2021年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展（上）

主題闡釋

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。放眼古今中外，人類(lèi)社會(huì)的每一項(xiàng)進(jìn)步，都伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。尤其是現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，為社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展和人類(lèi)的文明開(kāi)辟了更廣闊的空間，有力地推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。

2022年2月28日，科學(xué)技術(shù)部高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）發(fā)布了2021年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。這十大進(jìn)展是我國(guó)重大基礎(chǔ)研究的最新科學(xué)進(jìn)展和重要研究成果。

科學(xué)進(jìn)展

火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功著陸火星

2021年5月15日7時(shí)18分，天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)取得成功。任務(wù)采用了“氣動(dòng)減速——傘降減速——?jiǎng)恿p速——著陸緩沖”四級(jí)串聯(lián)減速技術(shù)路線(xiàn)，建立了設(shè)計(jì)迭代改進(jìn)流程和多學(xué)科綜合優(yōu)化方法，提高了系統(tǒng)應(yīng)對(duì)故障工況和進(jìn)入條件極限拉偏下的安全著陸能力。

入選理由

天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器著陸火星，是我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)地外行星著陸，實(shí)現(xiàn)了從地月系到行星際的跨越，在火星上首次留下中國(guó)人的印跡，使我國(guó)成為第二個(gè)成功著陸火星的國(guó)家，是我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的又一具有里程碑意義的進(jìn)展。

素材解讀

科技創(chuàng)新是中國(guó)人肩負(fù)的時(shí)代使命。火星探測(cè)風(fēng)險(xiǎn)高、難度大，長(zhǎng)途星際飛行存在不確定性。尤其是著陸火星，面臨巨大的風(fēng)險(xiǎn)考驗(yàn)。“天問(wèn)一號(hào)”經(jīng)歷了此次探火旅程中最兇險(xiǎn)的“黑色9分鐘”成功著陸，中國(guó)航天器首登火星就毫發(fā)未損涉險(xiǎn)過(guò)關(guān)，讓人驚嘆。在“天問(wèn)一號(hào)”自主完成著陸火星的背后，凝結(jié)著航天人肩負(fù)的時(shí)代使命和為實(shí)現(xiàn)“航天夢(mèng)，強(qiáng)國(guó)夢(mèng)”偉大愿景而勇于探索的精神！

中國(guó)空間站天和核心艙成功發(fā)射，神舟十二號(hào)、十三號(hào)載人飛船成功發(fā)射并與天和核心艙成功完成對(duì)接

2021年4月29日，中國(guó)空間站天和核心艙在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，任務(wù)取得成功。6月17日，神舟十二號(hào)載人飛船發(fā)射成功，并與天和核心艙成功完成對(duì)接，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3位航天員送入太空，這是天和核心艙發(fā)射入軌后，首次與載人飛船進(jìn)行的交會(huì)對(duì)接。10月16日，神州十三號(hào)載人飛船發(fā)射成功，并采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式成功對(duì)接于天和核心艙徑向端口，順利將翟志剛、王亞平、葉光富3位航天員送入太空，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)載人飛船在太空的首次徑向交會(huì)對(duì)接。

入選理由

天和核心艙發(fā)射成功，標(biāo)志著我國(guó)空間站建造進(jìn)入全面實(shí)施階段，為后續(xù)任務(wù)展開(kāi)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。我國(guó)的載人航天飛船脫離試驗(yàn)階段，開(kāi)始實(shí)現(xiàn)太空往返常態(tài)化，標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入太空站時(shí)代。

素材解讀

科技創(chuàng)新是敢為天下先的勇氣。2022年恰逢中國(guó)航天事業(yè)發(fā)展66年，如果將這66年濃縮在一部電影里，那一定是一部分分秒秒都掀起高潮的史詩(shī)巨片。從神舟五號(hào)到神舟十三號(hào)，我國(guó)載人飛船完成了一個(gè)又一個(gè)里程碑式的飛躍，承載著中國(guó)航天人的勇氣，不畏風(fēng)雨，勇往直前。中國(guó)“航天大國(guó)”的稱(chēng)譽(yù)已是名副其實(shí)。

從二氧化碳到淀粉的人工合成

中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所馬延和等報(bào)道了由11步核心反應(yīng)組成的人工淀粉合成途徑（簡(jiǎn)稱(chēng)ASAP），該途徑在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了從二氧化碳和氫氣到淀粉分子的人工全合成。

入選理由

淀粉是糧食最主要的組分，也是重要的工業(yè)原料。該成果不依賴(lài)植物光合作用，通過(guò)從頭設(shè)計(jì)二氧化碳到淀粉合成的非自然途徑，采用模塊化反應(yīng)適配與蛋白質(zhì)工程手段，解決了計(jì)算機(jī)途徑熱力學(xué)匹配、代謝流平衡以及副產(chǎn)物抑制等問(wèn)題，克服了人工途徑組裝與級(jí)聯(lián)反應(yīng)進(jìn)化等難題，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的人工全合成。

