看！创新英雄们的风采！2016年度国家科技奖获奖项目巡礼

北斗服务示意图。

　　人民视觉

　　国家科技进步奖特等奖“北斗二号卫星工程”

　　国家名片 强劲引擎

　　本报记者 余建斌

　　历时8年，全国300多家单位、8万余名科技人员参加研发和建设，14颗组网卫星和32个地面站天地协同组网运行，2012年12月起正式向我国及亚太地区提供导航、定位、授时和短报文通信服务……

　　今年1月9日举行的国家科学技术奖励大会上，北斗二号卫星工程获得2016年度国家科技进步奖特等奖。这个与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯并列成为世界三大卫星导航系统的北斗系统，建设规模庞大，技术复杂，实现了国际卫星导航领域和我国航天领域的多个首创，走出了一条符合中国国情、独具中国特色的卫星导航系统自主发展道路。

　　自主创新支撑北斗与国际先进系统同台竞技

　　北斗二号卫星工程是国家科技重大专项，是我国北斗卫星导航系统建设“三步走”发展战略承前启后的关键一步，任务是建成覆盖我国及亚太地区的北斗二号卫星导航系统，满足我国经济社会发展和国防军队建设急需，保障国家安全和战略利益。

　　北斗二号卫星工程原副总设计师、北斗系统高级顾问李祖洪研究员介绍说，北斗二号卫星工程由卫星、运载火箭、运控、应用、测控、发射场等六大系统组成。北斗二号卫星工程建设的完成，使我国拥有了完全自主的高性能北斗二号卫星导航系统，摆脱了对国外卫星导航系统的依赖，掌握了时空基准控制权、卫星导航产业发展主动权、国际规则制定话语权，为我国经济建设和国防安全提供了有力保障，也孕育出“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的北斗精神。

　　“北斗二号卫星导航系统具有‘四个第一’和‘十大创新’的突出亮点。” 北斗二号卫星工程总设计师助理郭树人说，“四个第一”主要包括：国际上第一个多功能融为一体的区域卫星导航系统，导航定位、短报文通信、差分增强三种服务融为一体，后两个功能是国外系统所不具备的；我国第一个与国际先进系统同台竞技的航天系统，直面国际竞争，与美GPS、俄格洛纳斯等国外先进系统比性能、比服务；我国第一个面向大众和国际用户服务的空间信息基础设施，需要经受数以亿计的各类用户长期连续稳定使用的严苛考验；我国第一个复杂星座组网的航天系统，卫星与地面站星地一体组网运行。

　　在众多创新中，根据我国国情，北斗二号卫星工程在国际上首创用不同轨道的卫星组成混合星座，以最少卫星数量实现区域内最佳的导航功能。“这个是非常具有创新性的设计理念和星座部署。同时，这种边建边用、以用促建，同时兼顾全球拓展的模式让工程建设取得较高效益。”李祖洪说。

　　另外，自主研制的以星载原子钟为代表的一批国际先进水平核心产品，也打破了国外的封锁垄断，实现卫星关键部组件自主可控。

　　可服务50多个国家、30多亿人口

　　北斗已成为代表中国的一张国家名片。作为世界上第三个提供运行服务的卫星导航系统，北斗二号系统免费向亚太地区提供公开服务，定位精度优于10米，测速精度优于0.2米/秒，授时精度优于50纳秒，其定位精度等技术参数与GPS民用信号相当，可服务50多个国家、30多亿人口。

　　据北斗二号卫星工程应用系统总设计师吴光辉介绍，北斗系统是联合国确认的四大核心供应商之一。北斗已进入国际海事、国际民航和国际移动通信组织标准体系，国际主流的手机芯片已支持北斗功能，“稳步推进北斗系统走出去”也被纳入国家“一带一路”建设规划。

　　卫星导航与互联网、移动通信并称为信息领域三大支柱产业。目前，我国已形成由芯片模块、应用终端、运行服务构成的较为完整的北斗产业链，构建形成了北斗产业保障、应用推进和创新三大体系。北斗系统已在关系国计民生、国家安全的多个重点领域和行业得到规模化应用，并从行业应用拓展到大众应用，进入千家万户。北斗系统也正与大数据、云计算、移动互联网等为代表的信息技术融合发展，推动着 “北斗+”的创新应用。

　　“作为我国战略性新兴产业，北斗已成为助推我国经济发展的强劲引擎。”展望未来的北斗计划，吴光辉说，“我们正在按计划实施北斗三号卫星导航系统建设，计划2018年前后完成约18颗全球组网卫星发射，率先为‘一带一路’沿线国家提供基本服务；2020年前后形成全球服务能力，建成世界一流的全球卫星导航系统。”

