创新之“手” 推动生活巨变

——2012年度国家科技奖励获奖项目亮点解读

作者：高 博 陈 瑜

2013年01月19日  来源：科技日报

2012年12月13日，嫦娥二号飞越探测小行星

武重集团研发的螺旋桨加工机床

微创胸腔镜手术既能切除病灶又减小了病人痛苦

完全自主产权的“蓝擎”发动机

普光气田天然气净化厂厂区

“秸秆清洁制浆及其废液肥料资源化利用”是中国造纸业的技术创新

　　我国自主研发的螺旋桨加工高端机床生产的部分螺旋桨产品，已经用在意大利等国的豪华邮轮上

　　科技之花悄无声息地绽放。创新像一只看不见的手，推动国家转型的同时，让普通人的生活更加便利和安全。今年的国家科技进步奖获奖项目里，不仅有国家战略层面的大手笔，也有不少惠及民生的新成就。以下我们为您解读的各领域的奖项，或许并不全为大众所熟悉，但它们的确是近年来中国科技水平升级的最佳例证。

　　中国造，步步高

　　螺旋桨加工高端机床超越垄断国同类设备

　　几十年来，中国舰船人有一个梦：螺旋桨安静工作，舰船悄悄远航。这个梦靠一台机器得以实现。

　　武重集团研发的“数控七轴五联动螺旋桨加工重型车铣复合机床”，让螺旋桨制造由手工打磨变为精密机床加工，大大提高了产品的精度和生产效率，让中国的大型潜艇或舰船能用上自产的静音螺旋浆。这一项目也因此荣获本次国家科技进步奖的二等奖。

　　大型高端舰船，包括潜艇、航母和豪华邮轮等，其关键部件是大型螺旋桨。螺旋桨的制造精度直接影响舰船的平稳性和噪声。加工大螺旋桨需要的高端机床，由于军事上的重要性，长期被发达国家列为战略物资，严格限制出口。此前只有德、日两国制造且价格昂贵。

　　我国加工大型螺旋桨，以前采用手工砂轮打磨的方法，劳动强度高、生产效率低、噪音大、金属粉尘污染重，而且加工精度低，制造出的螺旋桨难以满足大型高端舰船性能指标。自主研发螺旋桨加工高端机床，对提升中国高端舰船的水平至关重要。

　　加工螺旋桨的难度在于，它的结构极其复杂。整体螺旋桨由三到七片桨叶组成，桨叶是复杂曲面，常规工艺无法满足整体加工要求。同时，其毛坯重达百吨级别，加工余量极不均匀，切削过程本来又不容易实现高精度。

　　10年前，中国兵器工业集团所属的武重集团等单位开始研发大螺旋桨加工设备，他们解决一系列难题，制造出一系列组件，从无到有地研发出了机床系统，实现了毛坯上机后一次加工成螺旋桨，效率大大提高。

　　这台机床切削直径8.5米，重一百多吨的零件，定位精度可以逼近0.025毫米，相比占据垄断地位的德、日同类设备，有了明显的超越。加工出的螺旋桨达到超高级精度。

　　该机床的部分螺旋桨产品，已经用在意大利等国的豪华邮轮上；其研发成果还应用于多台其他数控重型机床装备上。对提高我国高端舰船和发电装备制造能力、国防安全做出了重要贡献。据初步统计，此项目已新增产值6.81亿元。

　　无独有偶，在另一个动力项目——重型高速柴油发动机上，中国也取得了实质性突破。相关技术也获得了本次技术进步奖二等奖。

　　重型高速发动机广泛应用于商用汽车、工程机械、船舶、发电设备和军事装备，其技术水平很大程度上决定了车辆和装备的档次。长期以来，中国重型高速发动机在可靠性、动力性、制动、油耗和排污方面都与国外差距很大。10年前，12升以上的大功率柴油机全部依赖进口。

