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基础前沿

第四章

第四章　基础前沿

第一节　基础学科和新兴交叉学科

一、数学、物理学和化学

二、天文学

三、地球科学

四、生物科学

五、新兴交叉学科

第二节　面向国家需求的基础研究

一、蛋白质研究

二、干细胞研究

三、全球变化研究

四、脑与认知

五、物质与新效应

第三节　前沿技术

一、高性能计算技术

二、网络与移动通信技术

三、新型材料技术

四、深海技术

五、空天技术

六、增材制造技术

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第一节

基础学科和新兴交叉学科

一、数学、物理学和化学

在希尔伯特第 18 个问题“确定一个给定几何体（例如球或者正四面体）的最大堆积（或定

向堆积）密度”上取得了重大突破 , 找出了一种计算一般凸面体平移堆积密度的方法，相关论文

发表在纯数学领域权威期刊 Advances in Mathematics 上。

首次从实验中观测到超冷费米气体中自旋轨道耦合导致 Feshbach 分子的生成，实验研究表

明自旋轨道耦合在费米原子的成对机制中起着关键作用，同时表明费米原子系统在自旋轨道耦合

作用下形成了单重态和三重态组分相干叠加，类似 s 波超导体加自旋耦合可形成具有 p 波性质的

拓扑相。相关论文发表在 Nature Physics 上。

研发出一种常规的化学合成方法，在世界上首次实现了抗疟药物青蒿素的高效人工合成，解

决了困扰世界科学界和产业界 30 多年的青蒿素高效人工合成重大难题，使青蒿素大规模工业化

生产变成现实，生产成本有望大幅降低，每年可将近百万人从死亡线上救出。

二、天文学

基于宇宙学中 Sandage-Loeb 效应（也称 Redshift Drift 原理）, 提出了第一个宇宙加速膨胀

2014 年，按照《科技规划纲要》的总体部署，围绕创新驱动发展战略的

实施，国家自然科学基金、973 计划和重大科学研究计划等深入贯彻落实国

务院〔2014〕11 号文和部党组关于科技改革的精神，着力深化科技计划管理

改革，围绕国家重大战略需求和世界科学技术前沿，更加强化国家目标导向，

更加关注关系全局和长远发展的战略必争领域和优先方向，更加注重战略性

和前瞻性布局，推动协同创新和原始创新。在高性能计算、网络与移动通信、

新型材料、深海和空天等技术领域，中国的前沿技术研发进展顺利，取得了

一系列优秀成果，为中国经济社会发展提供了有力支撑。

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的射电直接测量方法，该方法是一种宇宙学模型无关的直接测量方法 , 相关论文发表在 Physical

Review Letters 上。

在普通星系中发现了超大质量双黑洞，同时验证了超大质量双黑洞潮汐瓦解恒星的理论预言，

相关论文发表在天文学杂志 ApJ 上。

证实了极端贫金属气体中的恒星形成效率极其低下，即单位质量气体在单位时间里能形成的

恒星质量远小于类银河系里所能形成的恒星质量，该结果暗示了早期宇宙原初气体可能极难形成

原初恒星，相关论文发表在 Nature 上。

成功探测到氧化硅（SiO）、甲醇（CH3OH）分子的超脉泽辐射，使得超脉泽分子由三个变为

五个，利用这些脉泽辐射为研究活动星系的中心超大质量黑洞、活动星系核对宿主星系的反馈等

打开了一个新的窗口，相关论文发表在 Nature Communications 上。

三、地球科学

鸟类起源研究成果入选 Science 2014 年十大重大科学突破。通过对 20 多年来新发现的、主

要产自中国的化石的研究，发现羽毛早在最早的鸟类出现以前，就已经在不同的恐龙类群中多次

重复出现，且不仅用于飞翔，也用于保暖、展示，也可能有保持平衡的作用。研究也发现恐龙向

鸟类的进化中身体逐渐变小，同时骨骼逐渐变得纤细。相关论文发表在 Science 上。

图 4-1　恐龙向鸟类的转化已成为论证最翔实的主要演化事件之一

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揭示了青藏高原向东侧扩张的变形方式，以及 2008 年汶川大地震的深层次原因，证实了青

