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【X射線脈沖星導(dǎo)航】

脈沖星是大質(zhì)量恒星演化、塌縮、超新星爆發(fā)的遺跡，是一種具有超高溫、超高壓、超高密度、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超強(qiáng)電場(chǎng)和超強(qiáng)引力場(chǎng)等極端物理?xiàng)l件的天體，其典型半徑約為10km，而質(zhì)量卻與太陽(yáng)相當(dāng)，核心密度達(dá)到1014g/cm³。脈沖星屬于高速自轉(zhuǎn)的中子星，其自轉(zhuǎn)軸與磁極軸之間有一個(gè)夾角，兩個(gè)磁極各有一個(gè)輻射波束。當(dāng)星體自轉(zhuǎn)且磁極波束掃過(guò)安裝在地面或航天器上的探測(cè)設(shè)備時(shí)，探測(cè)設(shè)備就能接收到一個(gè)脈沖信號(hào)。其自轉(zhuǎn)周期范圍一般為1.6ms～8.5s，具有極其穩(wěn)定的周期，尤其是毫秒脈沖星的自轉(zhuǎn)周期變化率達(dá)到10-19～10-21，被譽(yù)為自然界最精準(zhǔn)的天文時(shí)鐘。

脈沖星在射電、紅外、可見(jiàn)光、紫外、X射線和γ射線等電磁波頻段產(chǎn)生信號(hào)輻射。通常把在射電頻段上輻射信號(hào)的脈沖星叫做射電脈沖星，把在X射線頻段上輻射信號(hào)的脈沖星叫做X射線脈沖星。X射線屬于高能光子，集中了脈沖星絕大部分能量，易于小型化設(shè)備探測(cè)與處理，但難于穿過(guò)地球稠密大氣層，只能在地球大氣層外空間觀測(cè)到。

1967年，英國(guó)劍橋大學(xué)T.Hewish教授及其學(xué)生J.Bell博士發(fā)現(xiàn)第一顆射電脈沖星。1971年，美國(guó)X射線天文衛(wèi)星Uhuru首次探測(cè)到脈沖星輻射的X射線信號(hào)。已發(fā)現(xiàn)和編目的脈沖星達(dá)到2000多顆。

X射線脈沖星導(dǎo)航是在航天器上安裝X射線探測(cè)器，探測(cè)脈沖星輻射的X射線光子，測(cè)量光子到達(dá)時(shí)間和提取脈沖星影像信息，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的信號(hào)和數(shù)據(jù)處理，航天器自主確定軌道、時(shí)間和姿態(tài)等導(dǎo)航參數(shù)的過(guò)程。其基本原理是以同一個(gè)脈沖信號(hào)到達(dá)太陽(yáng)系質(zhì)心的時(shí)間與到達(dá)航天器的時(shí)間差為觀測(cè)量，構(gòu)造X射線脈沖星導(dǎo)航測(cè)量方程；該方程有4個(gè)未知數(shù)，包括3個(gè)位置坐標(biāo)分量和1個(gè)時(shí)鐘偏差量；通過(guò)同時(shí)探測(cè)4顆脈沖星，或每個(gè)弧段觀測(cè)1顆脈沖星并結(jié)合航天器軌道動(dòng)力學(xué)模型，求解4個(gè)未知數(shù)，實(shí)現(xiàn)航天器自主導(dǎo)航。

【引力波】

2月11日，美國(guó)加州理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院以及“激光干涉引力波天文臺(tái)”的研究人員宣布，LIGO探測(cè)器在2015年9月14日探測(cè)到來(lái)自于13億光年以外兩個(gè)黑洞合并的引力波信號(hào)GW150914，證明了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言中的引力波。這是一個(gè)震驚世界的大發(fā)現(xiàn)。

在廣義相對(duì)論中有一個(gè)重要預(yù)言，即大質(zhì)量天體發(fā)生碰撞、超新星爆發(fā)等極端宇宙事件會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的引力波。它是一種時(shí)空漣漪，就像波一樣傳遞開(kāi)來(lái)。這代表著一種全新的宇宙觀：時(shí)空是相互交織的、動(dòng)態(tài)的，可以伸展、收縮、震動(dòng)。這100年來(lái)，科學(xué)家一直在尋找引力波，但都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。而在廣義相對(duì)論發(fā)表近100年后，科學(xué)家終于證實(shí)了它的存在，這也給黑洞的存在提供了最直接的證據(jù)。

