2017年，先进制造领域数字化、绿色智能化发展加快，涌现出一系列重大突破。3D打印技术、材料等均取得积极进展，出现了4D打印技术。各种机器人产品（如活蜻蜓无人机、乳腺癌活检机器人、虚拟控制的拆弹机器人、模块化机器人和可预见未来动作的机器人等）不断涌现。在微纳加工和数字工厂领域，开发出可破坏化学污染物的新型军队制服、在纳米材料上刻画图案的新方法和隐形玻璃等。在高端装备制造领域，核动力攻击潜艇“大胆”号下水，透气的生化防护薄膜、水压鱼雷发射装置以及下一代防空和反导雷达的演示系统出现。在生物制造等领域，成功再造出天然“盲鳗黏液”和新型人工光合作用系统，制备出真菌砖块和高性能蜘蛛丝。

增材制造

1月，美国火箭工艺公司（RCI）的混合动力火箭发动机的3D打印燃料技术获得美国专利。传统的混合动力火箭发动机易受振动的影响，从而降低了安全性。利用新技术打印的火箭发动机燃料颗粒具有管状结构，既是固体燃料源，同时又当作燃烧室。在发动机运行中，这种管状结构可以把积聚的振动最小化，从而消除振动对火箭发动机的影响，同时还可以显著促进燃料的充分燃烧。利用这种3D打印的燃料，可以制造出成本更低、安全和高效的运载火箭。RCI计划于2019年将这种运载火箭应用于轨道发射。

1月，美国牛津高性能材料公司（OPM）开始为波音CST-100Starliner飞船3D打印复杂结构部件OXFAB®。OPM采用其专有的OXPEKK®聚合物配方和3D打印技术（HPAM^TM技术），可以持续生产轻质、高强度、高耐热性的航空零部件。采用HPAM^TM技术制造的OXFAB®部件，完全达到航空器制造的最高标准，成本比传统的金属和复合物部件更低，重量更轻，交货时间更短。

5月，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室开发出一种速度更快的新型金属3D打印技术，即基于二极管的增材制造（DiAM）技术。DiAM采用两项先进技术，并把它们结合起来，可以“瞬间打印”整层金属粉末；这两项先进技术就是价格便宜的“大功率激光二极管阵列”，以及定制化的激光调制器OALV（OpticallyAddressableLightValve）。OALV是该3D打印技术的关键，由一系列液晶单元和光电导晶体构成，工作原理类似液晶投影仪，可根据预先的编程雕刻高能激光，从而消除光学器件的裂缝。该金属3D打印技术非常适合打印大型金属物体，与现有金属3D打印技术相比，其速度更快、设计更灵活、精度更高，有望变革金属3D打印技术。

6月，瑞士苏黎世联邦理工学院在4D打印技术上取得重大突破。4D打印属于世界上最前沿的技术，目前只有少数科研团队进行前瞻性的研究。与3D打印技术相比，4D打印技术增加了一个时间维度，使打印的物体能够随时间的发展，按照预先设计的要求发生外形和结构的变化。研究人员在世界上首次依据4D打印原理，利用开发出的一种计算机模拟软件，先在平面上3D打印出物体，然后精确控制其以后的变形过程，从而在需要的时候获得了满足预先设计要求的具有一定强度和刚度的三维结构。该技术在航空航天、医疗等领域具有非常广阔的应用前景。

9月，美国休斯研究实验室（Hughes ResearchLaboratories，HRL）与加利福尼亚大学合作，开发出一种3D打印高强度铝合金的新方法。绝大多数合金如果采用3D打印技术制造，在微观结构上都会出现周期性裂纹和大的柱状颗粒，从而导致其强度不如铸造的合金。新方法以表面氢化的锆纳米材料为涂层，把它涂在铝合金的雾化粉末上，再利用选择性激光熔化技术，进行铝合金的3D打印，从而解决了3D打印高强度不可焊接铝合金时易出现的热裂纹和大柱状颗粒问题。新技术突破了传统3D打印的约束，保留了合金的高强度，可用低成本材料进行规模化生产，也适用于其他的合金体系和其他3D打印技术（如电子束融化和定向能量沉积），还可用于传统工艺中，因此在未来具有广阔的应用前景。

机器人

5月，美国Draper公司与霍华德休斯医学研究所合作，开发出一半是昆虫、一半是机械的活蜻蜓无人机“DragonflEye”。传统的半昆虫机器人通常采取欺骗的策略，通过向昆虫的感觉器官输入误导信号，来引导昆虫飞行；或直接刺激神经来控制其飞行。前者有时候会失效，后者容易破坏飞行的稳定性。该蜻蜓无人机携带了一个指甲大小的控制“背包”，里面配置了太阳能电池、控制器和传感器。新技术在保留蜻蜓原生飞行技能的前提下，通过微小的光学电极，用光准确刺激经过基因编辑的蜻蜓的神经元，从而精确地操纵蜻蜓的飞行。该项成果所包含的各项技术未来可用于导航定位及授时、生物医学解决方案、材料工程及微加工、军事侦察等领域，具有广阔的发展前景。

