中国航天技术科学家的故事

1.嫦娥三号登陆月球、神舟十号飞船和天宫一号交会对接
12月15日，“嫦娥三号”携带的“玉兔”月球车在月球开始工作，标志着中国首次地外天体软着陆成功。这也是人类时隔37年再次在月球表面展开探测工作。
作为一项庞大的系统工程，探月任务成为中国科技工业综合实力的一次完美展现。准时发射，精确入轨，稳定落月，创新探索，嫦娥三号的每一步都代表着中国航天新的进步。探月工程副总指挥许达哲说：“美国和前苏联达到这样一个目标，都经过了20次以上的任务，我们是用三次就实现这样一个目标。”
2013年夏天，执行我国第五次载人航天任务的“神舟十号”飞船实现了我国首次载人航天应用性飞行，实施了我国首次航天器绕飞交会试验，这标志着神舟飞船与“天宫一号”的对接技术已经成熟，我国将就此进入空间站建设阶段。
2、实现量子反常霍尔效应
清华大学薛其坤院士领衔的团队2013年成功观测到“量子反常霍尔效应”，被杨振宁称为诺奖级的科研成果。“量子反常霍尔效应”的实现既是理论物理领域的突破，又具有极高的商用价值。量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最基本的量子效应之一。我们使用计算机的时候，会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题。这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗。而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则，让它们在各自的跑道上“一往无前
”地前进，“这就好比一辆高级跑车，常态下是在拥挤的农贸市场上前进，而在量子霍尔效应下，则可以在‘各行其道、互不干扰’的高速路上前进。”
量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场，而量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场，在零磁场中就可以实现量子霍尔态，更容易应用到人们日常所需的电子器件中。现代芯片处理器消耗约100瓦的功率，其中有约80%浪费在晶体管材料的能耗。量子反常霍尔效应可以解决电子设备的问题发热，让元器件集成密度大大提高，“上千亿次的计算机能够集成浓缩成一部Pad掌上电脑，或者迷你Pad，走进寻常百姓家，这完全有可能。”
量子反常霍尔效应的示意图：拓扑非平庸的能带结构产生具有手征性的边缘态，从而导致量子反常霍尔效应
3、使用小分子化学物质诱导多能干细胞，逆转生命时钟
北京大学邓宏魁教授领导的团队2013年成功使用4种小分子化学物质，将小鼠的皮肤细胞诱导成全能干细胞并克隆出后代。与克隆羊“多莉”的技术相比，诱导多能干细胞技术是更简便和彻底的克隆方式。
传统观点认为，哺乳动物细胞只有在胚胎的早期发育阶段具有分化为各种类型组织和器官的“多潜能性”，而随着生长发育分化成为成体细胞之后会逐渐丧失这一特性。人类一直在寻找方法让已分化的成体细胞逆转（脱分化），使之重新获得类似胚胎发育早期的“多潜能性”，并将其重新定向分化成为有功能的细胞或器官，应用于治疗多种重大疾病。通过借助卵母细胞进行细胞核移植（传统克隆）或者使用特定物质诱导（iPS）的方法，体细胞被证明可以被进行“重编程”获得“多潜能性”。日本人山中伸弥曾以病毒诱导法获得iPS细胞，获得2012年诺奖。而邓宏魁团队使用小分子化学物质替代病毒，大大提高了技术安全性，具有革命性意义。
4、艾滋病感染粘膜疫苗研究取得重大进展
清华大学张林琦、香港大学陈志伟和中科院广州生物医药与健康研究院陈凌的研究团队三方合作，于2013年完成了艾滋病感染黏膜疫苗在恒河猴体内的临床前试验研究，看清了预防艾滋病的“攀登珠峰之路”。
该团队发现这种黏膜疫苗可以大大提高针对艾滋病病毒的T和B淋巴细胞的免疫能力，从而可以有效地抑制病毒在体内的复制与传播。
艾滋病被发现的30多年以来，已导致2500万人死亡，至今全球仍有3300万感染者人体内的各类粘膜是艾滋病毒感染的主要途径，该疫苗如能最终进入临床试验并证实有效，将对阻断和减缓艾滋病毒通过粘膜途径感染（性接触）在普通人群中的流行具有重大科学意义和社会意义。
张林琦形容说，过去的艾滋病载体疫苗、DNA疫苗和重组蛋白疫苗等都只能打中艾滋病毒的“手脚”，粘膜疫苗则有望最终打中“心脏”。