引力波的發(fā)現(xiàn)之所以轟動(dòng)全球，并不僅僅因?yàn)樗鼨z驗(yàn)了愛(ài)因斯坦的預(yù)言是否正確。探測(cè)引力波將有助于探測(cè)宇宙中情況最為極端的角落——黑洞的視界、超新星的最深處、中子星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)——那些常規(guī)望遠(yuǎn)鏡完全無(wú)法接近的區(qū)域。中國(guó)的科學(xué)家在回答是否有必要繼續(xù)建設(shè)引力波探測(cè)基地并推動(dòng)與此有關(guān)的理論研究時(shí)，答案也是肯定的。因?yàn)椋鼘⒆屓祟?lèi)的天文學(xué)研究進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。

【國(guó)家基因庫(kù)】

國(guó)家基因庫(kù)是服務(wù)于國(guó)家戰(zhàn)略的國(guó)家級(jí)公益性創(chuàng)新科研及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，是我國(guó)唯一一個(gè)獲批籌建的國(guó)家基因庫(kù)。為存儲(chǔ)、管理、利用好遺傳資源，為我國(guó)生物技術(shù)和生命經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐平臺(tái)。

2011年10月由國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)、財(cái)政部、工業(yè)和信息化部、國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)四部委批復(fù)，并由深圳華大基因研究院組建及運(yùn)營(yíng)深圳國(guó)家基因庫(kù)。深圳國(guó)家基因庫(kù)基地位于深圳市大鵬新區(qū)“禾塘仔”地塊，建設(shè)規(guī)模約116000平米，分兩期建成。

華大基因方面表示，國(guó)家基因庫(kù)將結(jié)合國(guó)際發(fā)展新動(dòng)向，形成“三庫(kù)兩平臺(tái)”的結(jié)構(gòu)，形成從資源到科研、產(chǎn)業(yè)的全貫穿全覆蓋模式，實(shí)現(xiàn)大資源、大數(shù)據(jù)、大科學(xué)、大產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動(dòng)。其中，“三庫(kù)”由貫穿全生命周期的基因信息數(shù)據(jù)庫(kù)、生物樣本資源庫(kù)和生物活體庫(kù)組成，“兩平臺(tái)”為數(shù)字化平臺(tái)、合成與編輯平臺(tái)。通過(guò)搭建基因資源挖掘的基礎(chǔ)性支撐平臺(tái)，以具備對(duì)海量生物資源的存、讀、懂、寫(xiě)、用能力為基礎(chǔ)，構(gòu)建起檢測(cè)、管理、認(rèn)證、基礎(chǔ)應(yīng)用體系，促進(jìn)基因組學(xué)在精準(zhǔn)醫(yī)療、農(nóng)業(yè)育種、海洋開(kāi)發(fā)、微生物應(yīng)用等方面的前沿探索與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品和新模式。

【量子通訊衛(wèi)星】

量子通訊衛(wèi)星是一種傳輸高效的通信衛(wèi)星，徹底杜絕間諜竊聽(tīng)及破解的保密通信技術(shù)，抗衡外國(guó)的網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御能力。

量子信號(hào)從地面上發(fā)射并穿透大氣層一衛(wèi)星接收到量子信號(hào)并按需要將其轉(zhuǎn)發(fā)到另一特定衛(wèi)星一量子信號(hào)從該特定衛(wèi)星上再次穿透大氣層到達(dá)地球某個(gè)角落的指定接收地點(diǎn)。

量子衛(wèi)星是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一，其主要科學(xué)目標(biāo)是借助衛(wèi)星平臺(tái)，進(jìn)行星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，以期在空間量子通信實(shí)用化方面取得重大突破；在空間尺度進(jìn)行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展空間尺度量子力學(xué)完備性檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)研究。

8月，中國(guó)科學(xué)家將發(fā)射世界首顆“量子衛(wèi)星”，這有朝一日或許有助于建立一個(gè)極其安全的全球通信網(wǎng)絡(luò)。全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星被正式命名為“墨子號(hào)”。

8月16日01時(shí)40分，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)主導(dǎo)研制的世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空?！澳犹?hào)”是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)中首批確定立項(xiàng)研制的4顆科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一，它的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，不僅將助力于我國(guó)廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，服務(wù)于國(guó)家信息安全，還將開(kāi)展對(duì)量子力學(xué)基本問(wèn)題的空間尺度實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，加深人類(lèi)對(duì)量子力學(xué)自身的理解。endprint