6月，荷兰屯特大学开发出一种最小的乳腺癌活检机器人。乳腺癌的早期检测，采用人工手段，具有高难度；采用机器人（含金属），又容易受到扫描仪中强磁场的干扰。新机器人完全用塑料3D打印而成，可在核磁共振成像仪器中使用且不怕磁场的干扰；同时不用电而是在空气压力的驱动下，在几毫米的范围内，将针尖准确移到目标上取样，达到了人工水平无法实现的精度。这种新机器人具有体积小巧、精确性高等优点，可用于乳腺癌的早期组织检测，使乳腺癌的诊断和治疗变得容易，挽救更多病人的生命。

9月，美国斯坦福国际研究院（SRI International）推出一款拆弹机器人Taurus Dexterous Robot，可用虚拟现实（virtual reality，VR）耳麦对它进行操控。以前操控拆弹机器人，都是利用3D监视器和遥控器来实现。现在，操控者戴上一种VR耳麦，通过这个耳麦就可以使用机器人的放大镜对现场进行观察，并从得到的场景的虚拟图像中获知应该采取的行动信息，然后用控制器来操作重达15磅（约6.75kg）的机器人手臂和抓手，精确地拆除炸弹或移走有害物质。新机器人的诞生，使得操作员可在VR环境中操纵机器人，简化了之前烦琐的操作方式。目前该系统还有声音的分辨率不够高和图像清晰度不够等不足，但其他优点可以弥补。这款机器人未来还可用于执行矿井探测等其他危险任务。

9月，比利时布鲁塞尔自由大学设计出能够自行重构以适应任务变化的模块化机器人。以往的模块化机器人由多个单元组成，各个单元可以组合成预先设定的一组形状，具有有限的适应性。新型机器人由多个模块组成，每个模块都是一个独立的机器人，可以独立发挥作用；不同模块之间可以不断进行连接和拆分，重组后形成具有全新功能的新机器人；在不同任务或环境下，可自主选择模块并重构为所需形状和大小的机器人；还可以通过移除或更换故障部件实现自我修复。目前所有的模块都需要编程，才能准确实现重构。未来，这类机器人最终会取代专用机器人，以适应不断变化的任务和环境。

9月，美国加州理工学院开发出一种可自主对DNA分子进行识别和分拣的DNA机器人。大部分DNA机器人只能完成一个简单的功能，少数有第二个功能，而且都不具有自主性，需要外部提供动力。研究人员开发出一种由一个简单的算法和4个模块组成的系统，四个模块包括：一个DNA折纸片，以及附着在其上的由单链DNA构成的分子机器人，货物，收件地。这种DNA机器人不需要外部驱动力，根据算法，可以自主地在DNA折纸片上随机“行走”，拾取某些分子并将其放在指定位置。即使多个分子机器人同时工作，也不会相互影响，反而能够以接近100%的准确率高效完成任务。新成果把DNA机器人的发展带到一个新阶段。这种DNA机器人未来有望用来合成带有治疗效果的分子，将药物递送到血液或细胞中的特定位置，以及回收分子垃圾。

12月，美国加州大学伯克利分校开发出可以预见未来要发生的动作的机器人。传统机器人依靠人类给定的程序操作，不能预见未来并自主决定下一步行动。新机器人采用深度学习技术，利用之前的影像数据，可以预见几秒钟后的行动，并决定下一步的行动；整个过程是完全自主的，不需要人类的帮助。这项技术在未来可以有广泛的应用，如在自动驾驶领域中预测未来路上发生的事件，制造更加智能化的家庭机器人助手等。

微纳加工和数字工厂

1月，美国艾奇伍德化学生物中心与北卡罗来纳州立大学等机构合作，开发出一种可破坏化学污染物的新型军队制服。当前的防化服装的材料依靠碳过滤吸收有毒制剂，容易达到饱和状态，降低了防化能力；同时，穿上制服后再穿戴这种材料的防化服又很费力，再戴上防毒面具，会大大降低士兵的战斗力。新制服由金属有机框架（MOFs）制成，在空气、酸和溶剂中非常稳定，可以破坏接触到的化学毒剂。此外，它可以吸收大气中的水，提高破坏化学毒剂的能力；还可以通过增加材料结构中的柱和点，提高破坏化学毒剂的速度。未来这种材料的新制服可取代现有制服，方便穿戴，解决现有制服带来的士兵战斗力下降的问题。