藏高原通过下部地壳物质流动和上部地壳沿断层块体滑移两种方式向东扩张。

应用冲击波实验测量了外地核候选物质——液态 Fe-O-S 混合物在外地核环境下的密度和

声速，获得液态地球外核贫氧的证明，即早期地球吸积过程是在还原条件下完成的，这对地

球物理和化学建模有着重要的意义。相关论文发表在 Nature，Journal of Geophysical Research，

Geophysical Research letter 等国际知名期刊上。

四、生物科学

首次证实新生儿心脏大部分冠状动脉由心内膜干细胞分化而来，并从心脏内部向外生长形成。

该结果推翻了以往科学界的传统观点，相关论文发表在 Science 上。

利用极体核基因组与卵母细胞一致，但仅含有极少线粒体的特点，创新性的提出利用极体移

植来预防遗传线粒体疾病的策略。相关研究论文发表在 Cell 上。

发现了炎症性半胱天冬酶是胞内细菌脂多糖的先天免疫受体，表明炎症性半胱天冬酶不仅在

抗细菌先天免疫中发挥关键作用，也是革兰氏阴性菌诱发败血症最为重要的原因，该成果为败血

症药物的研发提供了新的理论基础。相关论文发表在 Nature 上。

发现了单倍型移植供者的“优化选择法则”，可有效降低移植并发症发病率，提高患者生存率。

相关论文发表在 Blood 上，并被该刊选当期封面焦点文章。

绘就了世界首个人类早期胚胎 DNA 甲基化全景观图谱 , 此项研究对于人类认识自身早期胚

胎发育过程中表观遗传调控机制、辅助生殖技术的安全性评估与改善以及临床上疑难病例的诊治

均具有非常重要的意义。相关论文在线发表在 Nature 上。

完成了半滑舌鳎全基因组精细图谱绘制，揭示了半滑舌鳎性染色体进化及性别决定机制，对

揭示鱼类性别决定、生长、生殖发育、免疫抗病、变态、生态适应等重要性状的分子机制具有重

要科学意义和应用价值，为半滑舌鳎性别控制、全基因组选择及高雌性苗种选育提供了重要的基

因资源奠定了理论基础。相关论文分别发表在 Nature Genetics 和 Genome Research 上。

在世界上首次系统地揭示了食管鳞癌的遗传突变背景，发现了与食管鳞癌发生发展进程和临

床预后相关的基因。相关论文发表在 Nature 上。

创建出新型高效的人类遗传突变修复工具，并将其应用于镰刀形细胞贫血患者致病基因的靶

向修复；同时利用人多能干细胞技术揭示了范可尼贫血症的新型致病机理，首次提出多组织干细

胞加速衰老或衰竭是其根本性病因，并基于此发展出相应的干细胞、基因和药物治疗策略。相关

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论文发表在 Cell Stem Cell 和 Nature Communications 上。

五、新兴交叉学科

首先在 Na3Bi 中通过 ARPES 观测证实了三维 Driac 锥的存在。该项成果发表在 2014 年

Science 上，并被 Physics World 以《科学家发现石墨烯的三维版本》为题进行报道。

发现食品中添加的纳米材料摄入后的生物分布，以及毒性与纳米材料的关联性，建立了纳米

安全性早期评价指标。

图 4-2　纳米毒理学早期安全性评价新方法

首次实现了亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像，突破了光学成像衍射极限，将具有化学识别

能力的空间成像分辨率从数个纳米提高到前所未有的 0.5 纳米，对了解微观世界，特别是微观催

化反应机制、分子纳米器件的微观构造和包括 DNA 测序在内的高分辨生物分子成像，都具有极

其重要的科学意义和实用价值，也为研究单分子非线性光学和光化学过程开辟了新的途径。

构建了硅化物晶格限域的单铁中心催化剂，成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步

高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。与传统路线相比，该研究彻底摒弃了高耗能的合成气

制备过程，大大缩短了工艺路线，反应过程本身实现了二氧化碳的零排放，碳原子利用效率达到

100%。

HUVECs treated by 240 μM ZnO NPs

001234

20

Incubation time(h)

mRN

A le

vel(o

f con

trol)

