米厚冰環境中連續破冰航行，并裝備有國際先進的海洋調查和觀測設備，能在極地冰區海洋開展物理海洋、海洋化學、生物多樣性調查等科學考察，填補了我國在極地科考重大裝備領域的空白。

“雪龍2”號船長122.5米，寬22.3米，吃水7.85米，吃水排水量約13990噸，航速12節至15節，續航力2萬海里，自持力60天，載員90人，是一艘滿足無限航區要求、具備全球航行能力，能夠在極區大洋安全航行的具備國際先進水平的極地科學考察破冰船。作為一艘破冰船，“雪龍2”號的破冰能力引人矚目，它艏向破冰能持續破1.5米冰加0.2米雪，艉向破冰可在20米當年冰冰脊（含4米堆積層）中不被卡住。

2019年10月15日，伴隨一聲長鳴，“雪龍2”號從深圳啟航，開啟中國第36次南極科考之旅。作為又一國之重器，“雪龍2”號與“雪龍”號攜手“雙龍探極”，結束了我國長期單船開展極地考察的歷史，揭開中國南極科考新的一頁。進入南極冰區后，“雪龍2”號大顯身手，它破冰沖鋒在前，一路護航“雪龍”號抵達南極近岸陸緣固定冰區域，圓滿完成了在中山站附近的卸貨任務，進行補給和人員輪換后，隨后進行南大洋的宇航員海綜合考察和長城站考察，預計2020年3月回國。

開發出全球首款類腦芯片

2019年8月1日，清華大學開發出的全球首款異構融合類腦計算芯片登上了《自然》雜志的封面。該芯片結合了類腦計算和基于計算機科學的機器學習，這種融合技術有望提升各個系統的能力，促進人工通用智能的研究和發展。原則上，一個人工通用智能系統可以執行人類能夠完成的絕大多數任務。

大興國際機場航站樓內部

發展人工通用智能的方法主要有兩種：一種是以神經科學為基礎，盡量模擬人類大腦；另一種是以計算機科學為導向，讓計算機運行機器學習算法。然而，由于兩套系統使用的平臺各不相同且互不兼容，極大地限制了人工通用智能的發展。而此次誕生的新型芯片，巧妙地融合了兩條路線，也因此被命名為“天機芯”。一輛由該芯片驅動的自動駕駛自行車可實現自平衡、動態感知、目標探測、跟蹤、自動避障、過障、語音理解、自主決策等功能，展現了未來的人工智能平臺的潛力。

天機芯片是中國完全自主研發的技術成果，其中的異構融合思路由項目研究團隊首先提出。在人工智能和芯片這兩大熱門前沿領域，中國科學家再次奪得一席之地。

國產“人工心臟”取得突破

心力衰竭是全球唯一呈增長趨勢的心臟疾病，是諸多類型心血管病的終末期表現。目前，全世界約有8000萬心衰患者，中國心衰患者至少有1600萬。對于終末期心衰，傳統治療轉歸差、死亡率高。傳統的心臟移植雖然能挽救病人，但心臟供體嚴重匱乏，遠遠無法滿足患者需求。同時，終末期心衰的治療和護理耗費了大量的資源，是全球性社會醫療衛生難題。

人工心臟被譽為“醫療器械皇冠上的寶石”，是治療終末期或重癥心力衰竭患者的有效手段，也是代替心臟移植的唯一有效治療手段。人工心臟是復雜精密的醫療器械，研發經歷了20世紀90年代的第一代大體積搏動血流裝置、21世紀初的第二代軸流裝置和最新的第三代磁懸浮裝置。具有中國自主知識產權的“第三代全磁懸浮人工心臟”，能夠讓人工心臟的軸承在無接觸的空中旋轉，可從根本上解決創口感染難題，極大提高泵效率和安全性，減輕對血液成分的破壞，明顯減少出血和血栓事件的發生，屬于世界上最先進的人工心臟。

2019年，國內首款人工心臟（植入式左心室輔助系統EVAHEART I）獲批上市。作為心力衰竭救治的有效方法，人工心臟推動了中國高端醫療器械領域的進步，為心衰患者帶來福音。

大興國際機場創多項“世界之最”

2019年9月25日，一座超大型國際級航空樞紐落成并投入運營，這就是被英國《衛報》稱為“新世界七大奇跡之首”的北京大興國際機場。它像一只欲振翅高飛的金色鳳凰，傲然立于京南廣袤的大地。

大興國際機場采用放射狀六角星布局，巧妙融合了5條指廊、82個登機口，使旅客從航站樓中心步行到任何一個登機口的時間不超過8分鐘，實現超大規模的人員和飛機架次吞吐量。預計到2050年，機場將所有預留控制用地完全建設后，旅客吞吐量可達1.3億人次、飛機起降為103萬架次。