4月，美国能源部布鲁克海文国家实验室，成功制造出特征尺寸为1nm的印刷设备。研究人员在扫描透射电子显微镜（STEM）的帮助下，利用电子束光刻工艺，在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）薄膜上，成功实施了特征尺寸为1nm、间距11nm的图形化工艺，使图形的面密度高达每平方厘米一万亿个。这项技术在特征尺寸方面创造了新纪录，是目前广泛使用的纳米加工技术和电子束光刻技术达不到的水平。所得PMMA模板，可用于在任何其他材料上印刷图案，如可使金钯合金的特征尺寸达到6个原子宽。

7月，美国芝加哥大学和阿贡国家实验室联合，开发出可以在纳米材料上精确刻画图案的新方法。只有少数材料可以用传统光刻技术刻画图案。此前在纳米材料上用光刻技术制备纳米器件比较困难。新方法首先在纳米粒子层上放置精心设计的化学涂层，然后用有图案的面具对准涂层，再用光照射面具，使涂层与光发生反应，从而把图案直接印在下面的纳米粒子层上，制备出有用的器件。在刻画出的图案的质量方面，这种方法可以媲美之前的最新技术。新方法可用在所有常用的电子器件材料（如半导体、金属、氧化物、稀土和磁性材料）上，将为下一代常用电子器件的发展开辟新路径。

10月，美国能源部布鲁克海文国家实验室，开发出表面光反射几乎为零的“隐形玻璃”。研究人员采用自组装技术，在玻璃表面刻蚀出纳米级结构的纹理，从而制造出“隐形玻璃”。这种纳米纹理，使通过空气进入玻璃的光的折射率逐渐发生变化，从而避免了光的反射。这种“隐形玻璃”可提高太阳能电池的能量转换效率，改善电子显示屏的用户体验，替代目前易损坏的抗反射涂层；具有优于现有涂层的抗反射能力，以及3倍于现有商业用涂层的抗激光腐蚀的能力，可用在医疗器械和航天部件中。此外，利用这种自组装技术，可在几乎任何材料上刻蚀出纳米纹理。

高端装备制造

4月，英国最大、最先进的核动力攻击潜艇“大胆”号，在坎布里亚郡的巴罗因弗内斯首次下水。核动力“大胆”号潜艇全长318ft（英尺）（约96.93m）、重7400t，在海底发出的声音比小海豚小，具有隐形功能。它的雷达系统可监听到3000nmi（海里）（即5556km）之外的其他舰艇。它装备有“旗鱼”鱼雷和“战斧”巡航导弹等最现代化的武器系统，可对海上和陆上目标进行精确打击。它的整体技术和战术性能已接近美国和俄罗斯海军的最先进攻击型核潜艇的水平。新潜艇海试后将正式加入英国皇家海军。

5月，俄罗斯萨利托夫州立大学（Saratov StateUniversity）开发出一种具有很好透气性的生化防护薄膜。该薄膜对水、病毒、细菌、毒素以及过敏原均具有防护作用，可使穿戴者免遭生化武器的伤害。它还具有多微孔结构，保证了空气和水蒸气的渗透。新材料价格不高，可用于生产军服以及供极限运动员和极地考察员使用的衣服和装备。这类材料以往俄罗斯需要从国外进口，如今新材料的性能超过了其他国家的同类材料。

5月，西班牙MTorres公司提出了全新的方法，用于制造复合材料的飞机机身。开发人员先用其他工艺制造出C型框架，然后将C型框架对接，从而制造出机身的外模线（outer mold line）表面，再用机器人将碳纤维缠绕在表面上，形成机身蒙皮。该方法无须铆钉、紧固件及模具，即可生产出完整的硬壳式构造的机身原型。新方法使原材料的成本降低50%，同时明显降低了加工和劳动力成本；使机身重量减少10%～30%，提高了飞机的燃油效率；将改变现有的飞机制造模式。

7月，俄罗斯第五代潜艇将装备由红宝石中央设计局和叶片式液压泵公司联合研制的水压鱼雷发射装置。目前潜艇普遍采用压缩空气发射鱼雷，只能在水下300～400m发射，且需要提前几分钟准备，同时发射时产生的大量气泡很容易暴露潜艇的位置。新型发射装置采用能在1秒钟内压出5m³水的脉冲涡轮泵，借助该泵产生的巨大水压，可以确保在0～1000m深度内，迅速、无声地发射鱼雷和无人潜水器。这种新型鱼雷发射器与射击武器的消声器相似，可使潜艇变得悄无声息，未来将装备俄海军所有先进潜艇。

8月，美国洛克希德·马丁公司推出了下一代防空和反导雷达的演示系统。对已有防空和反导系统的渐进式的升级，已经不能成功应对目前和未来面临的新威胁。因此，需要开发新一代的防空和反导系统，雷达是其重要组成部分。这款演示的新雷达是用于交战和监视的有源相控阵列（AESA）雷达。AESA雷达以模块化和可扩缩的架构为基础，整合了氮化镓（GaN）发射器技术和先进的信号处理技术，对来自外界的威胁可以进行360度的高质量探测。美陆军拟用它取代现役的“爱国者”MPQ-65雷达，以消除当前和未来出现的弹道导弹的威胁。