25

1 2 4 6 8

XBP1sCHOP 1.E+03

1.E+01

1.E-01

1.E-031.00E-03

ZnO NPs NAC MTCaspase 3

Caspase 12

PRAP-1

1.00E-01 1.00E+01 1.00E+03

ZnO

NPs

CHOP/DD/T3

PPP1R1

HSPH1

HSPA4

5A

11B

HSPA1β

HERPUD

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利用溶液法制备出高性能量子点发光二极管、合成出具有空前硬度和热稳定性的纳米孪晶金

刚石、利用纳米限域的单铁催化剂实现天然气直接制乙烯三项入选成果则分属物理、化学领域，

都是纳米尺寸内的微观研究，相关论文分别发表在 Nature 和 Science 上。

提出了“透明计算”和网络超级操作系统（Meta OS）的新网络计算模式，打破了被国际同

行认为统治了计算机体系结构 60 年以上的冯·诺依曼结构，并把传统操作系统看作资源进行管

理，从而把一个自治网络虚拟成了一台无缝连接的单机系统。这提高了计算机及操作系统的安全

性、可操作性、跨平台性，降低了成本与功耗，并可形成新的产业链。

基于“关键致灾因子”的西部山区大型滑坡分类方案，初步揭示了 7 类滑坡机理模式及其演

化地质力学行为，构建了早期识别和前兆判别指标体系。发展了基于高精度遥感和物探等手段获

取临滑前兆的技术方法，为最终建立西部山区降雨等诱发滑坡的时 - 空协同预警奠定了理论基础。

图 4-3　滑坡的天 - 空 - 地 - 内多源立体智能观（监）测系统

提出了一种解决碳纳米管结构可控合成方案，利用钨钴合金催化剂高温稳定性和独特晶体结

构的模板作用来合成特定结构的单壁碳纳米管，获得了含量高于 92% 的（12,6）型纳米管，以及

高纯度的（14,4）和（16,0）型纳米管。相关论文发表在 Nature 上。

Riegl VZ4000

α≈45° 45°<α<80° 80°≤α<85°

1.0≤K≤1.05 0.95<K<1.0 K<0.95

α≥85°

TerraSAR TerraSAR

SAR

S

t

IRS-P5

(eBee)

(IBIS-L)

Worldview-1,2

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成功解析了黄瓜苦味合成、调控及驯化的分子机制，解决了长期影响黄瓜生产的一个重大

