科技成果

NASA建造先進的對地觀測微波輻射計

“土壤水分有源-無源”探測器概念圖

中國航天網2013年6月19日消息，據NASA 網站近日報道，一支NASA 團隊提交了一臺新型微波輻射計（Microwave Radiomete），用于測量電磁輻射密度及特定的微波（L-BAND），它是對地觀測衛星的信號處理系統，由NASA 戈達德航天飛行中心研制。它現已被運輸到NASA 噴氣推進實驗室（JPL），并與新造的合成孔徑雷達系統一起集成到該實驗室的“土壤水分有源-無源”（Soil Moisture Active-Passive，SMAP）探測器上，它計劃于2014年底發射，將使用這兩臺儀器測繪全球的土壤水分含量數據，以建造氣象模型，能使科學家了解全球土壤水分含量的能力，以便監視和預測干旱情況，并將填補科學家在了解水循環中的空白。傳統輻射計通過大帶寬及長時間間隔測量，然后取加和平均值的辦法測量信號功率，以處理微波輻射的波動。但新型微波輻射計將把時間間隔分割得更小，使探測人為射頻干擾（RFI）信號更簡單，它通過及時截取信號，可除掉干擾信號，并將優質信號留給科學家。

鐵電石墨烯系統將改進信息處理方式

據中國國防科技信息網站2013年6月25日消息，美國麻省理工學院（MIT）開發出一個新系統，系統由用于數據存儲的鐵電材料和具有超常電子和機械特性的二維碳材料石墨烯組成。此項合成技術最終會用于計算機和數據存儲芯片，使芯片在一定面積內可容納更多部件，運行速度更快，功耗更少。此新發明已經發表在《應用物理快報》上，它將為在鐵電存儲器上高速讀寫電子數據提供一種新方法。該項目得到美國國家科學基金會和空軍科學研究辦公室的支持。

韓國開發出能拍攝160°的廣角相機

據中國科技部網站2013年5月31日消息，韓國光州科學技術學院（GIST）信息機電工學系宋英民博士開發出了模擬昆蟲眼睛的超廣角數碼相機。這款相機擁有180個橡膠樹脂制造的鏡頭，具有像彈簧一樣能夠伸展的圖像遙感器，整體呈半球形狀，它像昆蟲的眼睛一樣，可以清晰拍攝-80°～80°方位的影像。預計該相機將被用于無人飛行器（MAVs）或超小型光學內窺鏡。

科技成果

神舟-10航天員首次太空授課成功

據中國航天網2013年6月20日報道，中國首次太空授課活動于當日上午在天宮-1成功舉行，神舟-10女航天員王亞平為主講人，聶海勝輔助授課，張曉光擔任攝像師。此次太空授課活動由中國載人航天工程辦公室、教育部、中國科協共同主辦。在大約40分鐘的授課中，航天員進行了質量測量、單擺運動、陀螺運動、水膜和水球等5個基礎物理實驗，展示了失重環境下物體運動特性、液體表面張力特性等物理現象。此外，還講解了實驗背后的物理原理，并通過視頻通話與地面課堂師生進行互動交流。地面課堂設在位于北京市海淀區的中國人民大學附屬中學，具備與神舟-10航天員雙向音視頻通話互動的能力。包括少數民族學生、進城務工人員隨遷子女及港澳臺地區學生代表在內的330余名中小學生參加了地面課堂活動，全國8萬余所中學6000余萬名師生通過電視直播同步收看。此次太空授課取得成功，也得益于2012年7月建成的、應用我國天鏈1號數據中繼衛星的載人航天天基測控網（可覆蓋全球）。此外，為保證天地傳輸圖像和聲音的質量，提高授課品質，空間實驗室系統和飛船系統的設計師們還把在軌通話的覆蓋率擴大、時段增長，并將航天員的話音頭戴機從原來的有線更換成了無線，便于航天員在進行翻滾和演示等動作時不受電線干擾。

高分一號衛星首批影像圖發布

據中國航天網報道，2013年6月6日，國家國防科工局對外公布了國家重大科技專項高分辨率對地觀測系統的首發星——高分一號衛星的首批影像圖，其中包括2m 全色、8m 多光譜、2m 全色與8m多光譜融合、16m 多光譜4類，涉及北京、上海、銀川、大同4個城市，共計13張圖片。這些圖片影像清晰，層次分明，信息豐富，體現了高分一號衛星多模式同時工作的能力。高分一號衛星于2013年4月28日首次開機成像并下傳數據，中國科學院準時捕獲并成功接收了全部數據，中國航天科技集團公司所屬中國資源衛星應用中心對所獲取的原始數據進行了處理。截至目前，高分一號衛星已經獲取并處理了160多條（軌道）影像數據，試生產2m 全色／8m多光譜圖片2 萬余張，16 m 多光譜寬覆蓋圖片近5000張。高分一號的后續任務還將開展地面系統定標和幾何精校正等工作，并將于2013年7月中旬正式轉入應用測試工作。