生物制造

1月，美国海军水面作战中心利用阿尔法蛋白和伽马蛋白，成功再造出天然材料“盲鳗黏液”。海底动物盲鳗可分泌用于保护自己的黏液。盲鳗黏液由两种以蛋白为基础的成分组成：一个是线状物，一个是黏蛋白。线状物、黏蛋白与海水互动，可以形成一个三维的具有黏弹性的安全保护巨型网。研究人员先利用大肠杆菌等制造出鳗鱼黏液的阿尔法蛋白和伽马蛋白，然后使之结合，成功制造出鳗鱼黏液。黏液中的线状物的性能可比聚醯胺纤维（现用作橡胶制品和保护装置的增强剂）。这种黏液是已知的最重要的生物材料之一，可用于制造防弹、防火、防污、潜水保护产品等，帮助军事人员防御海洋野生动植物的攻击

5月，美国真菌学家Philip Rose开发出“真菌砖块”。真菌砖块是一种由活体真菌丝生长而成的建筑材料，晒干后具有轻便、超强、防火、防水等特点，在敲碎后可分解作肥料，不会形成工业垃圾。将有活性的真菌砖放在一起，这些砖会继续生长并自行粘连。所用的真菌丝可以根据设计长成几乎任何形状。这项技术已经申请了专利，有公司感兴趣并获得了专利授权。

8月，意大利特兰托大学与英国的大学合作，成功制备出高性能蜘蛛丝。生物蛋白质基质和昆虫的硬组织中的生物矿物质，赋予了生物高硬度和强度的特性。受此启发，研究人员把三种不同的蜘蛛暴露在含有碳纳米管或石墨烯的水分散剂中，从而把纳米材料人工整合到蜘蛛丝的生物蛋白结构中，让蜘蛛纺出的丝具有超硬（强度是普通蜘蛛丝的3倍）和超韧性（韧性是普通蜘蛛丝的10倍）的优点。这是目前发现的韧性最高的纤维，具有广泛的应用前景（如制作降落伞）。新成果为利用自然有效的蜘蛛纺丝过程，开发性能加强的仿生丝纤维铺平了道路；用于其他动物和植物，将制造出新的一类仿生复合物材料。

8月，美国加利福尼亚大学提出一种新型的人工光合作用系统。目前的人工光合作用系统大部分需要固体电极，因而增加了成本。研究人员用镉和半胱氨基酸喂食非光合作用的细菌，使细菌生产出半导体材料——硫化镉（CdS）纳米粒子。这种由细菌和硫化镉纳米颗粒组成的混合系统，可以把二氧化碳、水和光变成醋酸、燃料、塑料等化学品。该系统能够进行自我复制和繁殖，可以长期稳定地进行人工光合作用，其光合作用效率超过80%。如此高效的人工光合作用为解决人类的能源问题提供了新思路。

2017年，能源和环保技术领域围绕低碳、清洁、高效、智能、安全等发展目标取得多项重要进展。在可再生能源领域，出现无线充电的新方法、自身可发电的纱线、同时高效制氢和CO的新技术以及将CO₂转化为甲烷的新系统，中国在南海成功试采可燃冰。在传统能源清洁高效利用领域，煤经二甲醚羰基化制乙醇工业示范项目一次投产成功。在核技术领域，中国的东方超环（EAST）实现了101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行；开发出氢硼核聚变新技术。在先进储能领域，低成本液流电池、快速充电的无膜流动电池、低温运行的锂电池和超级电容器、高效分解二氧化碳的化学催化剂等均取得突破。在节能环保领域，净化水、土壤和空气的各种新材料和新技术不断出现。

可再生能源

2月，美国迪士尼研究中心开发出一种在房间内可以无线充电的新方法。无线充电是人类一直以来的梦想。研究人员建造了铝制房间框架，然后把铝制的墙、顶、地板连接到铝制框架上，在房间中间放一个有裂缝的铜电极，再把分立的电容放到裂缝中。通过诱导墙、顶、地板产生电流，电流产生的一定频率的统一磁场会充满整个房间，从而可以给那些低兆赫频率的设备（如手机、电扇和电灯）同时充上电，且不会对其他日用品造成损害。试验模拟，一个16×16ft²（23.783m²）的房间可传输1.9kW的电。利用该方法充电，满足美国联邦安全指南的要求。新方法将使无线充电在未来像WiFi一样普及，可用于没有电池和电线的应用型机器人以及其他小型移动装置。