应用问题，是蔬菜基因组研究直接用于品种改良的优秀范例。相关论文以封面长篇论文发表在

Science 上。

研制出人工神经康复机器人系统“神工一号”，是全球首台适用于全肢体中风康复的“纯意

念控制”人工神经机器人系统，能够真正实现大脑皮层与肌肉活动的同步耦合，做到身随意动、

思行合一，是康复医学上重大突破。

以具有优异力学和电学性能的取向碳纳米管和高分子 / 取向碳纳米管复合纤维为电极，发展

出新型纤维状太阳能电池、超级电容器和锂离子电池，提出并发展了可以同时实现利用太阳能通

过光电转换发电和利用该复合体系储存电能的纤维状集成器件，具有质量更轻、柔性更好、集成

性更强等优势，可以通过纺织技术进行大规模、低成本制造，适应于现代电子技术微型化、集成

化和柔性化的发展需求。相关论文发表在 Nature 等期刊上。

第二节

面向国家需求的基础研究

一、蛋白质研究

首次揭示了与阿尔茨海默氏症发病直接相关的人源γ分泌酶复合物（γ-secretase）精细三维

结构，为阿尔茨海默氏症的发病机理提供了重要线索，相关论文在线发表于 Nature 上。

首次解析了人源葡萄糖转运蛋白 GLUT1 的晶体结构，初步揭示了其工作机制及相关疾病的

致病机理，为理解其他具有重要生理功能的糖转运蛋白的转运机理提供了重要的分子基础，揭示

了人体内维持生命的基本物质进入细胞膜转运的过程，对于人类进一步认识生命过程具有重要的

指导意义，相关论文发表在 Nature 上。

发展了一系列新颖的、面向活细胞体系的蛋白质标记工具和探针，形成了能够对蛋白质在其

所处天然环境内进行特异标记、交联和激活的工具箱，并将工具发展与实际生物学问题相结合，

使这些蛋白质特异标记的新工具应用于具体的生物学问题当中，在揭示大肠杆菌多重耐药性蛋白

MarR 的调控机理等生命过程的分子机制方面取得了重要进展。

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二、干细胞研究

高效制备功能成熟人肝脏细胞取得重大突破，成功诱导出人肝脏实质细胞，在肝损伤小鼠模

型中高效重建了肝脏功能，使得在体外高效获得大量功能成熟的人肝脏实质细胞成为可能，为人

肝脏实质细胞在药物研发、治疗肝功能衰竭的疾病、建立人源化肝脏小鼠疾病模型等方面的广泛

应用提供了全新的细胞来源。相关论文发表在 Cell Stem Cell 上。

成功将恒河猴皮肤细胞诱导成为“原始多潜能干细胞”，不仅为未来建立转基因灵长类动物

模型提供了潜在的细胞来源，而且为体外建立其他物种的“原始多潜能干细胞”提供了重要参考

依据。相关论文发表在 Cell Stem Cell 上。

发现了成体乳腺器官中存在着未分化的干细胞，这些细胞具有多潜能性，能够在乳腺发育过

程中分化形成所有的乳腺细胞类型，能特异性地表达蛋白 C 受体基因，有望治疗由干细胞病变引

起的以及现有治疗方法无明显疗效的乳腺癌患者。

三、全球变化研究

发现了气候变化促进森林生长的直接证据，提出了气候变化影响森林生长的概念模型及其计

算体系，发现森林生长对环境变化的响应随森林类型和年龄的变化而不同，提出了一种分离面积

图 4-4　发现乳腺中的多能干细胞

E18.5

5-week TEB

5-week TEB

5-week duct

5-week duct 8-week

8-week

1.6% 4.7% 0.7%9.7%

% o

f cel

ls

5-Week T

EB

(n=564 c

ells)

5-Week d

uct

(n=316 c

ells)

8-Week d

uct

(n=278 c

ells)

1009590858020151050

EdU-,Procr+EdU+,Procr+EdU+,Procr-

newborn(P1.5)

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变化和森林生长变化对森林碳源汇相对贡献的定量方法，并据此研究了东亚地区森林碳源汇的相

