2019年中国科技热点事件

杨戈

“嫦娥四号”实现人类首次月背软着陆

等待了数十亿年后，月球永远背向地球那面的山地荒原，终于迎来第一个翩翩降临的地球访客。2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。

从2018年12月8日发射升空，到2019年1月3日顺利到达，“嫦娥四号”走完了约40万公里的地月之路。它着陆后，静态着陆器和月球车分别被部署到月球表面，两者都携带了一系列探测仪器，探测该地区的地质特征，并进行了生物实验。1月15日，“嫦娥四号”上搭载的生物科普试验载荷发布了最新试验照片，显示试验搭载的棉花种子克服月球低重力、强辐射、高温差等严峻环境考验，长出了嫩芽，这是人类在另一个星球上创造的生命奇迹。

由于月球背面不像正面那样平坦，着陆区的选择及精准着陆是个难题。“嫦娥四号”成功着陆于从未实地探测过的处女地，实现了人类探测器首次月背软着陆和巡视勘察，首次月背与地球的中继通信，开启了人类月球探测新篇章，取得了突破性发现，同时可以填补射电天文领域在低频观测段的空白。“嫦娥四号”将我国航天器制导、导航与控制技术提升到了新的高度。此外，“玉兔2号”还打破尘封49年的世界纪录，成为人类在月球上工作时间最长的月球探测器。

首次验证远距离双场量子密钥分发

限于通信光纤的损耗和探测器的噪声等原因，量子密钥分发系统通常只能在100公里内获得较高成码率。目前最远成码距离是潘建伟团队于2016年实验实现的404公里。

2019年，中国的“量子团队”再次刷新了自己创造的世界纪录。有一种新型的量子密钥分发方案——双场量子密钥分发方案，巧妙地利用单光子干涉的特性，让量子密钥分发的成码率在长距离也维持较高水平。2019年，中国科学技术大学潘建伟教授等科学家在300公里真实环境的光纤中完成了双场量子密钥分发实验。成果在2019年9月正式发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上。

这种双场量子密钥好比双胞胎携手将成码率大大提高，基于“发送—不发送”的双场量子密钥分发方案，大大提高了对相位噪声的容忍能力和安全性。在现实环境下相位剧烈变化的300公里光纤信道上，实现了双场量子密钥分发。该方案还验证了700公里以上光纤远距离量子密钥分发的可行性，有望成为新一代远距离城际量子密钥分发的基础，被业内专家评论为“实用双场量子密钥分发的重要里程碑”。

科创板鸣锣开市

2019年7月22日上午9时30分，伴随开市锣声的响起，首批25只科创板股票开始在上海证券交易所交易，科创板正式开市。中国资本市场由此向科技创新企业开放大门。在未来国际科技实力竞争中，科创板将成为我国“硬科技”企业持续补充后续能量的“大粮仓”。

科创板作为新设的增量板块，重点支持高新技术产业和战略性新兴产业。面向新一代信息技术、新材料、生物和高端装备制造四大领域。设立科创板并首次在中国股票市场引入注册制，被普遍认为是中国A股市场设立以来，发行上市制度方面最为重大的变革。科创板承载着各方对资本市场在推进科技创新及经济转型发展中的殷切期望。

放眼国际，从美国资本市场的历史看，科技产业的崛起和资本市场的发展密切相关。20世纪70年代，纳斯达克的创建成功对接了新兴行业的科技创新，而美国也由此成为超级大国。有评论认为，科创板开市，将吸引更多风险资本，撬动科创产业发展，为中国迈向高质量发展注入澎湃动力。总之，这是中国资本市场的历史性时刻。

“雪龙2”号极地科考破冰船首航

“雪龙2”号极地考察船是中国第一艘自主建造的极地科学考察破冰船，于2019年7月交付使用。这是全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船，能够在1.5米厚冰环境中连续破冰航行，并装备有国际先进的海洋调查和观测设备，能在极地冰区海洋开展物理海洋、海洋化学、生物多样性调查等科学考察，填补了我国在极地科考重大装备领域的空白。

“雪龙2”号船长122.5米，宽22.3米，吃水7.85米，吃水排水量约13990吨，航速12节至15节，续航力2万海里，自持力60天，载员90人，是一艘满足无限航区要求、具备全球航行能力，能够在极区大洋安全航行的具备国际先进水平的极地科学考察破冰船。作为一艘破冰船，“雪龙2”号的破冰能力引人瞩目，它艏向破冰能持续破1.5米冰加0.2米雪，艉向破冰可在20米当年冰冰脊（含4米堆积层）中不被卡住。