　　国家科技进步奖二等奖

　　“《躲不开的食品添加剂》（书籍）”

　　食品添加剂那些事儿

　　本报记者 冯 华

　　三聚氰胺、苏丹红、瘦肉精是食品添加剂吗？食品添加剂安全吗？长期食用含有食品添加剂的食品会不会危害人体健康？食品添加剂能禁用吗？……老百姓的这些疑问、困惑，由研究“高精尖”问题的院士作答，似乎有些大材小用，但中国工程院院士、北京工商大学校长孙宝国却不这么看。近年来，他将大量精力投入食品添加剂与食品安全的科普活动中，由他主编的《躲不开的食品添加剂》一书，作为传播面广、影响力大的科普读物，获得了2016年度国家科技进步奖二等奖。

　　孙宝国开始做科普，源于2008年的三聚氰胺婴幼儿奶粉事件。“那几年，食品安全问题频频曝光，从‘瘦肉精猪肉’‘红心鸭蛋’‘三聚氰胺奶粉’再到‘染色馒头’，老百姓一提起食品安全问题，就想到食品添加剂，谈之色变。”孙宝国说，当时一份调查显示，超过80%的消费者认为食品安全问题就是由于食品添加剂造成的。

　　不能再让公众对食品添加剂继续误解下去。孙宝国和几位业界同行决定，编写一本科学、准确又浅显易懂的科普读物。这些院士、教授拿出做科研的劲头，在全国近30个省区市发放了1万余份有关食品添加剂的调查问卷，筛选出最受公众重视的118个问题，从专业角度逐一作答。

　　“没有食品添加剂就没有现代食品工业。”孙宝国说，食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味，以及出于防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。“食品添加剂在我们的生活中无处不在。”孙宝国解释道，味精、小苏打、木糖醇本身就是食品添加剂，油盐酱醋、鸡精中都含有食品添加剂。啤酒里的二氧化碳，则充当着防腐剂的角色。在我国，历史上最著名的食品添加剂当属卤水了，用在卤水豆腐里的卤水，属于食品凝固剂。食品添加剂的作用有哪些？孙宝国介绍，它可以防腐、抗氧化，满足人类对食品色香味形的感官享受。有的还有营养或保健功能，如婴幼儿奶粉中添加的氯化镁、硫酸钙、β—胡萝卜素等。

　　公众对食品添加剂最大的误解就是把非法添加物当成了食品添加剂。孙宝国说：“三聚氰胺、苏丹红、瘦肉精等都是我国明令禁止添加的，是非法添加物。即便是允许使用的食品添加剂，也不能随便使用，不能超范围、超量使用。”

　　据介绍，我国对食品添加剂的生产和使用管理越来越规范。作为食品加工制造的原料，食品添加剂的最大使用量或最大残留量都必须符合国家标准的要求。允许使用的食品添加剂都经过严格的食品安全风险评估，证明对人体健康不会造成危害。

　　除了编写科普读物，近年来，孙宝国在全国做了200多场科普讲座，最繁忙时每周都有两到三场讲座。为了让公众更了解食品添加剂，他还自编“五言诗”，制作小动画，采用多渠道、多形式传播科学理念。“希望大家能正确认识食品添加剂，为食品添加剂和食品产业发展创造良好的社会舆论环境，一起为维护食品安全、建设健康中国而努力。”

　　国家科技进步奖二等奖

　　“《变暖的地球》（影片）”

　　说清“0.74℃”这个数字

　　本报记者 喻思娈

　　谈起地球变暖，人们都有直观的认识，但对其产生的危害、原因以及该如何行动了解并不多。2008年，中央新影集团副制片人柯仲华开始了导演并拍摄一部反映全球气候变化纪录片的历程，经过3年多的努力，带领团队完成了影片《变暖的地球》。该纪录片以影像的方式，深入浅出地阐释了全球变暖这个复杂的科学问题，因其在科学传播上的影响获得2016年度国家科技进步奖二等奖。

　　如何让公众理解地球变暖？柯仲华抓住了一个核心数字——0.74℃，这是政府间气候变化专门委员会对1906年至2005年100年间地表平均气温长期观测得出的结论（最新数据为过去130年全球升温0.85℃。）

　　围绕0.74℃这个视角，纪录片展开了对地球变暖现象、原因及对策的阐述。“《变暖的地球》首度解析了本次气候变暖在地球历史上处于什么样区位，我们告诉观众在更大的时间尺度上，地球有过几摄氏度甚至几十摄氏度的温度变化，看上去目前零点几摄氏度似乎并不算什么，但纪录片又通过大量科学证据说明了近百年人类活动加剧了地球变暖。”柯仲华说。