素材解讀

以科技服務(wù)人類(lèi)，用科技改變生活。我國(guó)科學(xué)家用二氧化碳合成淀粉，就如同“喝西北風(fēng)”能填飽肚子，這種只能出現(xiàn)在科幻電影中的想法，沒(méi)想到在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中成真了！如果未來(lái)二氧化碳人工合成淀粉的系統(tǒng)過(guò)程成本能夠降低到與農(nóng)業(yè)種植相比具有經(jīng)濟(jì)可行性，那么將會(huì)節(jié)約九成以上的耕地和淡水資源，而且能夠避免農(nóng)藥、化肥等對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，推動(dòng)形成可持續(xù)的生物基社會(huì)，提高人類(lèi)糧食安全水平。與此同時(shí)，ASAP為推進(jìn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線(xiàn)提供了一種新思路，對(duì)于解決全球氣候變暖這一重大課題具有非常重要的意義。

嫦娥五號(hào)月球樣品揭示月球演化奧秘

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李獻(xiàn)華、楊蔚、胡森、林楊挺和中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李春來(lái)等利用過(guò)去十多年來(lái)建立的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術(shù)，對(duì)嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖進(jìn)行了精確的年代學(xué)、巖石地球化學(xué)及巖漿水含量的研究。結(jié)果顯示，嫦娥五號(hào)玄武巖形成于20.30±0.04億年，確證月球的火山活動(dòng)可以持續(xù)到20億年前，比以往月球樣品限定的火山活動(dòng)延長(zhǎng)了約8億年。

入選理由

這一結(jié)果為撞擊坑定年提供了關(guān)鍵錨點(diǎn)，將大幅提高內(nèi)太陽(yáng)系星體表面撞擊坑定年的精度。研究還揭示，嫦娥五號(hào)玄武巖的月幔源區(qū)并不富含放射性生熱元素和水，排除了放射性元素提供熱源，或富含水降低熔點(diǎn)兩種月幔熔融機(jī)制，對(duì)未來(lái)的月球探測(cè)和研究提出了新的方向。

素材解讀

如今，人們對(duì)于月球的認(rèn)知早已不限于神話(huà)和傳說(shuō)。我國(guó)科學(xué)家對(duì)月球樣品的研究，更刷新了人類(lèi)對(duì)月球演化的認(rèn)知。中國(guó)的科研人員用自己的辛勤付出，向世界證實(shí)中國(guó)不會(huì)落后于任何一個(gè)國(guó)家，也讓人類(lèi)對(duì)宇宙的了解更加深刻，拓展了人類(lèi)的視野，拔高了科研高度。研究仍在繼續(xù)，相信在不久的將來(lái)，來(lái)自月球的“土”特產(chǎn)一定能幫助人類(lèi)發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于宇宙的奧秘。

揭示SARS-CoV-2逃逸抗病毒藥物機(jī)制

在生命周期中，新冠病毒的一系列轉(zhuǎn)錄復(fù)制酶組裝成“轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)合體”超分子機(jī)器，負(fù)責(zé)病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制的全過(guò)程，是開(kāi)發(fā)廣譜抗病毒藥物的核心靶點(diǎn)。清華大學(xué)婁智勇、饒子和與上海科技大學(xué)高巖等發(fā)現(xiàn)并重構(gòu)了病毒“加帽中間態(tài)復(fù)合體”“mRNA加帽復(fù)合體”和“錯(cuò)配校正復(fù)合體”，并闡明其工作機(jī)制。揭示了新冠病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制機(jī)器的完整組成形式;發(fā)現(xiàn)了病毒聚合酶的核苷轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域是催化mRNA“加帽”成熟的關(guān)鍵酶，明確了帽結(jié)構(gòu)的合成過(guò)程。

入選理由

不斷出現(xiàn)的新冠病毒突變株對(duì)當(dāng)前已有的疫苗、中和抗體等抗病毒手段提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，亟須發(fā)展能有效應(yīng)對(duì)各型突變株的廣譜藥物。本項(xiàng)科學(xué)進(jìn)展為發(fā)展新型、安全的廣譜抗病毒藥物提供了全新靶點(diǎn)，闡明了瑞德西韋等藥物效果不良的分子機(jī)制，為優(yōu)化針對(duì)聚合酶的抗病毒藥物提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。

素材解讀

從SARS非典疫情到MERS中東呼吸綜合征，再到新冠疫情，研究團(tuán)隊(duì)持續(xù)深耕，積累下豐富的研究譜系。博觀(guān)而后約取，厚積方能薄發(fā)。正是依賴(lài)于多年來(lái)在冠狀病毒研究領(lǐng)域的科研積累，面對(duì)突發(fā)的新冠疫情，團(tuán)隊(duì)才能迅速做出有價(jià)值的研究工作。認(rèn)知無(wú)止境，研究亦不止步。“對(duì)于基礎(chǔ)生物學(xué)研究而言，熱度并不是研究的驅(qū)動(dòng)力，專(zhuān)注于解決研究領(lǐng)域本身有待解決的科學(xué)問(wèn)題才是我們持續(xù)下去的原因。”婁智勇說(shuō)。