2019年10月15日，伴随一声长鸣，“雪龙2”号从深圳启航，开启中国第36次南极科考之旅。作为又一国之重器，“雪龙2”号与“雪龙”号携手“双龙探极”，结束了我国长期单船开展极地考察的历史，揭开中国南极科考新的一页。进入南极冰区后，“雪龙2”号大显身手，它破冰冲锋在前，一路护航“雪龙”号抵达南极近岸陆缘固定冰区域，圆满完成了在中山站附近的卸貨任务，进行补给和人员轮换后，随后进行南大洋的宇航员海综合考察和长城站考察，预计2020年3月回国。

开发出全球首款类脑芯片

2019年8月1日，清华大学开发出的全球首款异构融合类脑计算芯片登上了《自然》杂志的封面。该芯片结合了类脑计算和基于计算机科学的机器学习，这种融合技术有望提升各个系统的能力，促进人工通用智能的研究和发展。原则上，一个人工通用智能系统可以执行人类能够完成的绝大多数任务。

发展人工通用智能的方法主要有两种：一种是以神经科学为基础，尽量模拟人类大脑；另一种是以计算机科学为导向，让计算机运行机器学习算法。然而，由于两套系统使用的平台各不相同且互不兼容，极大地限制了人工通用智能的发展。而此次诞生的新型芯片，巧妙地融合了两条路线，也因此被命名为“天机芯”。一辆由该芯片驱动的自动驾驶自行车可实现自平衡、动态感知、目标探测、跟踪、自动避障、过障、语音理解、自主决策等功能，展现了未来的人工智能平台的潜力。

天机芯片是中国完全自主研发的技术成果，其中的异构融合思路由项目研究团队首先提出。在人工智能和芯片这两大热门前沿领域，中国科学家再次夺得一席之地。

国产“人工心脏”取得突破

心力衰竭是全球唯一呈增长趋势的心脏疾病，是诸多类型心血管病的终末期表现。目前，全世界约有8000万心衰患者，中国心衰患者至少有1600万。对于终末期心衰，传统治疗转归差、死亡率高。传统的心脏移植虽然能挽救病人，但心脏供体严重匮乏，远远无法满足患者需求。同时，终末期心衰的治疗和护理耗费了大量的资源，是全球性社会医疗卫生难题。

人工心脏被誉为“医疗器械皇冠上的宝石”，是治疗终末期或重症心力衰竭患者的有效手段，也是代替心脏移植的唯一有效治疗手段。人工心脏是复杂精密的医疗器械，研发经历了20世纪90年代的第一代大体积搏动血流装置、21世纪初的第二代轴流装置和最新的第三代磁悬浮装置。具有中国自主知识产权的“第三代全磁悬浮人工心脏”，能够让人工心脏的轴承在无接触的空中旋转，可从根本上解决创口感染难题，极大提高泵效率和安全性，减轻对血液成分的破坏，明显减少出血和血栓事件的发生，属于世界上最先进的人工心脏。

2019年，国内首款人工心脏（植入式左心室辅助系统EVAHEART I）获批上市。作为心力衰竭救治的有效方法，人工心脏推动了中国高端医疗器械领域的进步，为心衰患者带来福音。

大兴国际机场创多项“世界之最”

2019年9月25日，一座超大型国际级航空枢纽落成并投入运营，这就是被英国《卫报》称为“新世界七大奇迹之首”的北京大兴国际机场。它像一只欲振翅高飞的金色凤凰，傲然立于京南广袤的大地。

大兴国际机场采用放射状六角星布局，巧妙融合了5条指廊、82个登机口，使旅客从航站楼中心步行到任何一个登机口的时间不超过8分钟，实现超大规模的人员和飞机架次吞吐量。预计到2050年，机场将所有预留控制用地完全建设后，旅客吞吐量可达1.3亿人次、飞机起降为103万架次。

