2023年中国十大科技成果

一、我国首次火星探测火星全球影像图发布

2023年4月24日，在2023年“中国航天日”主场活动启动仪式上，国家航天局和中国科学院联合发布了我国首次火星探测火星全球影像图。本次发布的影像图为彩色，包括按照制图标准分别制作的火星东西半球正射投影图、鲁宾逊投影图和墨卡托投影加方位投影图，空间分辨率为76米，将为开展火星探测工程和火星科学研究提供质量更好的基础底图。天问一号任务获取的包括影像图在内的一批科学探测数据，将为人类深入认知火星贡献中国力量。

天问一号任务环绕器中分辨率相机，于2021年11月至2022年7月历时8个月，实施了284轨次遥感成像，对火星表面实现了全球覆盖。地面应用系统对获取的14757幅影像数据进行处理后得到火星全球彩色影像图。

天问一号任务携带的13台载荷累计获取原始科学数据1800GB，形成了标准数据产品。科学研究团队通过对一手科学数据的研究，取得了一批原创性科学成果。例如，通过相机影像获取的火星车车辙图像数据研究，获得了着陆区土壤凝聚力和承载强度等力学参数，揭示了着陆区表面物理特性；通过对火星表面成分探测仪数据研究，发现巡视区近期水活动证据，揭示晚亚马逊纪（7亿年前）火星水圈比传统认知的更加活跃。这些原创性成果已在《自然》《自然·天文学》《自然·地球科学》《科学进展》《国家科学评论》等国内外权威学术期刊发表。

二、国产大飞机 C919 商业首航成功

2023年5月28日，由C919大型客机执飞的东方航空MU9191航班平稳降落在北京首都国际机场，标志着该机型圆满完成首个商业航班飞行，正式进入民航市场，开启市场化运营、产业化发展新征程。

C919大型客机是我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机。其中，公务舱、经济舱选用完全自主研发的新一代国产客舱座椅，客舱内2.25米的过道高度能让旅客感受到舒适的顶部和前方充足的视觉空间。三座连排的座椅中，中间座椅比两侧座椅宽1.5厘米，人性化的设计受到旅客好评。2007年，大型飞机研制重大科技专项正式立项，C919大飞机研制工程正式上马，中国大飞机事业开启了崭新的历程。2015年11月2日，C919大型客机首架机在上海浦东基地正式总装下线。2017年5月5日，C919在上海浦东国际机场成功实现首飞。经过3年6架飞机的试飞工作，2020年11月27日，中国民航上海航空器适航审定中心签发C919项目首个型号检查核准书（TIA），C919进入局方审定试飞阶段。2022年9月，C919完成全部适航审定工作后获中国民用航空局颁发的型号合格证。2023年5月28日，C919商业首航成功，正式投入商业运营。

中国商飞副总经理魏应彪表示，“历经几代人的努力，我国民航运输市场首次拥有了中国自主研发的喷气式干线飞机，大飞机事业已经迈入规模化系列化发展新征程”。

三、《科学》刊发我国科学家“灵长类基因组计划”阶段性成果

2023年6月2日，《科学》以研究专刊形式在线发表8篇论文、《科学进展》在线发表2篇论文，集中报道了我国科学家发起并主导的“灵长类基因组计划”取得的阶段性突破。“灵长类基因组计划”由中国科学院昆明动物研究所率先提出，由中国、美国、德国、英国等多个国家超过50个科研机构及学校院所，100多位科学家共同参与。这是一项规模宏大、跨国跨学科的科学探索工程，目标是用10年时间分三期完成地球上已知520多种灵长类动物的基因测序工作，测定出灵长类每一个物种的DNA序列，绘制灵长类基因组图谱，破译这些人类“近亲”的遗传信息，为灵长类动物的保护，及生命科学、医学等领域的发展开辟道路。