对贡献。

阐明了中纬度西边界流区湍流混合及中尺度涡旋调控机理，发现西北太平洋黑潮区是风生近

惯性能量下传的关键区域，丰富了对海洋混合时空分布及机理的认识，奠定了中国科学家在此研

究领域的国际领先地位。

发现了中国陆地水文循环主要变化是温室气体排放影响叠加在东部季风区显著的自然变率背

景下共同作用形成的若干规律，预估了随着未来 CO2 排放贡献率逐步增大，中国极端水旱灾害有

进一步增加的态势，提出了气候变化是水循环变化重要驱动因子等新的认识。

图 4-5　中国东部季风区气候变化对水资源的影响

研制了首套 30 米分辨率全球地表覆盖遥感制图数据集，是全球环境变化研究、可持续发展

规划等不可或缺的重要基础资料，Nature 做了专题报道，该成果在全球环境变化监测和可持续发

展等方面发挥重要作用。

首次定量估算了全球海洋中由涡旋引起的水体、热量和淡水输运，揭示了中尺度涡三维结构

与其海表面信号之间的关系，发展了一套从卫星高度计数据反演中尺度涡三维结构的方法，既为

研究全球海洋物质、能量和热盐平衡做出了全新的贡献，也为确定上层海洋的三维实时状态，从

而构建海洋环境和台风预报所需的海洋初始场，提供了前所未有的技术手段。

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四、脑与认知

建立了一套脑图谱构建所需较为完善的脑亚区划分方法体系，正式发布了首版脑网络组图谱，

为实现脑网络研究的源头创新提供基础，为基础及临床神经科学的研究提供有力支撑。

五、物质与新效应

加深了对新型量子功能体系尤其是铁基超导领域物理问题的理解和认识，制备了多种新超导

材料，揭示了铁基超导序参量和莫特绝缘体相变等新规律，发现了压力抑制超导和超导再入等新

量子现象。

实现了能够同时抑制核自旋热库噪声和驱动场噪声的高精度固态自旋量子操控，首次将自旋

操控精度突破 T2 极限、推进到 T1 水平，是当前国际上自旋操控的最高水平；首次在实验上实现

了压缩量子模拟，同时在拓扑量子相变、Lee-Yang 零点等重要基础物理问题的量子模拟实验方面

取得了重要进展；使用固态单自旋探针实现了单核自旋灵敏度探测和单核自旋对的探测及原子尺

度结构分析。

图 4-6　在微观环境下使用金刚石中的氮 - 空穴缺陷中心单自旋探针探测到附近

两个共键的 13C 原子，并实现对其空间取向和结构的解析

建立了世界上最深、宇宙线通量最小的地下暗物质实验室，自主设计了国际单体质量最大

的点电极高纯锗探测器，使暗物质探测灵敏度提升 10 倍，得到了国际最灵敏实验结果。完成了

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PandaX 实验的第一阶段 400 千克液氙探测器的研制和运行，取得低质量区具有国际竞争力的观

察结果。

发现了压致金属化和奇异的超导电性，弄清了压致分子晶体向原子晶体的相变过程。发现了

压致聚合效应和压致分子解离效应，获得了常规条件下难以得到的新材料，为探索具有优异性能

的新型多功能材料提供了新途径。建立了新型金刚石微粉封垫、超高压高温电学性质原位集成化

精确测量等系列新方法。

发现纳米孪晶化是共价材料获得超细化组织的有效方法，合成出具有极高硬度和稳定性的纳

米孪晶金刚石，硬度超过天然金刚石，其韧性也比金刚石单晶提高了一倍，且抗氧化温度比天然

金刚石高出 200℃以上，这三大指标的显著提高将会使超硬工具的寿命成倍提高。

图 4-7　洋葱碳纳米颗粒（a）与 10 GPa、1850℃合成的黑色不透明样品（b）及其纳米孪晶

结构的高分辨（HRTEM）图像（c）

第三节

前沿技术

一、高性能计算技术

完成了“天河”新一代高性能计算机系统天河二号（一期），系统峰值计算速度每秒 5.49 亿

亿次、持续计算速度每秒 3.39 亿亿次、能效比每瓦特 19 亿次，已连续 5 次位居世界超级计算机

TOP500 榜首。

第二台基于自主处理器的 100PF 机的研制工作全面展开，在多态自适应体系结构、新一代众

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核处理器、高效计算结点、高速高效互联网络、高性能直流供电、高密度组装与高效冷却、大规