　　为了占据产业链的高端，潍柴动力公司和北方交通大学联手进行技术创新，开发了完全自主产权的“蓝擎”发动机，并在几年前实现产业化。中国的重型车辆从此拥有了“中国心”。根据中美两国权威机构检验，中国产发动机的各项指标都优于国外同类产品。

　　中国自产的大功率、重吨位、更环保发动机投产后，迅速占据了世界市场，为中国机械走出国门立下大功。如今国产重卡车，大客车和工程机械大部分使用国产发动机。中国的高端柴油机还出口到法、俄、意等国，创造外汇14亿美元。

　　千里眼，见纤毫

　　嫦娥二号与“战神”擦身而过，首次实现中国对小行星的飞越探测

　　去年12月13日，嫦娥二号卫星成功地从拉格朗日点飞到距离地球700万公里的深空，与“战神”小行星擦身而过，最近只相距3公里。嫦娥二号拍下的“战神”高清晰相片，传送回地球，引起公众极大兴趣。中国也成为第四个探测小行星的国家。

　　2010年发射的嫦娥二号，不但为嫦娥三号勘察着陆点，还获得了高分辨率的全月图。服役期满后，它继续飞向深空，获取地球离子能谱、太阳耀斑爆发和宇宙伽马爆的科学数据，之后又拍摄小行星。超额完成任务。这一项目，作为中国航天的骄傲，当之无愧地获得了国家科技进步奖特等奖。

　　与航天有关的奖项不止一个。去年中国航天发射十分密集，各种用途的卫星在天上发挥神威，离不开星载计算机的出色表现。

　　卫星在条件恶劣的空间环境中工作，对计算机可靠性要求极高。因此，一个成功保证星载计算机安全工作的项目——“星载微处理器系统验证—测试—恢复技术”，获得了本次国家技术发明二等奖。

　　利用有限的硬件资源，确保海量数据正确处理，是一项困难又关键的任务。北京控制工程研究所是这方面的“专业户”，中国第一台星载计算机，还有第一款卫星计算机操作系统都是他们的产品。该所的科技人员采用创新思路，让计算机能够准确地检测自己的软件和硬件缺陷，确定卫星系统的故障所在，并且告知地面，或自行修复。

　　专家评价说，这一项目成果有助于解决卫星在轨故障检测、隔离和恢复等重大技术难题，领先于国际水平。

　　应用了这项技术，未来的中国卫星更加令人放心；这种技术还可能被移植于特殊环境下工作的计算机，带来显著的经济效益。

　　另外，最大程度地利用卫星影像做出高质量的地图系统，也成为中国军事科技进步的一个亮点。中国研发出目前世界上最完善的地理信息系统和自动化地图工作站，建立了一个国家级的国防交通空间数据平台，这一成果也获得本次国家科技进步奖一等奖。

　　在新研发的“国防交通地理信息系统”平台上，集成了覆盖全国的13种主要类型的基础地理信息，还有国家和军队铁、公、水、空交通信息。自动化制图技术还大大缩短了交通图的编绘时间。

　　在科技部和国家测绘局组织的对国内外42种同类产品的评测中，国产地理信息系统在大部分指标上都排在第一，大大超越竞争对手。

　　深掘地，采珍宝

　　普光气田含硫天然气净化技术成就“川气东送”惠及2亿人口

　　四川的天然气，自古就被用来煮盐和冶炼；天然气输送出川，让几代人梦寐以求。为了缓解我国能源紧张，国家将普光气田为主要供气源的“川气东送”列为“十一五”重大工程，其技术关键是攻克高含硫气田带来的一系列问题。这一项目的最终成功，也让它拿到本次国家科技进步奖特等奖。

　　作为我国首个建成投产的超百亿立方米大气田，普光气田气藏硫化氢含量高达15%。这带来了开采安全隐患，以及管道腐蚀问题。中国石油化工公司经过7年攻关，开发了上下游各环节的核心技术，研制出各种抗硫管材和装备。