“灵长类基因组计划”首席科学家、中国科学院昆明动物研究所研究员吴东东介绍，这个系列成果涵盖了灵长类研究的多个热点领域，厘清了灵长类动物的系统发育关系；揭示了灵长类动物的基因组多样性特征及演化历史；解析了灵长类动物大脑、体型、骨骼、感官、食性等复杂性状的演化机制；发现了寒冷与亚洲叶猴社会演化的关系；解析了灵长类动物杂交成种事件；构建了非人灵长类的基因变异图谱，并推测部分关键基因突变的潜在功能。

吴东东还表示，“灵长类基因组计划”是灵长类领域重大基础性原创成果，这些研究从不同的视角和领域揭示了灵长类动物的演化历史和规律，它们对灵长类动物资源的合理开发、利用和整合以及物种多样性保护和生命医学研究具有重要意义。

四、长二丁“一箭 41 星”发射成功

2023年6月15日，长征二号丁遥八十八运载火箭在太原卫星发射中心成功将吉林一号高分06A星等41颗卫星准确送入预定轨道，发射任务取得圆满成功，刷新了我国一次发射卫星数量最多的纪录。这41颗卫星中包含了36颗吉林一号遥感卫星，入轨后，将与在轨的72颗吉林一号卫星组网。108颗吉林一号卫星组建的星座，将继续在农业、林业、气象、海洋、资源、环保、城市建设等领域提供更加丰富的遥感数据和产品服务。

执行本次任务的长征二号丁运载火箭是由中国航天科技集团有限公司八院抓总研制的常温液体二级运载火箭，具有“可靠性高、经济性好、适应性强”等特点，可支持单星、多星并联、串联、搭载等多种形式的发射需求。一次性将41颗卫星安全顺利送入轨道，首先要解决的就是卫星在整流罩内的布局问题，不仅要保证卫星“坐得下”，还要“坐得舒服”。为此，八院长征二号丁运载火箭研制团队充分梳理卫星的结构、任务需求，充分挖掘潜能，优化布局设计，采取“38颗卫星壁挂+3颗卫星侧壁”的布局方式，成功给41颗卫星找到安全舒适的位置。

为了避免卫星在“下车”时出现拥挤碰撞的情况，研制团队巧妙设计“落客方案”，让卫星依次有序进行分离。总体设计团队将筒状多星适配器上的38颗卫星每一层分为一组，共6组，下方支承舱上的3颗卫星作为第7组，卫星按组进行依次分离。此外，本发火箭还配套了10个反推火箭，通过开启反推火箭拉开每组卫星之间的距离，保障了彼此之间分离的安全性。

五、“中国天眼”发现纳赫兹引力波存在的关键证据

2023年6月29日，由中国科学院国家天文台等单位科研人员组成的中国脉冲星测时阵列（CPTA）研究团队，利用“中国天眼”探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据的相关成果在学术期刊《天文和天体物理学研究》在线发表。这标志着我国纳赫兹引力波探测和研究同步达到世界领先水平，并有望打开利用纳赫兹引力波探测宇宙的新窗口。

国际上，北美纳赫兹引力波天文台、欧洲脉冲星测时阵列、澳大利亚帕克斯脉冲星测时阵列利用各自的大型射电望远镜，已分别开展了长达20年的纳赫兹引力波搜寻。面对观测时间跨度远短于美、欧、澳三个国际团队的不利局面，CPTA研究团队充分利用“中国天眼”灵敏度高、可监测脉冲星数目多、测量精度更高的优势，对57颗毫秒脉冲星进行了长期系统性监测。基于独立开发的软件，对由“中国天眼”收集、时间跨度达3年零5个月的数据进行分析研究，最终以数据精度、脉冲星数量和数据处理算法上的优势弥补了时间跨度上的差距，发现了具有纳赫兹引力波特征的四极相关信号的证据，使我国纳赫兹引力波探测灵敏度很快达到了与美、欧、澳相当的水平，从而实现了此次重大科学突破。

