2021年度中國科學(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，人類社會的每一項進(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)，為社會生產(chǎn)力發(fā)展和人類的文明開辟了更廣闊的空間，有力地推動了經(jīng)濟(jì)和社會的發(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年度中國科學(xué)十大進(jìn)展。這十大進(jìn)展是我國重大基礎(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

火星探測任務(wù)天問一號探測器成功著陸火星

2021年5月15日7時18分，天問一號探測器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國首次火星探測任務(wù)取得成功。任務(wù)采用了“氣動減速——傘降減速——動力減速——著陸緩沖”四級串聯(lián)減速技術(shù)路線，建立了設(shè)計迭代改進(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

天問一號探測器著陸火星，是我國首次實(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人的印跡，使我國成為第二個成功著陸火星的國家，是我國航天事業(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)新是中國人肩負(fù)的時代使命?；鹦翘綔y風(fēng)險高、難度大，長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)險考驗(yàn)?！疤靻栆惶枴苯?jīng)歷了此次探火旅程中最兇險的“黑色9分鐘”成功著陸，中國航天器首登火星就毫發(fā)未損涉險過關(guān)，讓人驚嘆。在“天問一號”自主完成著陸火星的背后，凝結(jié)著航天人肩負(fù)的時代使命和為實(shí)現(xiàn)“航天夢，強(qiáng)國夢”偉大愿景而勇于探索的精神！

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

2021年4月29日，中國空間站天和核心艙在海南文昌航天發(fā)射場發(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，神舟十二號載人飛船發(fā)射成功，并與天和核心艙成功完成對接，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)行的交會對接。10月16日，神州十三號載人飛船發(fā)射成功，并采用自主快速交會對接模式成功對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)了我國載人飛船在太空的首次徑向交會對接。

入選理由

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

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巨片。從神舟五號到神舟十三號，我國載人飛船完成了一個又一個里程碑式的飛躍，承載著中國航天人的勇氣，不畏風(fēng)雨，勇往直前。中國“航天大國”的稱譽(yù)已是名副其實(shí)。

從二氧化碳到淀粉的人工合成

中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所馬延和等報道了由11步核心反應(yīng)組成的人工淀粉合成途徑（簡稱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。該成果不依賴植物光合作用，通過從頭設(shè)計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)物抑制等問題，克服了人工途徑組裝與級聯(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，用科技改變生活。我國科學(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，沒想到在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中成真了！如果未來二氧化碳人工合成淀粉的系統(tǒng)過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、化肥等對環(huán)境的負(fù)面影響，推動形成可持續(xù)的生物基社會，提高人類糧食安全水平。與此同時，ASAP為推進(jìn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線提供了一種新思路，對于解決全球氣候變暖這一重大課題具有非常重要的意義。

嫦娥五號月球樣品揭示月球演化奧秘

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李獻(xiàn)華、楊蔚、胡森、林楊挺和中國科學(xué)院國家天文臺李春來等利用過去十多年來建立的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術(shù)，對嫦娥五號月球樣品玄武巖進(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，嫦娥五號玄武巖形成于20.30±0.04億年，確證月球的火山活動可以持續(xù)到20億年前，比以往月球樣品限定的火山活動延長了約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)太陽系星體表面撞擊坑定年的精度。研究還揭示，嫦娥五號玄武巖的月幔源區(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，對未來的月球探測和研究提出了新的方向。

素材解讀

如今，人們對于月球的認(rèn)知早已不限于神話和傳說。我國科學(xué)家對月球樣品的研究，更刷新了人類對月球演化的認(rèn)知。中國的科研人員用自己的辛勤付出，向世界證實(shí)中國不會落后于任何一個國家，也讓人類對宇宙的了解更加深刻，拓展了人類的視野，拔高了科研高度。研究仍在繼續(xù)，相信在不久的將來，來自月球的“土”特產(chǎn)一定能幫助人類發(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)制的全過程，是開發(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)的合成過程。

入選理由

不斷出現(xiàn)的新冠病毒突變株對當(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)對各型突變株的廣譜藥物。本項科學(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)隊持續(xù)深耕，積累下豐富的研究譜系。博觀而后約取，厚積方能薄發(fā)。正是依賴于多年來在冠狀病毒研究領(lǐng)域的科研積累，面對突發(fā)的新冠疫情，團(tuán)隊才能迅速做出有價值的研究工作。認(rèn)知無止境，研究亦不止步。“對于基礎(chǔ)生物學(xué)研究而言，熱度并不是研究的驅(qū)動力，專注于解決研究領(lǐng)域本身有待解決的科學(xué)問題才是我們持續(xù)下去的原因?！眾渲怯抡f。