　　随着世界第二大含硫天然气净化厂的建成，不仅四川的天然气输送到六省二市，2亿多人口获益，而且年产硫磺200多万吨，取得了巨大的经济效益。

　　长期以来，我国硫磺产量很低，而硫磺产品消费增长又快，超过七成的硫磺需要进口。

　　普光气田生产的硫磺从高含硫天然气中分离，纯度极高。随着硫磺产量连年攀升，普光气田一举成为全国最大的硫磺生产基地，占据国内“半壁江山”，极大缓解了中国硫磺短缺的局面。

　　开采技术的进步，也让老油田焕发了青春。“水平井钻完井多段压裂技术”让我国许多主力油田提高了产量，因此获得本次科技进步奖一等奖。

　　我国许多油田因为进入中后开采期，单井产量持续下降，新发现油气储量80%以上品质差、难开采。水平井是一种后期开发的有效手段，但过去的技术难以开发薄层、浅层和低渗透储层。为此，中国石油天然气公司从2005年开始组织了1200余人的科研团队，开展“水平井钻完井”和“分段压裂”增产技术的攻关。

　　技术成功研发和投用6年以来，已经增产了近5000万吨当量的油气，相当于开发出一个大油田。这个成果已经成为了中石油国内外油气田增产的主要技术，同时带动了中国石油开采高端和仪器的提高。

　　在甘肃金昌，技术创新也帮助人们淘出更多的宝贝。金昌的镍矿，占了中国总储量的80%，但大部分矿石的品位低，不好冶炼，而且容易造成污染。

　　金川公司的技术人员开发的“复杂难处理镍钴资源高效利用技术”，解决了以上问题，也获得了国家科技进步奖一等奖。技术人员自创了三种类型熔炼炉联动的技术，以及先进的选矿办法，让金属构成不同的矿石分别产出。还有一系列提取技术，也打破了国外的技术封锁。让镍矿的回收率显著提高。现在，金昌已经大量产出镍、铜、铂以及各种珍贵金属，充分开发了当地的矿产聚宝盆。

　　抗癌魔，巧开刀

　　微创胸腔镜手术使开胸才能完成的手术，通过小切口和胸腔镜就可完成

　　肺癌，根据国家卫生部2008年的调查，是中国人恶性肿瘤致死的首要原因。手术是治疗肺癌的主要方法。如何在根除肿瘤组织的同时，尽可能减小手术创伤？北京大学的医疗团队通过不断创新，推出了一系列的微创胸腔镜手术，并在国内推广。这一成果此次也获得科技进步奖二等奖。

　　由于这项创新，越来越多原本开胸才能完成的手术，可以通过小切口和胸腔镜完成。既可切除病灶、明确病因，又消除了传统手术给患者带来的心理负担。

　　举例来说，过去要摘除部分肺叶，要开三十厘米长的刀口，如今只需要开几个不到三厘米长的创口就行。再比如，晚期肿瘤可能堵塞气管。让病人像被掐住脖子一样痛苦死去。通过电视激光硬质气管镜，放置一个简单的气管支架，就可以让病人正常通气。微小的创口，就可以解除肺癌病人的病痛折磨。

　　在今年揭晓的众多国家科技奖励中，癌症研究项目格外引人注目。国内医疗人员依靠数十年临床经验和科研，在癌症治疗方面取得可喜进展，不仅治愈了更多病人，还推进了对癌症的科学认识。

　　如第四军医大学获得国家科技进步奖二等奖的“肿瘤分子生物治疗新靶位、新策略、新药物”项目，其成果在全国范围内应用于临床后，明显提高了中晚期肿瘤的治疗有效率。该项目经20年研究，发现了一系列肿瘤细胞增殖和凋亡的调控分子，研制了6种新药。在化疗、放疗和手术等常规方法不如人意的情况下，用肿瘤的靶向治疗带来了新希望。