中国科学院国家天文台台长、中国科学院院士常进说：“国家天文台还将积极推进‘中国天眼’扩展和升级，基于脉冲星测时阵列方法，实现纳赫兹引力波事件的常规观测，从而建成纳赫兹引力波天文台，并开启更高灵敏度和更高分辨率的低频射电观测研究新纪元，将我国加快建设成为引力波天文和射电天文的强国。”

六、新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展

2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录，突破了等离子体大电流高约束模式运行控制、高功率加热系统注入耦合、先进偏滤器位形控制等关键技术难题，标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。

为实现聚变能源，需要提升等离子体综合参数至聚变点火条件。磁约束核聚变中的高约束模式（H模）是一种典型的先进运行模式，被选为正在建造的国际热核聚变试验堆（ITER）的标准运行模式，能够有效提升等离子体整体约束性能，提升未来聚变堆的经济性，相较于普通的运行模式，其等离子体综合参数可提升数倍。可控核聚变作为面向国家重大需求的前沿颠覆性技术，具有资源丰富、环境友好、固有安全等突出优势，是目前认识到的能够最终解决人类能源问题的重要途径之一，对我国经济社会发展、国防工业建设具有重要战略意义。

此次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，是新一代人造太阳“中国环流三号”团队再次创造的新纪录，是继2022年实现百万安培等离子体电流以后持续攻关的结果。在此基础上，科研团队将进一步发展高功率加热和电流驱动、等离子体先进运行控制等核心技术，实现堆芯级等离子体运行，研究前沿聚变物理，为我国开展聚变燃烧实验、自主建造聚变堆奠定坚实基础。

七、“九章三号”量子计算原型机问世

2023年10月11日，中国科研团队宣布成功构建量子计算原型机“九章三号”，再度刷新光量子信息技术世界纪录。“九章三号”求解高斯玻色取样数学问题的速度比目前全球最快的超级计算机快一亿亿倍。这是继2020年实现“量子优越性”后，中国科研团队再次确立量子算力的新里程碑。

研制量子计算机是当前世界科技前沿的最大挑战之一。255个光子的“九章三号”量子计算原型机由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作构建。2019年，美国谷歌公司宣布研制出53个量子比特的计算机“悬铃木”，在全球首次实现“量子优越性”。2020年，潘建伟团队构建76个光子的量子计算原型机，取名“九章”。“九章”处理高斯玻色取样问题的速度比当时最快的超级计算机快一百万亿倍，使中国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。2021年，该团队又成功研制113个光子的“九章二号”和66比特的“祖冲之二号”量子计算原型机，使中国成为唯一在光学和超导两条技术路线都实现量子优越性的国家。

10月11日发布的“九章三号”首次实现了对255个光子的操纵能力，极大提升了计算的复杂度。根据业界公开的最优算法，“九章三号”处理高斯玻色取样的速度比“九章二号”提升一百万倍，“九章三号”1微秒可算出的最复杂样本，当前全球最快的超级计算机“前沿”约需200亿年。这一成果进一步巩固了我国在光量子计算领域的国际领先地位。

八、国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”正式命名交付

2023年11月4日，我国国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”正式命名交付。中国船舶集团有限公司旗下上海外高桥造船有限公司与中船邮轮科技发展有限公司及其所属爱达邮轮有限公司正式签署相关交船文件，运营准备工作全面启动，“爱达·魔都号”将于2024年1月1日开启商业首航。完成大型邮轮建造标志着我国成功摘取世界造船业“皇冠上最耀眼的明珠”，已具备同时建造航空母舰、大型液化天然气运输船、大型邮轮的能力。集齐造船工业“三颗明珠”是我国由造船大国向造船强国迈进的标志性一步。

“爱达·魔都号”总吨位13.55万吨，长323.6米，宽37.2米，最大高度72.2米；全船搭载107个系统、5.5万个设备，完工敷设4750公里电缆；船上有客房2125间，可容纳乘客5246人，配置高达16层、面积4万平方米的生活娱乐公共区域。作为目前全球最复杂的单体机电产品，这艘大型邮轮的零部件数量多达2500万个，相当于大飞机C919的5倍，复兴号高铁的13倍。