大兴国际机场拥有的多项“中国技术”创下诸多“世界之最”。比如，占地面积140万平方米，是世界上规模最大的单体航站楼。机场屋顶采用不规则的钢结构，总投影面积达到36万平方米，最大直径超过1.1公里，抗震设防烈度达到8度，是全球最大的单体隔震建筑。为了实现超强的隔震，整个航站楼使用了1320套隔震装置，每个隔震装置直径从1200毫米至1500毫米不等，还有粘滞阻尼器100多条。再比如，航站楼的屋顶是一个18万平方米的全天窗结构，一共使用了1.28万块玻璃，构成了一个自由曲面的屋顶，其中，8000块屋顶玻璃中没有两块是一样的，工程人员精确对每块玻璃的三维坐标进行定位施工，难度堪称世界之最。此外，大兴国际机场还首次实现高铁下穿航站楼和双进双出的模式，也是智能化程度最高的机场，广泛应用了各项智慧型新技术。

首艘国产航母“山东号”服役

中国第一艘国产航空母舰“山东号”12月17日下午在海南军港交付海军，习近平出席交接入列儀式。至此，中国第二艘、国产首艘航母正式成为精武强兵保和平的大国重器，开始守护万里海疆。

航空母舰是现代科技的集大成者，其研发制造彰显了一国的综合科技实力。中国国产航母可谓举世瞩目，从建造决策阶段就备受关注。“山东号”是中国自主设计、研发、建造的一艘航空母舰，比起“辽宁号”有不少改进，型号为002型。

“山东号”有3个足球场长，使用常规动力推进，将搭载歼-15B战斗机以及其他型号舰载机。甲板设计经过优化，扩大了飞行甲板面积，可停放更多舰载机。“山东号”的滑跃甲板的角度也比“辽宁号”低两度，这样更加省油。另外，“山东号”的内部舱室、机库、电子系统、弹药升降机、舰载武器等均优化了设计，提升了战力。

航母的设计制造较为复杂，体现了一个国家的工业能力和科技水准。“山东号”顺利完成建造、海试，正式交付海军，堪称中国海军建设的一个重要里程碑。

“长征五号”火箭成功复出

2019年最荡气回肠的“硬核”科技成就无疑是“长征五号”遥三运载火箭（以下简称“长五”）成功发射。12月27日20时45分，海南文昌航天发射场，被昵称为“胖五”的“长五”火箭冲天而起，直上九霄，成功地把“实践二十号”卫星顺利送入预定轨道，中国推力最大的火箭终于“王者归来”，一扫发射失利两年多来淤积的郁闷。

“长五”是中国现役起飞质量最大、芯级直径最粗、运载能力最强的运载火箭，身高57米，起飞重量达870吨。它的近地轨道最大有效载荷25吨，相当于一次将16辆小汽车送入太空。此次任务的成功，是实现未来探月工程三期、首次火星探测任务、载人航天等国家重大科技专项和重大工程的重要基础和前提保障。

“长五”首次采用5米大直径箭体结构、全新活动发射平台、三型高性能环保型火箭发动机等大量新技术，新技术比例达92%以上，许多重要的性能参数成倍提高。技术跨度大、研制难度大，挑战空前。研制队伍迎难而上、攻坚克难、勇于创新，突破了以大直径箭体结构设计制造与试验、三型大推力发动机等为代表的12大类247项关键技术，解决了复杂力热环境、大质量多干扰分离、大推力火箭发动机燃烧不稳定抑制及低温POGO抑制等世界性难题，掌握了一批具有自主知识产权的新技术，其运载能力、运载效率等重要性能指标均居世界前列。

京张高铁开世界智能铁路之先河

2019年12月30日，由北京驶向张家口的京张高铁全线开通。京张高铁在全球铁路建设中首次全线、全专业采用BIM技术，实现从勘察设计、施工到运维全生命周期的数字化、智能化管理。京张高铁首次采用时速300～350公里高速铁路自动驾驶技术（CTCS+ATO），具备车站自动发车、区间自动运行、车站自动停车、车门自动开门、车门站台门联动5大功能。该技术在世界上尚属空白，可以有效提高运输能力、降低运行能耗、提高旅客舒适度、减轻司机劳动强度，是高速铁路列控系统智能化的重要标志，对保持我国高速铁路列控技术的国际先进水平具有重要的意义。

其中，八达岭长城站位于地下102米、占地39800平方米，是世界上埋深最深、规模最大的暗挖地下高铁车站，也是人类建设史上少有的挑战。在八达岭长城脚下，新旧两条京张铁路穿越百年时空，在这里交汇。从立志摆脱“东亚病夫”屈辱修建的“争气路”，到引领智能高铁的“先行者”，从时速35公里到350公里，京张线见证着一个国家的创新飞跃。