神舟-10搭載的中藥材種子飛天歸來

這顆太空荷花的種子曾在神舟-4飛船上搭載

據中新網2013年7月3日消息，隨著神舟-10飛船的返回，由承德一家醫藥企業搭載的50g中藥材種子（關黃柏和北蒼術）飛天歸來。據專家分析，中藥材種子實現太空搭載以后，可縮短它的生長周期，并幫助提高其有效成分。據悉，在太空強輻射、微重力、高真空的宇宙環境下，植物種子基因會發生變異。多年的實踐證明，太空小麥、太空棉和太空荷花等農作物的產量和質量的確優于普通品種。藥用植物的航天育種不僅能解決本地企業的原料危機，還可為其他地方提供優質原料保障，不僅經濟價值高，還能通過高新技術的擴大種植起到保護名貴野生藥材，甚至是保護整個生態的作用。近期，該藥企將對這50g太空中藥材種子進行培育、篩選、鑒定，從中選出合格的太空種子進行試種，這一周期大約需要4到6年。

美國發現石墨烯優越的潤滑和保護性能

據中國科技部網站2013年6月4日消息，近日，美國阿貢國家實驗室科學家Anirudha Sumant和Ali Erdemir領導的研究小組發現，在鋼材的接觸表面吸附上一層石墨烯，將大幅減小其摩擦系數和磨損率，并能有效防止其生銹。這一工序成本很低、操作簡單，只需把含有少量石墨烯的溶液滴到兩個接觸面之間即可。隨著接觸面之間的相對運動，石墨烯會均勻并且牢牢地附著在整個接觸表面。長期以來，工業上用的潤滑劑主要有兩種：油質潤滑劑和固體潤滑劑，它們都有成本高、使用條件苛刻、更換麻煩、產生廢物污染環境等問題。石墨烯潤滑劑可解決這些問題。研究小組估計，如石墨烯潤滑劑得到廣泛應用，僅節能一項就能每年為美國挽回24．6億度電能的損失。這一發現的論文發表在2013年4月出版的《碳》雜志第54期上。

3D 打印可制作沙粒大小的鋰離子微電池

據中國國防科技信息網站2013年6月20日消息，3D 打印微電池可為從醫藥到通信等多個領域的器件提供電能，也可為需要小型電池的實驗室應用提供電能。為制作微電池，哈佛大學和伊利諾伊大學香檳分校的研究團隊，精確打印了交錯堆疊的微電池電極，每個電極比人頭發直徑還小。近年來，工程師發明了許多小型設備，包括醫療植入物、類似昆蟲的飛行機器人、可安裝在眼鏡上的微型攝像頭和麥克風，但通常供電電池的體積與它們一樣或者更大，限制了這些設備向更小尺寸發展。該聯合研究小組第一次演示了3D 打印電池的能力。研究人員意識到，如果他們能制作成堆的緊密交錯的超薄電極，就能產生更多的電能。為此，他們選用了3D 打印技術，3D 打印機依照計算機三維圖紙，一層層連續沉淀“油墨”材料，從零開始制作出物理物體，就像疊加撲克牌一樣。該技術可用于一系列領域，從牙科實驗室生產牙冠到航空航天、汽車和消費品領域的快速成型。劉易斯集團公司大幅擴展了3D 打印的能力，他們設計了可廣泛使用的功能性油墨，使油墨具有一定用途的化學和電氣性能。該公司利用這種油墨及專用3D 打印機，制作出了具有電子、光學、機械或生物學屬性的精密結構。

加拿大D-Wave系統公司與NASA 聯合打造量子計算機實驗室

據中國科技部網2013年6月28日 消息，加拿大D-Wave系統公司近日宣布，其最新開發的量子計算機（512-qubit，D-Wave Two）將安裝在NASA新建的量子人工智能實驗室。該實驗室是NASA、谷歌公司及大學太空研究協會（Universities Space Research Association，USRA）共同建立的，隸屬于NASA 艾姆斯研究中心。大學太空研究協會將邀請全世界的科研人員分享機時，共同研究量子計算機如何提高機器學習效率。另外，上述三家機構的科研人員還希望利用該量子計算機解決有關網絡搜索、語音識別、規劃和調度、搜索系外行星，以及支持任務控制中心運營等方面的復雜問題。“D-Wave Two”量子計算機是D-Wave系統公司的旗艦產品，配以新型超導處理器，極大提升了計算速度。據報道，其運算速度比搭載英特爾處理器的普通計算機快1．1萬倍。D-Wave系統公司成立于1999年，旨在整合物理和計算機科學新發現形成計算方法的新突破，擁有諸多國際知名投資公司。