模并行机可用性技术、大规模计算机系统软件、面向众核的并行编程等方面取得了创新成果，为

系统研制奠定了坚实基础。

研发了高效能计算应用支撑软件框架体系，已支撑了多个应用程序的研制，在其支持下研发

的应用程序实现了数万核的数值模拟，获得了一批重要模拟成果。

二、网络与移动通信技术

利用高速独立激光干涉技术，结合高效率、低噪声超导纳米线单光子探测器，将可以抵御黑

客攻击的远程量子密钥分发系统的安全距离扩展至 200 公里，并将成码率提高了 3 个数量级，创

下新的世界纪录。相关论文发表在 Physical Review Letters 上。

首次在国内实现了一根头发丝般粗细的普通单模光纤中以超大容量超密集波分复用传输 80

公里，传输总容量达到 100.23Tb/s，相当于 12.01 亿对人在一根光纤上同时通话，实现了中国光

传输实验在容量上的突破，推动中国在光通信领域保持国际领先地位。

提出了一种多维一体全光交换网络体系架构，攻克并掌握了“四无”（无色、无向、无栅格、

无阻塞）波长选择光交换、10Pbps 超大容量集群节点光交换和 C 波段 16Tbps 实时波分复用光传

输等全光网前沿技术。

系统提出了基于群体协同和持续演化的网构化软件开发方法和环境体系结构，在网构化软件

协同构造、在线管理、可信评估和运行演化四个关键技术方向取得了一系列突破。

完成了应用于毫米波与太赫兹通信的高速基带信号处理关键技术研究和平台研制，基带速率

超过 7Gbps，达到了国际先进水平，为 10Gbps 以上的高速通信基带芯片设计奠定基础。

突破并掌握了光子集成共性关键技术，研发制作了多种典型功能光子集成芯片和模块，推动

基于光子集成技术平台的一系列产品快速发展。

三、新型材料技术

建立了首台自主研发的应用于 YBCO 高温超导带材的大型化学气相沉积（MOCVD）和脉冲

激光沉积（PLD）系。制备出国内第一根千米级 YBCO 高温超导带材，超导临界电流达 280 A ；

500 米级 YBCO 高温超导带材，超导临界电流达 500 A，均达到国际先进水平。

突破了化学气相沉积方法制备石墨烯透明导电薄膜技术，提出了电化学气体鼓泡无损转移新

方法，开发出连续转移批量制备技术，实现了高性能石墨烯透明导电薄膜的低成本连续化制备，

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解决了光电器件应用的图形化和功函数调控问题，研制出基于石墨烯透明导电薄膜的 7.5 英寸柔

性触摸屏和 4 英寸柔性 OLED 原型器件。

图 4-8　基于石墨烯透明导电薄膜的 7.5 英寸柔性触摸屏和 4 英寸柔性 OLED 原型器件

提出了电磁媒介理论的统计模型及相应的多层吸波超材料优化算法；采用超宽频电磁吸波功

能超材料的设计与优化技术以及高强吸波复合材料的成型工艺，设计并制造出具有自主知识产权

的宽频吸波超材料。完成了厚度 6mm，最高平板反射率 1 ～ 4GHz ≤ -5dB，4 ～ 8GHz ≤ -10dB，

8 ～ 18 GHz ≤ -20dB 的宽频吸波超材料的开发，成功解决了 1 ～ 18GHz 内的宽频吸波问题。

图 4-9　吸波材料在隐身机翼上的应用

0.1mm

0.025mm

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通过多层涂覆烧结、有机无机杂化等方法提升了陶瓷纳滤膜、金属微滤膜的分离性能，陶瓷

纳滤膜截留分子量小于 990Da，开发出膜元件和膜装置模块化组装技术，形成 20 万吨级催化 - 陶

瓷膜分离耦合技术工艺包，建成年产 20 万吨环己酮肟生产大型化装备，环己酮转化率、环己酮

肟选择性均大于 99.8%。碳化硅膜材料的耐温性≥ 800℃，孔隙率≥ 36.9%，对 0.3μm 粉尘的过

滤效率达到 99% 以上，可以满足石化、水泥、IGCC、钢铁等行业对高温气体的工艺需要和洁净

排放要求。

突破了铝 / 钢界面 608℃高温热脆性的技术难题，解决了无铝边宽度精度（4±1mm/460mm

宽 ×1000m 长）、铝层厚度精度（±0.004mm）等控制技术难题，开发出具有自主知识产权的铝 /

钢复合带材。

图 4-10　铝 / 钢复合带材

四、深海技术 “蛟龙”号（HOV）、“海马”号（4500 米级 ROV）、“潜龙二号”（4500 米级 AUV）、“海燕”