4月，北京大学、中国科学院山西煤炭化学研究所、大连理工大学等几家国内机构，与美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）、阿贡国家实验室合作，为氢燃料电池研制出高效的制氢方法。以往为氢燃料电池制氢的方法使氢燃料电池在经济上无法替代汽油，采用甲醇的氢燃料电池操作温度（200～350°C）较高。新方法将铂单原子分散在面心立方结构的碳化钼（α-MoC）上，从而制备出有效的新型催化剂。该催化剂可用于甲醇的液相重整，在较低温度（150～190°C）下表现出很高的产氢活性，其制氢效率是其他甲醇制氢技术的5倍；同时也避免了使用腐蚀性材料。新型催化剂尽管价格偏高，但可回收且用量较少，用于车用氢燃料电池（使用甲醇）经济可行。它将“把氢气存储于甲醇并在需要时重整释放”变为可能，这是氢能储存和输运体系的一个重大突破。

5月，中国在南海成功试采可燃冰。在南海神狐海域水深1266m的海底以下203～277m的海床，中国地质调查局开采可燃冰，连续多天稳定生产出天然气。这是世界首次对资源量占比达90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物，实现安全可控的开采。通过本次试采，实现了天然气水合物勘探开发理论的突破，以及天然气水合物全流程试采核心技术的重大突破。这表明中国天然气水合物勘查和开发的核心技术得到验证，标志着中国在该领域的综合实力达到世界顶尖水平。新成果对促进中国的能源安全、优化能源结构，甚至对改变世界能源供应格局，都具有重要意义。

8月，美国得克萨斯大学与弗吉尼亚理工学院、赖特-帕特森空军基地、韩国汉阳大学、南开大学等机构合作，开发出自身可以发电的纱线Twistron。研究人员先把多根碳纳米管缠绕成高强度的轻纱线，再把纱线浸泡在电解质中，或涂抹上离子导电材料，从而使纱线带上电荷。这些纱线从根本上说就是超级电容器，当纱线被拉伸或扭转时，纱线上的电荷彼此靠近，使电压增高，从而产生电能。以往类似的设备在能量获取效率上都不如纱线Twistron。纱线Twistron未来可有广泛的应用，如为电子纺织品供电，从环境中获取多余的热能，或可放置在海水中，把采集到的海浪的机械力变为电能。

8月，美国北卡罗来纳州立大学与中国西安交通大学合作，开发出高效制备氢气和一氧化碳的新技术。针对水和二氧化碳，研究者分别开发出不同的纳米颗粒并用于建造不同的填充床；当水蒸气和二氧化碳分别通过相应的填充床时，会发生高效分解，从而制备出氢气和一氧化碳，同时获得氧气（可用于制备合成气）。两项新技术提高了效率，可使氢气的转化率达到90%（以往技术通常是10%～20%），一氧化碳的转化率超过98%（以往技术低于90%）。该生产工艺利用相对便宜的材料，可以有效地从稳定资源（水）或温室气体中获取有价值的原料，在清洁能源和化学品生产领域具有较大应用价值。

10月，美国哈佛大学罗兰研究所与斯坦福大学等几个机构合作，构建出一套由廉价金属镍和钴等材料组成的人工合成系统。该系统有智能手机大小，包括两个被离子薄膜隔开的充满电解液的腔。一个腔内有电极催化剂，可以把水氧化出氧气和自由质子，然后把质子注入另一个含有二氧化碳的腔。大部分催化剂会使质子结合在一起形成氢气。而此前利用质子注入二氧化碳分子产生一氧化碳的催化剂又由贵金属制成。研究人员利用原子尺度的建模，把镍金属分散放入隔离的单个原子，获得一种新催化剂，使进入另一个腔内的质子高选择性（高达93.2%）地与二氧化碳反应，还原得到一氧化碳。该系统成功实现二氧化碳的高效固定，其转换效率是自然界叶片的30倍以上，未来进行规模化放大，可以净化环境中的二氧化碳，应对全球气候变化，实现碳循环。

11月，韩国高等科学技术学院开发出一种利用太阳光和普通金属催化剂，将二氧化碳转化为甲烷的新系统。该系统模仿人工光合作用。研究人员先在氧化锌微球上生长出氧化铜晶体，然后把这种颗粒放入苏打水中。当太阳光照射到这些颗粒上，会触发反应，从而把二氧化碳分解为碳和氧；碳与水中的氢结合，形成了纯度达99%的甲烷。类似的转化之前实现过，但需使用昂贵的催化剂，且产生的是一氧化碳，需要进一步转化为燃料。新系统还需要进一步详细了解反应机理，进一步提高效率和速度后可商业化。

传统能源清洁高效利用

3月，中国科学院大连化学物理研究所与陕西延长石油（集团）有限责任公司合作的煤经二甲醚羰基化制乙醇工业示范项目一次投产获得成功。研究团队先将煤炭转化成合成气，然后利用非贵金属催化剂，经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线，直接生产出无水乙醇。这是中国采用自主知识产权技术完成的全球首套煤基乙醇工业化项目，已生产出合格的无水乙醇并实现连续平稳运行。该项目的成功投产，标志着中国将率先拥有设计和建设百万吨级大型煤基乙醇工厂的能力，对缓解中国石油供应不足，实现石油化工原料的替代、油品清洁化和煤炭的清洁利用，以及促进国家粮食安全具有战略意义。