　　第三军医大学的“肿瘤血管生成机制”研究，更是获得了此次科技进步奖的一等奖。肿瘤的生长和转移依赖于肿瘤血管生成，因此，抑制血管生成，也是肿瘤治疗的一种策略。三军医大的科研团队系统深入地研究了肿瘤血管生成原理，获得血管生成的分子和细胞新机制，其创建的新理论应用于诊断和新药研发，已在国内外有效推广。

　　第二军医大学的“前列腺癌诊疗体系创新”项目，同样荣获科技进步奖一等奖。前列腺癌在西方是男性最易发的恶性肿瘤，中国目前的前列腺癌发病率逐年上升，预计未来会接近肝癌发病率。中国过去的诊疗技术基本上照搬欧美，没有考虑到明显的种族差异。

　　二军医大的科研人员多年研发，从整体上提高了中国的前列腺癌诊疗能力和基础研究水平。他们开发的各项创新技术已经治疗了2万例患者，效果显著。这些创新不仅让治疗关口前移，提高了患者生存期和生活质量；还构建了中国人前列腺癌的分型，便于分类治疗。前列腺癌的易感基因以及治疗靶点也被找到，从而有望开发出特效药物。

　　另外，二军医大的肝癌诊疗团队，由于极大提高了肝癌手术成功率和术后生存率，奠定中国肝癌诊疗的国际领先地位，此次也荣获了科技进步奖创新团队奖。

　　水清洁，利环保

　　造纸业的创新，让草浆生产清洁高效，还制出优质肥田“添加剂”

　　提起“草浆造纸”，对上世纪“造纸小作坊”有些印象的人，都会想起新闻里一条条“黑水河”。草浆似乎天生跟环保搭不上边。然而，中国造纸业的技术创新，不仅让草浆生产变得清洁高效，还制造出了优质的肥田“添加剂”。

　　中国的森林资源匮乏，全国每年进口木浆和废纸浆几千万吨，占将近一半的纸浆消耗。然而，作为传统的草浆生产大国，中国每年作物秸秆有7亿吨，利用率极低。

　　山东泉林公司独辟蹊径，从1998年开始研发深度利用秸秆，发展循环经济。它们的“秸秆清洁制浆及其废液肥料资源化利用”项目也获得了本次国家技术发明奖二等奖。

　　这家公司投入巨金，创立了草浆生产的全新技术体系。应用创新技术后，公司的产值5年上升了一倍，单位用水量却降到以前的七分之一，污染排放浓度降至不到二十分之一。

　　用秸秆制浆，还减少了秸秆焚烧或闲置造成的环境污染。据测算，秸秆制浆造成的污染量，不到自然弃置的万分之三。同时，生产一吨麦草浆，还可节约0.7亩天然林或2亩人工林。

　　技术人员在备料、蒸煮、脱木素等环节采用的新工艺，不仅降低了生产过程中的水耗、能耗和污染物排放量，制造出的草浆质量还优于木浆。他们生产的不添加增白剂的本色食品包装纸盒，作为塑料餐具的最佳替代品，九成以上出口欧美市场。

　　制浆造成的黑液，过去很难处理，容易造成污染。而新技术可以把废液变成一粒粒的有机肥料。这种木质素为主的颗粒，进入土壤后转化为黄腐酸，可以显著提高土壤的保肥、保水能力。多年实验证明，施用这种肥料，可使粮食作物增产10%，降低化肥施用量10%。在解决废水的同时，实现了制浆和农业的良性循环。

　　另外一项获得技术发明奖二等奖的技术，是中科院的“复极感应电化学水处理技术”。

　　近年来，随着我国废水排放标准不断提高，企业在废水处理环节投加了更多化学药剂，使用更复杂的工艺，结果并不理想。用电极反应来净化水，只生成二氧化碳、水和简单有机物，无二次污染。但费用太高是限制其应用的瓶颈。

　　中科院的研究人员，考虑用新的电转化方式，开发出一系列电极材料和反应器，让废水电处理的效率显著上升，能耗下降，目前应用这一技术的投资已超过4亿元，带给企业将近2亿元的增效。它还在抗震救灾等场合大放异彩。