5、中科大测出量子纠缠速度下限（光速的10000倍）
相距遥远的两个量子会呈现关联性，影响其中一个粒子时，另一个也会发生反应，这就是被爱因斯坦称为“鬼魅般超距作用”的量子纠缠。我们知道，爱因斯坦的相对论认为光速是物质传播的最大速度，而中科大70后青年物理学家潘建伟院士的团队测出，量子纠缠的速度下限比光速高四个数量级（可理解为30亿公里每秒）。
这一成果标志着我国在自由空间量子物理实验领域继续保持着国际领先地位，另一方面也为未来基于量子科学实验卫星进行大尺度量子理论基础检验、探索如何融合量子理论与爱因斯坦广义相对论奠定了必要的技术基础。
中国科学技术大学潘建伟院士是国际量子信息实验研究领域的杰出科学家。他12年前回国组建实验室，为中国在该领域迅速走到世界前列作出了突出贡献，并培养了一批科技英才。潘建伟院士与他所在的中科院量子科技先导专项协同创新团队，2013年还实现了单个量子高维度存储、星地量子通信地面验证等，继续向着建立实用的全球性量子通信网络稳步迈进，帮助中国在“绝对保密”的量子通信这个未来战略性领域继续领跑全球。
量子纠缠现象被爱因斯坦称为“鬼魅般超距作用”，是量子通信的理论基础。
6、成功研发世界第一个半浮栅晶体管（SFGT）
复旦大学微电子学院张卫教授团队研发出世界第一个半浮栅晶体管（SFGT），这是我国微电子器件领域首次领跑世界。半浮栅晶体管（SFGT）作为一种新型的微电子基础器件，它的成功研制将有助于我国掌握集成电路的核心技术，从而在芯片设计与制造上逐渐获得更多话语权。2013年8月9日出版的《科学》杂志（Science）刊发了张卫团队关于半浮栅晶体管（SFGT，Semi-Floating-Gate Transistor）的科研论文。
新型晶体管可在三大领域应用 拥有巨大的潜在市场：作为一种新型的基础器件半浮栅晶体管（SFGT）可应用于不同的集成电路、还可以应用于DRAM领域以及主动式图像传感器芯(APS)。
7、世界首个存储单光子量子存储器，量子计算机的研发前进了一大步
中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室的史保森教授领导的研究小组在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放，证明了建立高维量子存储单元的可行性，迈出了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的关键一步。
这是量子计算机的基础。量子计算机的研发向前迈进了一大步！
8、成功研发H7N9禽流感病毒疫苗株
2013年3月，中国首次发现人感染H7N9禽流感病毒病例，随即展开了一场病毒阻击战。截至2013年5月31日应急响应终止，中国内地共报告131例确诊病例，其中康复78人，在院治疗14人，死亡39人。
中国科技部4月初启动了科技应急防控研究项目，重点推进临床诊断试剂开发、疫苗研制等工作。国家禽流感参考实验室主任陈化兰及其团队迅速揭示了新型H7N9流感病毒的来源，分别在5月和7月的《科学》杂志上发表文章，解析禽流感病毒重配机制和传播可能性。
10月，浙江大学附属第一医院李兰娟院士团队成功研发H7N9禽流感病毒疫苗株。这是中国自主研发的首例流感病毒疫苗株，改变了我国一直以来流感疫苗株依赖国外进口的历史。
9、世界最长碳纳米管
纳米层面的碳材料制造技术是当前材料科学界最热门的研究领域之一。碳纳米管是迄今发现的力学性能最好的材料之一，其单位质量上的拉伸强度是钢铁的276倍，远远超过其他材料。
清华大学魏飞教授团队成功制备出单根长度达半米以上的碳纳米管，创造了新世界纪录，这也是目前所有一维纳米材料长度的最高值。魏飞教授还表示，“目前我们正在从事一米以上碳纳米管的制备，下一步我们希望能够制备出公里级以上长度并具有宏观密度的碳纳米管。这些工作将为太空天梯的制备开启一线曙光。”
10、天河2号重夺世界超级计算机头名
2013年6月，国防科技大学研制的中国超级计算机“天河二号”以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度，成为全球最快的超级计算机，并且比第二名快了近一倍。继2010年“天河一号”首次夺冠之后，我国“天河”系列计算机再次登上世界超级计算机500强排名榜首。在11月份的排名中，天河2号再次蝉联冠军！
天河二号服务阵列采用了国产的新一代“飞腾－1500”CPU，这是当前国内主频最高的自主高性能通用CPU