2020年可能改变世界的科学大事
解放日报 发布时间:2020-01-08 浏览次数:123

去年11月,中国火星探测任务着陆器悬停避障试验完成,这是中国火星探测任务的首次公开亮相。据报道,中国首台火星探测器计划将于今年发射。 新华社 发

  刚刚过去的2019年,是人类科技史上又一个不平凡的年份:中国嫦娥四号实现人类探测器首次月背软着陆;美国“新视野”号探测器完成了人类探测史上最遥远的一次星际“邂逅”;“事件视界望远镜”项目发布人类获得的首张黑洞照片,震惊世界;谷歌公司领衔的团队宣称成功实现“量子霸权”;艾滋病治疗重现曙光……有的发现已然推动了实用进步,有的研究却争议尚存。

  2020年伊始,我们展望新年即将发生的一系列科学大事。这些更复杂、更前沿的科技,虽然看起来距离遥远,说不定却蕴藏着改变人类命运的潜力。
 

  寂寞火星 热闹非凡

  2020年,向火星进发将成为人类历史上最重要的科学探索之一。随着最新一个“火星冲日”的到来,多个国家将开展火星探测任务。

  火星距离地球最近点有5500多万公里,最远点超过4亿公里。每隔约26个月发生一次的“火星冲日”期间,地球与火星距离较近,人类可用较小花费和较短时间将探测器送往火星,而最近的“火星冲日”将会在2020年7月到来。鉴于此,中美欧宣布,将于2020年发射航天器登陆火星,40多亿年来一直“寂寞沙洲冷”的火星将变得热闹非凡。

  美国国家航空航天局(NASA)将于今年夏天发射“火星2020”火星车,在火星上采集并存储岩石样本,留待未来的任务带回地球,与它一起到达的是一款小型可拆卸无人直升机;中国首台火星探测器也将于2020年择机发射,计划2021年降落火星;如果可以解决着陆降落伞的问题,欧洲航天局(ESA)的“罗萨琳德·富兰克林”火星车将搭载俄罗斯火箭升空,它将利用一个能钻探到地表以下两米深处的钻头来提取未受强烈辐射的物质,这种物质中或许含有火星上曾存在生命的证据;阿拉伯联合酋长国也计划朝火星发射一台轨道器,这将是阿拉伯国家的首个火星飞行任务。
 

  仰望星空 嫦娥探月

  2019年,科学家借助“事件视界望远镜”(EHT)成功拍摄到首张黑洞照片,举世轰动。但这,只是故事的开始。

  据《科技日报》报道,EHT合作组今年有望发布有关银河系中央超大质量黑洞“人马座A*”的新结果。ESA的“盖亚”探测器也将更新银河系三维图谱,让科学家更好地了解银河系的结构和演化历程。此外,引力波天文学家也将公布2019年观察到的宇宙撞击数据,包括黑洞间的并和,以及以前未曾观察到的黑洞与恒星之间的碰撞。

  自人类开始仰望星空,其对未知宇宙的探索就从未止步。日前,英国知名科学杂志《自然》在线发表文章,展望了2020年可能会对科学界产生重大影响的事件,中国的嫦娥五号任务位列其中。

  根据日前央视的报道,今年,中国探月工程三期将完成收官任务——发射嫦娥五号,执行月面采样返回任务。在嫦娥五号探测器到达月球表面之后,飞控团队将指挥探测器完成取样工作,并按计划返回。

  此外,更多国家对宇宙的探索也将持续推进:日本“隼鸟2号”将把从小行星“龙宫”上采集的样本送回地球;NASA的“源光谱释义资源安全风化层辨认探测器”则会继续勘测小行星“贝努”,并从它身上“咬下”一块样本。
 

  生物健康 争议中前行

  在新一年里,科学家除了关注星辰大海,也将持续关注人类的健康命运。

  2019年7月,日本政府批准了首个申请利用动物培育人类器官的项目——利用诱导多能干细胞(iPS细胞)在实验鼠体内培育人类胰脏,这一项目旨在确认利用相关技术能否在动物体内正常生长出人类器官,以便将来用于移植。尽管这一研究已获批,但仍引起广泛争议。有研究人员认为,异种移植仍需克服来自道德伦理和技术上的巨大障碍,在实验室中培育的“类器官”可能更安全、更有效。

  今年,在对抗传染病方面也有望获得突破。在印度尼西亚日惹市,针对借助沃尔巴克氏菌对抗登革热传播技术的重大测试将得出结论。此外,世界卫生组织提出,希望到2020年消除昏睡病。

  另外,合成生物学家重建面包酵母(酿酒酵母)的工作也将于2020年完成。研究人员已经能人工合成简单生物,例如蕈状支原体的遗传密码,但在酵母细胞中进行这项工作更具挑战性,因为它们十分复杂。这项名为合成酵母2.0的研究由来自四大洲的15个实验室合作完成。研究小组已经用合成的DNA片段替换了酿酒酵母的16条染色体。

  他们还尝试重组和编辑该酵母的基因组,以了解有机体是如何进化,以及如何应对突变的。研究人员希望,工程酵母细胞将为制造从生物燃料到药物的大量产品提供更有效和更灵活的方法。
 

  能源行业 新秀辈出

  2020年,能源领域将会取得不少新成果。其中,最值得期待的是钙钛矿太阳能电池。

  与目前大多数电池板使用的硅相比,钙钛矿吸光效率更高、成本更低且制造工艺更简单。因此,钙钛矿太阳能电池已成为行业“新宠”,不少公司计划于2020年开始销售这种电池。

  此外,在2020年7月的东京奥运会上,丰田汽车公司有望发布首款固态电池动力汽车原型,这种电池用固态电解质替代了传统电池内的液态电解质。在过度充电等异常情况下,液态电解质电池容易发热,可能会造成自燃甚至爆炸。相比于液态电解质电池,固态电解质电池在提高电池能量密度的同时,还能解决安全问题。

  超导专家也将在2020年迎来重大突破。他们一直希望研制出能在室温下工作的超导体,这种超导体一旦问世,将彻底改变电力的传输方式,并节省大量能源。2018年,一个国际团队发现,在极高压力下,超氢化镧可在零下23摄氏度表现出超导性,朝室温超导体迈进了一大步。研究人员计划在2020年再接再厉,合成出超氢化钇,这一材料有望在53摄氏度实现超导。
 

  超级对撞 梦想升级

  根据新华社报道,欧洲核子研究中心(CERN)表示,希望在2020年获得更多资金,以推动新一代大型对撞机项目。这个全球最大的粒子物理实验室将于2020年5月在布达佩斯召开理事会特别会议,讨论决定欧洲粒子物理战略规划的更新事宜,巨型对撞机便是其中一个重要部分。该实验室希望建造一台100公里长的机器,其功率是大型强子对撞机的6倍,耗资可能高达234亿美元。

  在大西洋彼岸,美国费米国家实验室也将在2020年公布“缪子g-2”实验的结果,无数科学家对此翘首以盼。该实验旨在对缪子在磁场中的行为进行高精度测量。物理学家希望能发现小小的异常现象,揭示出以前未知的基本粒子,从而拉开新物理学的序幕。