极简科学课 见证中国科技力量

日期:01-02
火星天问一号月球

原标题:极简科学课|见证中国科技力量

来源:中央纪委国家监委网站

中央纪委国家监委网站于露赵宇航

从浩瀚无垠的太空到万米深邃的海底,从月球、火星到马里亚纳海沟,2020年,科技领域捷报频传,彰显了中国的科技力量。

天问一号开启火星探测之旅

7月23日,我国首次火星探测任务天问一号探测器发射升空,成功送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国自主开展行星探测的第一步。

在天问一号之前,全球共有7个国家或地区共计发射了47个火星探测器,成功18次。

2020年,除了天问一号,飞向火星的还有美国毅力号火星车和阿联酋希望火星探测器。原定于今年“探火”的欧空局与俄罗斯合作的ExoMars火星漫游车已宣布推迟到2022年发射。

天问一号由环绕器、着陆器和巡视器组成,重量达到5吨左右。“胖天问”之所以这么重,是因为这次火星探测任务要通过一次发射,完成火星环绕、着陆和巡视探测三项任务,堪称是一项前无古人的创举。

根据计划,天问一号飞行将超过4亿公里,预计2021年2月抵达火星。

北斗导航系统全面建成

7月31日,中国向全世界郑重宣告,中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统全面建成。

除了北斗导航系统,世界上还有3套全球卫星导航系统(GNSS)——美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、欧洲的伽利略(GALILEO),中国是继美国、俄罗斯之后第3个拥有自主卫星导航系统的国家。

除了与其他导航系统同样具有中圆地球轨道卫星外,北斗导航系统还具有地球静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星,这两类卫星属于高轨卫星,具有更强的抗遮挡能力。

双向报文通信功能,堪称北斗系统的“独门绝技”。GPS只可进行单向通信,即接收器只能被动接受卫星发来的信号,不能主动发出信号。北斗用户利用终端,不仅可以知道自己的位置,还可以通过短报文将自己的情况告诉他人。这个功能在沙漠、远洋、深山、森林等没有网络覆盖的地区,或者是灾害发生、通信受阻时至关重要。

嫦娥五号月球挖土1731克

12月17日,嫦娥五号携带月球样品成功返回地球,是40多年后再次有人类航天器重返月球并采回样品。

除了中国,全世界只有美国和前苏联曾带回过月球样品。前苏联的月球16号、月球20号和月球24号无人月球探测器执行了3次月球采样返回任务,带回的月球土壤样品仅约330克,而嫦娥五号一趟就带回1731克月壤。

嫦娥五号经历11个飞行阶段,20余天的在轨飞行过程,采集月球样品返回地球,实现了我国首次地外天体采样与封装。

嫦娥五号的取样地址也很有特色。美国和前苏联此前采集的是30亿年前的土壤和岩石,而嫦娥五号在月球正面最大的月海风暴洋北部吕姆克山脉附近着陆。

风暴洋相对较年轻,富集铀、钍、钾等放射性元素,该地存在大约13亿至20亿年前的玄武岩,获得这些年轻玄武岩的同位素年龄,将有助于推进对月球火山活动和演化历史的认识。

奋斗者号载人深潜10909米

11月10日,奋斗者号成功坐底世界最深处马里亚纳海沟,坐底深度10909米,创造了我国载人深潜的新纪录,使我国成为世界上第二个实现万米载人深潜的国家。

中国是继美、法、俄、日之后,世界上第5个掌握大深度载人深潜技术的国家。

目前拥有6000米以上深度载人潜水器的国家,包括中、美、日、法、俄5国。除中国外,其他4国的作业型载人潜水器最大工作深度是日本深潜器的6527米记录。

1960年,美国曾用的里雅斯特潜水舱载人深潜马里亚纳海沟深入到10000余米的深度,但该潜水舱不能在水下进行操作和科学研究,而且在到达预定深度后就果断上浮了。

奋斗者号是当前全球同类型载人潜水器中载员人数最多、海底作业时间最长、作业能力最强的装备,突破了全海深电池材料、电池单体等关键技术。百千瓦时级的全海深承压锂电池组大幅提高潜水器水下作业时间,每次可超10小时。

“九章”量子计算机问世

12月4日,《科学》杂志公布中国“九章”计算机重大突破,让世界瞩目。

量子计算原型机“九章”,在室温条件下运行计算“高斯玻色取样”问题,处理5000万个样本只需200秒,而超级计算机则需要6亿年;处理100亿个样本,“九章”只需10小时,超级计算机则需要1200亿年。

这台76个光子的量子计算原型机“九章”,推动全球量子计算的前沿研究达到一个新高度,在2019年谷歌“悬铃木”计算机之后,再次成功实现“量子计算优越性”的里程碑式突破。

“九章”的优势令人无法忽略。“悬铃木”完成100万次随机线路取样任务只需200秒,而“九章”比“悬铃木”快100亿倍。

由于采用超导体系,“悬铃木”必须全程在零下273.12摄氏度(30mK)的超低温环境下运行,而“九章”除了探测部分需要零下269.12摄氏度的环境外,其他部分可以在室温下运行。高品质光子源、高精度锁相、规模化干涉……一项项创新与突破,让“九章”后来居上。

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