　　为此，影片在创作构思上煞费苦心。地球上0.74℃这种细微温度升高，是否与太阳相关；近百年0.74℃的温度变化，如果从远古到现代的时间维度来看，地位又会怎样？柯仲华说，叙述建立在科学逻辑基础上，不是先给出结论，而是把各种事实摆出来贯穿纪录片创作始终。在阐释科学事实时，也不是简单地用概念解释概念，而通过人物和故事来层层剖析。

　　柯仲华说，影片不仅引导中国公众全方位了解地球变暖对人类的影响，倡导节能环保的日常行动，更向全世界阐明中国政府和人民对环境的重视、对气候变暖的关注，表达一个负责任的大国正在并将进一步为节能减排和保护环境所做的努力。

　　地球变暖涉及大量科学术语，要讲好故事，让观众接受并不容易。“有剧本才能进行拍摄，可地球变暖不单是科学问题，气候变化还与经济、政治等力量博弈相关，剧本需要站得住脚，要特别严谨。”柯仲华是剧本的主创人员，他说，光剧本创作就花了将近一年的时间。

　　用什么创意，做什么样的动画，又怎样兼具视觉效果和艺术？这些问题反复在柯仲华脑中徘徊。在时长71分钟的影片中，采用了30多分钟的三维画面。这些动画采用目前最为先进的三维动画技术，其制作足足花去了一年的时间。

　　“许多动画都是高仿真的，像这种动画每制作一格（相当于1/24秒），仅渲染生成就需要好些个小时，30多分钟的三维动画多费时，可想而知。”柯仲华说。

　　为了采集地球变暖的证据，需要到全球各地寻找素材。摄制组远赴南极、西藏，也在远海、沙漠、台风、冰雪等各种恶劣环境中进行拍摄。为了真实记录地球变暖，他们必须到许多从未涉足的地方拍摄，还必须体会从未有过的艰难，比如扛着摄影机登上珠峰。从藏北草原到珠峰，连续20多天，他们大多是在海拔4500米以上的高原地区工作。

　　柯仲华说，科普是对科技创新的未来投资，影视是人们接收信息的重要手段，他呼吁相关部门和机构能够给影视科普予以更多支持，鼓励创造出更多更好的科普作品，培养青少年的科学兴趣，提高公民的科学素养。

　　国家科技进步奖二等奖

　　“水泥窑高效生态化协同处置固体废弃物成套技术与应用”

　　还城市一份清洁

　　本报记者 刘诗瑶

　　“我们的技术能够有效处理固体废弃物，还城市一份清洁。”说到这里，华新水泥股份有限公司总裁李叶青倍感振奋。这项造福民生的技术，就是荣获2016年度国家科学技术进步奖二等奖的“水泥窑高效生态化协同处置固体废弃物成套技术与应用”，由华新水泥股份有限公司和武汉理工大学联合完成。其历经十多年研究与攻关，不仅能够安全生态化地处置废弃物，解决垃圾围城的难题，还促使水泥工业向绿色产业转变。

　　随着经济社会的快速发展，城市中的各种废弃物的产量惊人，仅生活垃圾每年就达上亿吨，城市毒地存量超过上万公顷。然而，过去我国生活垃圾主要采用填埋和焚烧的方式进行处置。填埋占地面积大，并伴有渗滤液、臭气污染等持续危害。而焚烧产生的底渣、飞灰中的二恶英等有害物质，不仅处置过程中有隐患，而且无害化处置成本十分高昂。

　　减量化、资源化、无害化是我国法律所确立的垃圾处理原则。李叶青作为项目第一完成人，带领团队研发出的技术，能够有效利用废弃物替代原燃料，通过水泥窑进行协同处置。

　　“通俗地讲，就是首先将固体废弃物进行预处理，生成衍生原料和衍生燃料，然后将其喂入水泥窑系统中进行处置和煅烧，在正常生产水泥的同时，把这些衍生原料和衍生燃料一并消纳烧尽。其中，衍生燃料燃烧时所产生的热能可以直接用于水泥的煅烧，节省部分燃煤，而衍生原料可以替代部分水泥生产使用的天然矿石原料。”李叶青解释道。

　　但这种技术在研发时面临诸多难题，比如我国混合垃圾提取的衍生燃料成分复杂、热值低，当大量处置时因缺乏相应的理论指导与技术装备，会严重影响水泥生产等。

　　李叶青团队历经十多年的研究与攻关，终于克服重重困难，开发出了水泥窑高效生态化协同处置固体废弃物成套技术。比如，开发了超大规模生活固废生态化预处理与高品质垃圾衍生燃料制备技术，还开发了控制有机物快速发酵、发热、除水系统，形成了“生物干化—分选—除臭”超大规模的一体化技术，生活垃圾的预处理单线能力达到1000吨/天，还开发了固废处理中有害排放物的全程高环保标准系列控制技术等。