英國開發引力波探測光學觀測裝置

LISA 星座概念圖

據中國國防科技信息網站2013年6月13日消息，激光干涉儀太空天線（The Laser Interferometer Space Antenna，LISA）任務，由ESA 牽頭，參與者有NASA、英國、法國、德國、意大利、荷蘭、西班牙和瑞士的航天公司或研究所，旨在驗證未來觀測引力波（gravitational wave）所需的新技術，引力波觀測可用于跟蹤黑洞的形成、生長和合并的歷程，將補充人類對宇宙演化的認知。引力波由坍塌的雙星系統及大質量黑洞產生。對太空中自由漂浮物體軌道的任何影響都是外部吸引力造成的結果，而LISA 任務將驗證測量此引力影響的超高精度技術。LISA 由歐洲航空航天防務集團（EADS）阿斯特留姆公司制造，英國SciSys有限公司研發其星載軟件，該任務中的光學觀測裝置（optical bench）由英國格拉斯哥大學的引力研究所（IGR）建造。此項任務將于2015年發射。

德國OLED 彩色化技術取得新突破

據中國科技部網站2013年6月3日消息，有機發光二極管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）具有自發光的特性，亮度和可視度高，電壓需求低且省電效率高，加上反應快、重量輕、厚度薄等優點，應用范圍已逐漸由數碼相機取景器、便攜式投影儀、數據眼鏡等小型屏幕擴展至超薄電視的顯示屏，被視為21世紀最具前景的產品之一。全彩色化技術是檢驗OLED顯示器是否具有市場競爭力的重要標志。德國弗朗霍夫有機物、材料和電子設備研究所（COMEDD）與VON ARDENNE 設備公司合作研發出一種新技術，使紅藍綠三色OLED 元件獨立發光，產生真彩色，自發光效率最高可達100%，生產出了無須使用彩色濾光片的OLED 微型顯示屏。此項技術將使手機、數碼相機等電器的用戶獲益，因為其顯示屏的彩顯耗電量低，能夠延長通話、拍照和網頁瀏覽功能的使用時間。

日本開發高耐久性燃料電池

據中國科技部網站2013年6月5日消息，最近日本九州大學的一個研究組宣布成功開發了可用于電動汽車和家電產品的新型燃料電池，該成果已發表在2013年5月3日的電子版英文雜志《科學報告》上。新型燃料電池比原有燃料電池的耐久性提高了約100倍，成本也降低了約1／3。研究組發現，燃料電池作為利用氫和氧發生化學反應產生電流的設備，其反應溫度的升高會提高發電效率，經過40萬次的實驗與原有燃料電池進行比對，確認其耐久性提高了100倍。由于新型燃料電池減少了貴金屬鉑的用量，因而大幅度降低了制造成本。

日本研發出不使用光的新型“激光”

中國國防科技信息網站2013年6月28日消息，日本國立信息學研究所山本喜久教授領導的研究小組成功研發出不使用光的新型“激光”（Laser）。研究小組利用電子空穴之間相互吸引爭奪的“激發粒子”代替光波，通過粒子的作用激發產生“激光”。新型“激光”所需的電力為傳統激光的百分之一以下。這種新型“激光”可作為大規模集成電路（LSI）中信息傳遞的媒介，使用這種“激光”媒介的大規模集成電路的功耗可以做得很小。研究小組在特殊構造的半導體端子中，使電磁波與“激發粒子”相互共振，產生了新型“激光”。此項研究成果發表于英國《自然》科學期刊。此次，日本國立信息學研究所研發出的新型“激光”，為集成電路的信號傳導探索了一條新路，并且對今后電子設備的節能具有重要的意義。

韓國三星率先研發成功第五代移動通信核心技術

據中國科技部網站2013年6月5日消息，韓國三星電子公司近日對外宣布成功研發了第五代移動通信技術（Fifth Generation，5G）環境下的數據收發核心技術，這在全球范圍內尚屬首例，率先開創了新一代移動通信技術的新局面。數據顯示，5G 通信下手機的無線下載速度最快可達3686Mbit／s，比第四代移動通信技術（準4G）的75 Mbit／s快數十倍。截至目前，已研發出世界上最快的無線通信技術的三星公司，表示將在2020年前實現5G 通信的商用化，預計與5G 相關的國際通信標準及服務等也將在韓國率先問世。

韓國第四代放射光加速器開工建設

據中國科技部網站2013年6月4日消息，近日，韓國浦項加速器研究所的“夢想光工廠”——第四代放射光加速器（PAL-XFEL）項目正式宣告開工建設。該項目能夠制造出像雷達一樣傳向遠方而不擴散的0．1nm 波長的X 光，激光能源為10GeV，亮度將是第三代放射光加速器所制造出的光線亮度的100億倍。利用這樣的放射光，可以輕松觀察到僅相當于頭發絲的幾十萬分之一的細微物質內部運動，還可以連續拍攝僅用不到數十萬分之一秒的分子結合或分離的情況，并將其制作成視頻資料。它不僅將是一臺放大倍數巨大的顯微鏡，還將是一臺攝像機。據悉，現在只有美國和日本擁有這一性能的放射光加速器。如果該第四代放射光加速器能夠按照計劃在2014年年末竣工，韓國將成為第三個擁有這一設備的國家，屆時將制造出比太陽光還要亮得多的光線。