8月，新加坡南洋理工大学利用粉煤灰，成功制备出一种可3D打印的地质聚合物建筑材料。开发更加绿色、高效的材料是制造业最重要的问题。研究人员将煤燃烧产生的粉煤灰在排放前用过滤器收集，使之与氢氧化钾和硅酸钾混合，从而生产出在室温凝固的地质聚合物。这是一种像混凝土一样的可3D打印的建筑材料，在一些性能上超过了常规混凝土，在某些性能上不如常规混凝土，但问题解决后将与传统材料同样广泛用于建筑业中。此外，新技术可回收利用废弃物，减少建筑业的碳排放。

核能及安全

6月，中国科学院在加速器驱动次临界系统（ADS）研究中取得重大成果，并在国际上首次提出一种新核能系统——加速器驱动先进核能系统（ADANES）。ADS是国际公认的一种最有前景的核废料安全处理技术，至今没有建成的装置。中国科学院近代物理研究所、中国科学院高能物理研究所、中国科学技术大学等14家机构合作，突破了ADS强流超导质子直线加速器、高功率散裂靶、次临界堆装置等单向关键技术，创新性地提出ADANES核能系统。ADANES集核废料的嬗变、核燃料的增殖以及核能发电于一体，可将铀资源利用率从目前不到1%提高到95%以上，同时大大减少了处理后的核废料。目前ADANES已通过大规模并行计算模拟，完成了一系列原理实验验证，取得了突破性进展。新系统有望使核裂变能变成可持续近万年、安全、清洁的战略能源。

7月，中国科学院等离子体物理研究所宣布，国家大科学装置——世界上第一个全超导托卡马克——东方超环（EAST），实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，建立了新的世界纪录。国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）计划是当前世界上规模最大的国际科技合作项目，目的是建造并运行一个可持续燃烧的托卡马克型聚变实验堆，而实现稳态长脉冲高约束等离子体运行是其亟待解决的关键科学问题。EAST是中国第四代核聚变实验装置，俗称“人造太阳”。在攻克了一系列的关键技术和科学问题后，EAST的稳态高约束模式运行的持续时间达到百秒量级。该成果进一步提高了EAST在国际磁约束聚变实验研究中的地位，为ITER的长脉冲高约束运行提供了重要的科学和实验支持，也为中国下一代聚变装置的预研、建设、运行和人才培养奠定了基础。

12月，澳大利亚新南威尔士大学与其他国家的机构合作，开发出用两束强大的激光激起氢硼核聚变的新技术。该技术利用两束高能高密度的激光，激发氢和硼11发生核聚变，直接产生电能。新技术不需要热平衡条件就实现了核聚变，所产生的能量是热平衡条件下的10亿倍。与其他核聚变技术相比，它具有以下优点：①显著简化了反应堆的建设和维修；②没有放射性，也不产生放射性废料；③释放的能量直接变成电能。如果进展顺利，利用新技术建成原型反应堆需要大概10年的时间，其专利已授权给HB11Energy公司。

先进储能

2月，美国哈佛大学开发出一种易维修、耐用的新型低成本液流电池。液流电池适合储存可再生间歇性能源（如风能和太阳能），但现有的液流电池在多次充放电后存储能力会下降，因而需要定期维修电解液。研究人员通过修饰正、负极电解质的分子结构，使它们可溶于中性水，从而研制出充放电1000次只损失1%存储能力的电池。这种电池具有超过10年的使用寿命，无毒、无腐蚀作用；且因组件是由便宜的材料制造而显著降低了成本。新电池为未来长寿命、低成本电池的发展指明了方向，向与传统电厂竞争发电的方向迈进了一步。

3月，挪威奥斯陆大学开发出将太阳光线利用率提升至40%的新型纳米太阳能电池板。此前99%的太阳能电池采用硅，一般仅利用20%的太阳光（主要是红光，世界纪录是25%），且含有稀有和有毒的材料。新太阳能电池可利用40%的太阳光，包括两个能量捕捉层：第一层由常规的硅组成，主要吸收红光；第二层由氧化铜纳米粒子组成，专门吸收蓝色光。这种新电池成本低，环境友好，即使在太阳在地平线下的地方也可高效使用，但目前还处于实验室阶段，距离真正量产商用还需一段时间。

5月，美国普渡大学开发出车用新型无膜流动电池，成功实现了快速充电。该电池采用液态电解液，当电量耗尽时，只需更换新的电池液，就可以再次使用，从而实现了快速充电。替换下来的电池液可收集起来，批量送到太阳能发电厂等发电站进行再次充电，重新变成电解液，实现循环利用。该电池没有隔膜，因而成本不高，寿命长，安全性高，且性能稳定。电动汽车或混合动力汽车装备上这种电池，不需要修建大规模的充电基础设施，充电就和普通汽车在加油站加油一样方便。新技术有望改变电动和混合动力汽车的未来，也可替代很多现有的供能系统。