大興國際機場擁有的多項“中國技術”創下諸多“世界之最”。比如，占地面積140萬平方米，是世界上規模最大的單體航站樓。機場屋頂采用不規則的鋼結構，總投影面積達到36萬平方米，最大直徑超過1.1公里，抗震設防烈度達到8度，是全球最大的單體隔震建筑。為了實現超強的隔震，整個航站樓使用了1320套隔震裝置，每個隔震裝置直徑從1200毫米至1500毫米不等，還有粘滯阻尼器100多條。再比如，航站樓的屋頂是一個18萬平方米的全天窗結構，一共使用了1.28萬塊玻璃，構成了一個自由曲面的屋頂，其中，8000塊屋頂玻璃中沒有兩塊是一樣的，工程人員精確對每塊玻璃的三維坐標進行定位施工，難度堪稱世界之最。此外，大興國際機場還首次實現高鐵下穿航站樓和雙進雙出的模式，也是智能化程度最高的機場，廣泛應用了各項智慧型新技術。

首艘國產航母“山東號”服役

中國第一艘國產航空母艦“山東號”12月17日下午在海南軍港交付海軍，習近平出席交接入列儀式。至此，中國第二艘、國產首艘航母正式成為精武強兵保和平的大國重器，開始守護萬里海疆。

航空母艦是現代科技的集大成者，其研發制造彰顯了一國的綜合科技實力。中國國產航母可謂舉世矚目，從建造決策階段就備受關注。“山東號”是中國自主設計、研發、建造的一艘航空母艦，比起“遼寧號”有不少改進，型號為002型。

“山東號”有3個足球場長，使用常規動力推進，將搭載殲-15B戰斗機以及其他型號艦載機。甲板設計經過優化，擴大了飛行甲板面積，可停放更多艦載機。“山東號”的滑躍甲板的角度也比“遼寧號”低兩度，這樣更加省油。另外，“山東號”的內部艙室、機庫、電子系統、彈藥升降機、艦載武器等均優化了設計，提升了戰力。

航母的設計制造較為復雜，體現了一個國家的工業能力和科技水準。“山東號”順利完成建造、海試，正式交付海軍，堪稱中國海軍建設的一個重要里程碑。

“長征五號”火箭成功復出

2019年最蕩氣回腸的“硬核”科技成就無疑是“長征五號”遙三運載火箭（以下簡稱“長五”）成功發射。12月27日20時45分，海南文昌航天發射場，被昵稱為“胖五”的“長五”火箭沖天而起，直上九霄，成功地把“實踐二十號”衛星順利送入預定軌道，中國推力最大的火箭終于“王者歸來”，一掃發射失利兩年多來淤積的郁悶。

“長五”是中國現役起飛質量最大、芯級直徑最粗、運載能力最強的運載火箭，身高57米，起飛重量達870噸。它的近地軌道最大有效載荷25噸，相當于一次將16輛小汽車送入太空。此次任務的成功，是實現未來探月工程三期、首次火星探測任務、載人航天等國家重大科技專項和重大工程的重要基礎和前提保障。

“長征五號”遙三運載火箭在中國文昌航天發射場點火升空

“長五”首次采用5米大直徑箭體結構、全新活動發射平臺、三型高性能環保型火箭發動機等大量新技術，新技術比例達92%以上，許多重要的性能參數成倍提高。技術跨度大、研制難度大，挑戰空前。研制隊伍迎難而上、攻堅克難、勇于創新，突破了以大直徑箭體結構設計制造與試驗、三型大推力發動機等為代表的12大類247項關鍵技術，解決了復雜力熱環境、大質量多干擾分離、大推力火箭發動機燃燒不穩定抑制及低溫POGO抑制等世界性難題，掌握了一批具有自主知識產權的新技術，其運載能力、運載效率等重要性能指標均居世界前列。

京張高鐵開世界智能鐵路之先河

2019年12月30日，由北京駛向張家口的京張高鐵全線開通。京張高鐵在全球鐵路建設中首次全線、全專業采用BIM技術，實現從勘察設計、施工到運維全生命周期的數字化、智能化管理。京張高鐵首次采用時速300～350公里高速鐵路自動駕駛技術(CTCS+ATO)，具備車站自動發車、區間自動運行、車站自動停車、車門自動開門、車門站臺門聯動5大功能。該技術在世界上尚屬空白，可以有效提高運輸能力、降低運行能耗、提高旅客舒適度、減輕司機勞動強度，是高速鐵路列控系統智能化的重要標志，對保持我國高速鐵路列控技術的國際先進水平具有重要的意義。

其中，八達嶺長城站位于地下102米、占地39800平方米，是世界上埋深最深、規模最大的暗挖地下高鐵車站，也是人類建設史上少有的挑戰。在八達嶺長城腳下，新舊兩條京張鐵路穿越百年時空，在這里交匯。從立志擺脫“東亞病夫”屈辱修建的“爭氣路”，到引領智能高鐵的“先行者”，從時速35公里到350公里，京張線見證著一個國家的創新飛躍。