　　“与填埋和焚烧相比，这个成果具有无二恶英超标排放的隐患和渗滤液、留存灰渣二次处理的问题，还可节约大量的土地资源，经济效益好。” 李叶青说，与国内外同类技术相比，这项技术的处理规模大、燃料替代率高、减排效果显著，易于推广。

　　特别需要指出的是，这种技术不会损害水泥质量。“因为水泥熟料生产的原、燃料与固体废弃物预处理后生成的衍生原料、衍生燃料所含的元素组成基本一致，使得在水泥生产过程中协同处置固体废弃物具备了最基本的技术可行性。”李叶青说。

　　据了解，这项技术成果已在全国20多条生产线应用，近3年已安全生态化处置废弃物250万吨，修复城市毒地上千亩，节煤近30万吨，取得直接与间接经济效益逾百亿元。

　　国家科技进步奖二等奖

　　“农药高效低风险技术体系创建与应用”

　　把好农药“三道关”

　　本报记者 蒋建科

　　近年来，关于“有毒”农产品的新闻不断见诸报端，许多消费者在购买蔬菜水果的时候，甚至将有无用过农药作为自己购买的选择标准。农药真如想象中的那么可怕吗？国家科技进步奖二等奖获得者、中国农业科学院植物保护研究所副所长郑永权研究员日前接受采访时表示，人生病了要吃药，植物生病了要打药，道理是一样的。只要努力做到科学合理使用农药，降低农药风险，农药可以为农业生产做出更大贡献。

　　假如我们不使用农药，所有农产品就能保证绝对安全？郑永权形象地说：“植物犹如人类一样，在生长发育过程中会遭受多种病菌、害虫、杂草以及害鼠的侵袭，如不对其进行保护和救治，轻则会影响生长、减少产量，重则会导致死亡、颗粒无收。”

　　另外一方面，假如不用农药，失去农药的保护，自然界的真菌就会侵染农产品，由此而产生的对人体有害的真菌毒素已报道有300多种，常见的如黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、展青霉素等。这些毒素不仅能直接对人体造成危害，还可以通过其他消费产品而形成二次危害。郑永权说，其实农产品在储藏、运输过程中，如果不进行防腐保鲜处理，极易感染食源性疾病微生物而发生腐烂，消费者食用被大肠杆菌等污染的农产品后会引发急性肠炎等。

　　“因此，农药通过控制病菌的危害而减少生物毒素的产生和食源性疾病微生物的污染，从而在农产品质量安全方面发挥了积极作用。”郑永权说。

　　郑永权率领的科研团队，针对农药使用中存在的种种问题展开攻关，取得了一系列重大突破。郑永权说，我们所取得的科研成果就是从把好农药使用的选药、配药、喷药“三道关”入手，来保障百姓的食品安全。

　　首先是选药关。过去农民使用农药，大都是从市场上购买后直接使用，这里就存在一个风险，一种农药对病虫害有效，也可能对人和环境有潜在风险。为此，科研团队进行了深入研究，并将所有成果汇集后率先发明成功26套简便易用的试剂盒，1到3小时完成田间选药，准确率达80%以上。农民通过这个试剂盒来选药，所选农药不仅有较高的防治效果，同时也可以规避农药风险。

　　其次是配药关。农作物分为水稻、小麦等粮食作物，蔬菜和水果，以及棉花等经济作物，如何让农药能够粘在叶子上发挥效果？科研团队通过研究发明了药液蘸着展布比对卡，指导田间合理配药，农药利用率因此提高30%。

　　再次是喷药关。过去农民喷施农药大都依据经验，一直等喷到农药从叶子上往下流才住手。郑永权说，其实这时农药已经喷多了。课题组发明了农药雾滴密度指导卡、测试卡、比对卡的“三卡”联用，实现了用“雾滴个数”来精准喷药，从而减少农药喷施量30%—70%。

　　中国工程院院士刘旭、吴孔明、宋宝安、蔡道基等专家认为，该成果在技术和理论方面有明显突破和创新，对我国农药发展和应用具有很强的实用性和指导性，成果整体处于国际国内同类研究领先水平。

　　“我国是人口大国，保障粮食的自给自足尤为重要，一方面我们通过提高单位面积产量来增加粮食产量，另一方面需要减少单位面积的损失，而这与农药的使用是分不开的。”郑永权表示，要在农业部等部门大力支持下，加速推广相关成果和技术，为农业发展和食品安全做出更大贡献。