6月，美国休斯敦大学与加州大学、西北大学合作，开发出廉价的新型电池阳极复合材料。当前锂离子电池采用可燃性有机电解液，存在很大的安全隐患；而铅酸电池和镍氢电池等水系电池的寿命较短。研究人员利用廉价、丰富、易回收的醌类化合物，制造出稳定的新型阳极复合材料。这种阳极复合材料，成本低廉、生产工艺简单，且不含有害重金属，既可用于酸性电池，也可用于碱性电池。用该阳极复合材料制造的充电电池，具有长寿命、适用温度范围广、安全、易处理、不用更换现有生产线等优点，可用于电动汽车、风光电储能等领域。

6月，美国加州大学圣迭戈分校首次使用液化气取代电解液，使锂电池和超级电容器分别在−60°C和−80°C还能运行。锂金属被公认为终极电极材料，但会与传统电解液发生反应，在电极表面形成树突并刺穿电池，从而引起短路。研究人员分别用液化氟代甲烷气体和液化二氟甲烷气体，制成锂电池和超级电容器的电解质，使得锂电池的最低工作温度从−20°C延伸到−60°C且保持高效运行，超级电容器的工作温度从−40°C延伸到−80°C；回到正常室温后，仍能保持高效工作状态。该气态电解质克服了锂电池中常见的热失控问题，更具安全优势；在经典阴极材料和锂金属上都表现出高效能，显著提高了能量密度。新技术不仅提高了电动车在寒冷气候中单次充电的行驶里程，还能为高空极冷环境下的无人机、卫星、星际探测器等提供电能。

6月，瑞士苏黎世联邦理工学院开发出一种廉价的新型化学催化剂，可利用太阳能电池，将二氧化碳高效分解为富含能量的一氧化碳和氧气。在过去20多年开发出的可分解CO2的催化剂中，最好的之一是氧化铜。但这种氧化铜催化剂会更多地分解水以产生氢气，而不是分解更多的CO₂以产生CO。研究人员用氧化铜纳米线制成电极（以增加参加反应的表面积），再在上面覆盖一层单原子厚度的锡，从而制成新型催化剂。新催化剂可以把溶液中90%的CO₂变成CO，太阳能电池所获取的太阳能中有13.4%转到CO的化学键中。13.4%的转换效率是这类太阳能电池的新的世界纪录。目前利用这种新技术生产燃料，在价格上还不能与化石燃料竞争。但新技术在未来有望导致更好的方法，以从太阳、水和二氧化碳中制取重要的无限量的液体燃料。

节能环保

2月，比利时安特卫普大学和鲁汶大学合作，开发出一种可从污染空气中汲取氢气的装置。该装置被一个膜层分成两个室。室内有催化剂，膜层由特定的纳米材料制成。暴露在光线下，装置中的催化剂可以分解空气中的污染物，从而净化空气；同时产生可用于燃料电池汽车的氢气。同时具备这两种能力使其成为世界上独具特色的产品。该装置目前只是概念验证的原型，规模小，下一步将进行放大试验，以实现工业应用。

4月，美国MIT和加州大学伯克利分校合作，开发出一种不需要电能直接从干燥的空气中吸收水的原型装置。大部分材料从空气中吸收水分，需要空气的湿度大，同时释放出吸收的水分又需要耗费较高的能量。新装置使用对水有很高亲和力的多孔晶体材料MOF-801从空气中吸收水分，然后利用太阳光产生的低热（不需要额外的电能）把吸收的水以水蒸气的形式释放出来，再冷凝成水收集进容器。装置中的MOF-801每千克每天可获取2.8L水，未来有望吸收更多的水，价格更便宜。该装置可用在干旱地区，还可以通过调整材料的成分以适应各种不同的微气候环境。

4月，美国DARPA开发出一种新型无水净化土壤的技术。在试验中，这种新型净化技术对含有沙林、芥子毒气、索曼的有毒化学模拟剂的中和率超过99.9999%，且不会产生任何有害的废弃物，还可把分解所得的产物和酸性气体变成无毒的盐。这说明，这种无水、无害、基于土壤、可就地销毁致命化学物质的技术，在实战中也是可行的。该技术可就地中和大量的化学战剂。

7月，中国科学院合肥物质科学研究院成功制备出一种高效抓取并去除土壤中多环芳烃的复合纳米材料。多环芳烃在环境中普遍存在，具有致癌、致畸、致突变、难降解和生物累积性。现有多环芳烃的治理主要集中在水体中，而土壤中多环芳烃的去除因分离困难至今仍缺乏有效手段。研究人员以陶粒为载体，利用氯化铁和葡萄糖等，制备出一种具有高磁性、花瓣状的碳-陶粒复合纳米材料。利用这种新材料，可以高效抓取土壤中典型的多环芳烃——蒽甲醇，同时采用自主研发的磁分离系统，可实现对蒽甲醇的分离回收。这项研究为修复有机物污染土壤提供一种新思路。此外，该材料具有成本低、效率高、环境友好等优点，未来有较显著的应用前景。