中国的船舶工业，从最初的散货船到如今的大型邮轮，背后是中国船舶工业不断挺进的创新能力和过硬的技术实力。“随着国产大型邮轮建造工作的推进，我国邮轮产业链也逐步搭建起来，走出一条‘从无到有、从有到好、从好到强’的发展之路。国产大型邮轮的建造还能更好地支持邮轮运营行业，全面带动我国邮轮产业发展。”中国船舶外高桥造船有限公司邮轮办公室主任、大型邮轮工程项目副经理易国伟说。

九、全球首座第四代核电站商运投产

2023年12月6日，华能石岛湾高温气冷堆核电站完成168小时连续运行考验，正式投入商业运行。这是我国具有完全自主知识产权的国家重大科技专项标志性成果，也是全球首座第四代核电站，标志着我国在第四代核电技术领域达到世界领先水平。

该核电站由中国华能牵头，联合清华大学、中核集团共同建设，于2012年12月开工，2021年12月首次并网发电，此次是在稳定电功率水平上正式投产转入商业运行。华能山东石岛湾核电站集聚了设计研发、工程建设、设备制造、生产运营等产业链上下游500余家单位，先后攻克多项世界级关键技术，设备国产化率超90%。核电站的商运投产，对促进我国核电安全发展、提升我国核电科技创新能力等具有重要意义和积极影响。

依托这一工程，我国系统掌握了高温气冷堆设计、制造、建设、调试、运维技术，中国华能和清华大学共同研发了高温气冷堆特有的调试运行六大关键核心技术，培养了一批具备高温气冷堆建设和运维管理经验的专业人才队伍，形成一套可复制、可推广的标准化管理体系，并建立起以专利、技术标准、软件著作权为核心的自主知识产权体系。高温气冷堆核电站重大专项总设计师、清华大学核能与新能源技术研究院院长张作义说，高温气冷堆是国际公认的第四代核电技术先进堆型，是核电发展的重要方向，具有“固有安全性”，即在丧失所有冷却能力的情况下，不采取任何干预措施，反应堆都能保持安全状态，不会出现堆芯熔毁和放射性物质外泄。

十、高能同步辐射光源储存环主体设备安装闭环

2023年12月11日，国家重大科技基础设施——高能同步辐射光源（HEPS）加速器储存环最后一台磁铁就位，标志着HEPS储存环主体设备安装闭环。

HEPS的储存环是用于储存高能高品质电子束，同时产生同步辐射光的设备，是高能同步辐射光源的核心组成部分。储存环为超低发射度的电子环形加速器，束流轨道周长约1360.4米，该储存环是世界上第三大的光源加速器、国内第一大加速器。储存环是HEPS规模最大、研制精度最高、难度成分最多的部分，由48个改进型混合7BA（7弯铁消色散）磁聚焦结构周期组成，每个周期长度约28米，包含37台磁铁和支架等主体硬件设备，其中，超高梯度四极磁铁、电源数字控制器和高精度电流传感器、高稳定性磁铁支撑等设备均达到国际先进水平。

HEPS自2019年6月启动建设，截至2023年12月11日，已完成直线加速器、增强器出束，储存环磁铁、机械、电源、预准直系统全部研制任务，真空、束控、注入引出、高频、低温等设备和光束线站批量加工测试工作正在紧张推进中，预计将于2024年发射第一束光。

HEPS是国家发展和改革委员会批复立项，由中国科学院高能物理研究所承担建设的国家重大科技基础设施，建成后，将成为我国首台高能量同步辐射光源，也是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一，可以发射比太阳亮1万亿倍的光，有助于更深层次地解析物质微观结构和演化机制，为提升我国国家发展战略与前沿基础科学技术领域的原始创新能力提供高科技研究平台。

原文刊于《科技智囊》2023年第12期（总第331期）“科技前沿”栏目。