号（深海滑翔机）均完成海上试验验收并在西北太平洋、西南印度洋和南海取得重要科学应用成果。

4500 米级载人球壳、高性能浮力材料、液压及推进系统、高速水声通信等核心关键技术国产化取

得全面突破，极大地提升了中国深海材料、加工制造等基础工业能力，为下一步挑战万米深潜打

下坚实基础。

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图 4-11　深海探测装备

成功研制了 675 和 950 两种规格的液压动力旋转导向钻井系统以及配套的 MWD、自然伽马、

电阻率随钻测井仪器；开发了 Welleader 旋转导向钻井系统，已完成 7 井次钻井试验、11 井次陆

地和海上油田工业应用，累计进尺达到 15533 米。标志着中国成为即美国之后第二个掌握随钻测

井和旋转导向钻井技术的国家。

攻克了海底光电复合缆、深水接驳盒、科学仪器平台及岸站系统等核心技术，以海南陵水为

基地，完成了 1750 米 海深、多类型海底观测设备的海上施工布放测试作业，实现了南海深海海

底观测网全系统互连互通。

五、空天技术

成功完成了探月工程三期再入返回飞行试验，全面突破和掌握了航天器以接近第二宇宙速度

的高速再入返回关键技术，为确保嫦娥五号任务顺利实施和探月工程持续推进奠定了坚实基础。

高分二号推动中国民用遥感跨入亚米级高分辨率时代，实现了亚米级空间分辨率、多光谱综

合光学遥感数据获取，攻克了长焦距、大口径、轻型相机及卫星系统设计难题，提升了低轨道遥

感卫星长寿命可靠性能，同时还具有高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力等特点，能有

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效满足中国现代农业、资源环境、防灾减灾等战略需求。

成功研制了可实用化的机载热红外高光谱成像仪，在飞行试验的测试中性能指标达到国际一

流水平。突破了超长伪随机编码信号实时产生、处理和成像等关键技术，研制了具有国际领先水

平的车载和空载超深探地雷达工程样机。突破了高性能对地观测卫星平台载荷一体化设计关键技

术，已应用于中国 “吉林一号”商业卫星。包头遥感综合验证场入选国际对地观测委员会（CEOS）

全球自主定标场网（RadCalNET）首批 4 个示范场。

突破了以遥感应用为导向的多星耦合组网成像规划与多源数据主动式服务、地表参量多源遥

感协同反演与像元尺度真值获取等关键技术，实现了从单一传感器定量遥感产品生产体系到多星

协同反演不依赖于特定传感器的定量遥感产品生产体系的跨越。构建了全球陆表综合观测共性和

专题定量遥感产品生产原型系统，并在中国—东盟试验区开展应用示范，有力支撑了《全球生态

环境遥感监测 2014 年度报告》的发布。

构建了具备互联网自主空间信息获取能力的主动服务平台，初步具备了国家电子政务信息

互联网融合服务能力、区域国家战略决策科学支撑能力和互联网大众地理空间信息主动服务能力。

在全国 2 个省、30 余个城市公安机关成功进行了警用地址数据管理与服务系统成果的规模化示范

应用推广；开展了对地址位置服务、视频 GIS、室内外三维全息位置地图等技术研究成果的综合

图 4-12　探月工程三期再入返回飞行试验示意图

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第四章　基础前沿

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集成，并在常州市进行项目综合示范应用，取得初步成效。

研发了支撑北斗导航应用的“羲和”系统，创造性地联结卫星导航与移动互联网，扩增卫

星导航应用范围，将北斗提供的服务范围由室外扩展到室内外，精度提升到室内外 3 米，构建

了泛空间高精度位置服务系统，催生基于智能手机应用的公众位置服务新兴产业。研制出具备

北斗－“羲和”导航功能的 1 米级导航手机，为北斗、“羲和”系统应用走进亿级大众市场奠

定了基础。

成功进行了飞艇间激光无线能量传输试验，利用国外望远镜观测，首次获得了红移 0.8 处的

互相关功率谱，构建了空间天气灾害监测预警示范平台框架，为通信、导航、电力等应用领域提

供强有力的空间天气监测与预警的技术支撑。

图 4-13　2013 年中国—东盟区域年最大植被盖度空间分布

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<2020-4040-6060-7070-8080-9090-92.592.5-95

97.5-100

0 250 500 750（km）

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六、增材制造技术

完成了砂箱升降式和平台升降式两种不同升降方式的 3D 打印样机的设计，其中砂箱升降方

式的设备已完成主体装配。设备的控制系统也已经设计完成，并进行了初步装机调试，目前各运

动机构的运行效果已经达到了预期目标。

系统研究了航空航天冲压发动机用 Ti-22Al-25Nb 合金和 TP347H 奥氏体耐热钢热变形过程的

组织形成规律；系统分析了经不同程度冷轧后冲压发动机用 Inconel 718 高温合金中 d 相的析出与

演化规律；完成了 CLAM 钢的 ODS 钢的扩散连接工艺方案的制定，实现了 CLAM 的真空扩散可

靠连接。

构造了 3D 打印数据处理软件内核与 UI 相分离的软件平台体系结构，构造了基本的 AMF 解

码引擎，已经可以解码 AMF 文件色彩、材料及表面纹理信息，且能通过递归算法实现将 AMF

曲面三角形细分为平面三角形的功能；开发了一套面向 3D 打印的三维模型报价系统。

中国科学技术发展报告2014 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT