2021年世界科技进展100项（深空、深海、新空间拓展）

本文系统梳理了2021年在全球范围内取得的100项科技进展，主要分布于“生命、生物、医药健康”“深空、深海、新空间拓展”“物质、材料、化学”“智能、信息、通信”以及“生态能源、交通与建设工程”五大领域。

2021年世界科技进展100项 （深空、深海、新空间拓展）

• 新空间
  • “洞察”号首次揭示火星内部结构
    • 自“扎根”火星以来，美国国家航空航天局（NASA）的“洞察”号火星探测器在其着陆点测量了大约733次地震。科学家基于其中35次地震的数据，揭示了火星的内部结构，估计了火星地核的大小、地幔的结构和地壳的厚度。这也是科学家第一次使用地震数据来探测地球以外行星的内部，这是了解火星形成和热演化的重要一步。该研究入选《科学》十大科学突破之一。
    • 地震波显示火星有一层薄薄的地壳、浅层的地幔和一个异常大的液体核心
  • 人类直升机首次成功在火星上空飞行
    • 北京时间4月19日18点55分左右，NASA宣布人类直升机首次在火星试飞成功。这架名为“机智”号（Ingenuity）的小型直升机是此前跟随NASA毅力号火星车一同抵达火星的。机智号仅重1.8公斤，高0.5米，由两个反向旋转的旋翼提供升力。旋翼由碳纤维制成，直径达1.2米，驱动电机功率350瓦。机智号的主要目的是进行技术验证，验证人类采用飞行探测地外星球的全新技术。
  • 商业航天新突破
    • 北京时间2021年5月6日6点20分左右，SpaceX星舰原型（代号SN15）在得克萨斯州博卡奇卡（Boca Chica）成功进行了高空飞行测试，这是SpaceX星舰原型第五次挑战10公里级高度，也是首次没有发生爆炸事故的完美着陆。
    • SN15成功从10公里高度落下站住且没爆炸
    • 2021年2月4日，SpaceX发射了60颗星链互联网卫星进入轨道，这是猎鹰 9（Falcon 9）火箭的第50次发射，代表着该公司可重用性火箭的又一里程碑。
    • 北京时间 2021 年 1 月 24 日 23 时，美国佛罗里达卡纳维拉尔角发射基地，SpaceX 的猎鹰 9 号火箭携 143 颗卫星顺利发射升空，突破航天记录。
    • 美东时间7月11日上午，维珍银河创始人理查德·布兰森（Richard Branson）搭乘太空船二号成功从约86千米高的亚轨道返回。他成为商业航天试飞第一人，也成为年龄第二大的宇航员。
    • 美国时间9月15日晚8点02分，特斯拉CEO马斯克旗下，美国太空技术探索公司SpaceX的猎鹰9号火箭与“二手的龙”飞船，载着4名机组人员，成功从NASA肯尼迪航天中心发射升空本次任务的代号为“灵感4号”（Inspiration 4）。此次飞行任务中，灵感4号飞船预计将在太空中停留长达3天左右，以90分钟绕地球一圈的速度运行，这是世界上首次全员平民的飞行。
    • 美国当地时间10月13日上午10:50分，蓝色起源NS-18飞行器完成第二次载人太空飞行。短短3个月，贝索斯再一次成功将4名乘客送入太空，整个飞行过程约10分钟。同时，进入太空的最高年龄刷新了记录。90岁《星际迷航》柯克船长终于圆梦太空，成为登上太空最年长的人类。
    • 2021年6月11日，起源太空“仰望一号”光学-紫外太空望远镜搭载长征二号丁火箭成功发射升空。它是中国首个光学波段太空望远镜，搭载可见光、紫外大视场天文望远镜载荷，上天后将开展多波段天文观测，同时也将成为人类在太空中大视场紫外波段最强的探测器。“仰望一号”由起源太空主导设计研发，空间光学、空间紫外望远镜将观测近距离飞掠地球的近地小天体，捕捉更详细的轨道和物态信息，为太空资源开发积累数据。进入太空后，“仰望一号”已经在轨工作超过100天，开展了多波段天文观测及商业观测合作，逐步绘制天上的“藏宝图”，也是全世界太空资源开采领域的里程碑事件。起源太空“仰望一号”获得国际天文学联合会认证的天文台站编号，使中国成为除美国外，国际上第二个拥有被国际天文学联合会认证的小天体观测空间天文望远镜的国家。
• 深海
  • “实验6”科考船首次使用多联网开展作业
    • “实验6”科考船航行至南海北部海域，船上的科考队员在本航次中第一次使用了多联浮游生物分层拖网（MultiNet，以下简称多联网）进行科考作业。多联网是一种海洋仪器，可以自动对海洋浮游生物连续分层采样，能在连续的水层中进行水平采样和垂直采样。
    • 多联浮游生物分层拖网
• 深空
  • 首次观测到黑洞磁场
    • 视界望远镜得到了第一张显示超大质量黑洞附近区域光偏振情况的图像。这种偏振现象表明，在物质加速进入黑洞M87*（这个黑洞的质量超过太阳的60亿倍）的区域存在强磁场。进一步的研究或许将有助于研究某些黑洞如何形成将物质和辐射喷发到周遭宇宙空间中的巨大喷流。该成果入选《物理世界》十大突破之一。
    • 磁旋：偏振光下的超大质量黑洞M87*图像，图中的线代表偏振方向，与黑洞阴影周围的磁场相关
  • 中国航天全年发射55次位居世界第一
    • 2021年中国航天发射次数达到55次，位居世界第一，发射次数和航天器数量再创历史新高。2021年长征系列运载火箭发射总数创造历史，在2021年完成了48次发射，创造了年度宇航发射总数的历史。这一年间，长征系列运载火箭完成了第400次发射，长征五号B、长征二号F、长征七号运载火箭用5次发射完成了今年的载人航天工程空间站建造任务，这背后不仅是数量的变化，更是国家航天工业实力、宇航任务执行力与国家整体科技实力在新时代的质变。
    • 2021年5月15日7时18分，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。迈出了我国星际探测征程的重要一步，实现了从地月系到行星际的跨越，在火星上首次留下中国人的印迹，使我国成为第二个成功着陆火星的国家。该成果入选2021年度中国科学十大进展之一。
    • 2021年4月29日，天和核心舱成功发射。神舟十二号、神舟十三号载人飞船分别于6月17日、10月16日成功发射并与天和核心舱成功完成对接。该成果入选2021年度中国科学十大进展之一。
    • 10月14日18时51分，中国在太原卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭，成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”。实现中国太阳探测零的突破，这标志着中国正式步入“探日”时代。该星将实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测，填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白，提高我国在太阳物理领域研究能力，对我国空间科学探测及卫星技术发展具有重要意义。
  • 首次确证月球的火山活动可以持续到20亿年前
    • 中国科学家利用过去十多年来建立的超高空间分辨率的定年和同位素分析技术，对嫦娥五号月球样品玄武岩进行了精确的年代学、岩石地球化学及岩浆水含量的研究。结果显示，嫦娥五号玄武岩形成于20.30±0.04亿年，确证月球的火山活动可以持续到20亿年前，比以往月球样品限定的火山活动延长了约8亿年。该研究成果入选中国科学十大突破之一。