7月，美国莱斯大学与英国斯旺西大学（Swansea University）合作，利用碳纳米管和石英纤维，开发出一种用于清除水中有毒重金属的可重复使用的新型过滤器。研究人员以石英纤维作为衬底，在其上放置碳纳米管并进行环氧化处理，从而制造出新型过滤器。它可将水中99%的有毒重金属（镉、钴、铜、水银、镍和铅）去除掉，在不到1分钟内可处理5L的水，饱和后可在90秒钟内用家庭常用化学品（如醋）清洗，然后重复使用；处理后的水符合世界卫生组织定的标准，可供人使用；有毒金属可收集再用或变成易处置的固态。过滤器的原材料不贵，利用它可帮助偏远地区遭受水污染的人们获取健康的饮用水。这种过滤器也可以规模化放大，用于处理矿井废水。

8月，澳大利亚伊迪斯考恩大学成功制备出一种可以高效处理污水的新型“金属玻璃”。研究人员采用纳米技术，把铁的原子结构改成“长程无序、短程有序”的新结构，从而制造出新型铁基金属玻璃。这种金属玻璃透明，具有与玻璃类似的原子结构，可以在几分钟内吸走废水中的染料和重金属等杂质。常用的铁粉催化剂昂贵且只能使用一次，还会留下大量的含铁污泥。新金属玻璃可用20次，不会产生含铁的污泥，且价格便宜。未来，这种金属玻璃可用于采矿、纺织和其他产生大量废水的行业。

10月，英国萨里大学开发出一种具有高性价比的超级催化剂，可同时回收导致全球气候变暖的两大温室气体——CH₄和CO₂。现有碳捕获技术不仅成本高昂，同时大多还需要满足各种极端和苛刻的条件。研究人员通过向功能强大的镍基催化剂加入锡和二氧化铈，获得了一种新的超级催化剂。利用这种新催化剂，可一次性轻易地将二氧化碳和甲烷转变成一种合成气，具有低成本的优势；而这种合成气可用于制造可再生燃料和一些有价值的化学品。新催化剂未来有望取代现有碳捕获技术，广泛用于各行业，为抑制全球碳排放带来实际效果。

11月，中国中广核核技术发展股份有限公司与清华大学联合开发的世界领先的“电子束处理工业废水技术”，正式完成了由中国核能行业协会组织的科技成果鉴定。该技术用经高压电场加速的电子束，对污水进行照射，使污水中分解生成的强氧化物质与水中的污染物、细菌等发生相互作用，以达到氧化分解和消毒的目的。相比于传统废水处理方法，新技术的长处在于可处理难降解的有机废水、抗生素废水、含致病菌废水等。该技术可广泛用于印染、造纸、化工、制药等各行业的废水处理，以及水质复杂的工业园区的废水处理，还可用于医疗废弃物、抗生素菌渣等特殊危险废物的无害化处理。

12月，美国能源部爱达荷国家实验室开发出一种新方法，可在低温低压下将捕获的CO₂有效地转化为一种由氢和CO组成的合成气。从CO₂中回收碳的传统方法需要高温高压，因为CO₂在较低温度下不会长时间溶于水，以供利用。研究人员用一种专门的液体材料作为溶剂，这种溶剂可以在暴露于化学试剂中时改变电极的极性，使CO₂更容易被溶解，从而有效地解决了低温度下CO₂不会长时间溶于水的问题。再通过在电解液中添加硫酸钾，使电解液的导电性增加47%，从而可以有效地生成合成气。这种方法在温度为25°C和压力为40psi（磅/平方英寸）时，生成合成气的效果最佳。新方法整合了碳捕捉分离技术和CO₂利用技术，对于推广碳捕集封存技术、降低CO₂排放水平具有重要意义。

2017年，空天海洋领域蓬勃发展，取得多项重大技术成果。在航空领域，导航技术、有人机与无人僚机协同、飞机的自动驾驶与着陆等方面取得新进展。在空间探测领域，美国空军X-37B、“朱诺”号木星探测器、MINI版太空飞机都有突出表现；中国天眼和暗物质粒子探测卫星“悟空”取得重大成果。在运载技术领域，美国太空探索SpaceX公司在发射卫星和货运飞船上又创佳绩。在人造卫星领域，国际空间站完成“超级集成小卫星”的首次在轨组装。在海洋探测与开发领域，开发出“深海定位导航系统”、水中大容量光通信技术和水下声学隐身毯；中国的“海翼”号水下滑翔机、“向阳红03”科考船、“深海勇士”号4500m载人潜水器取得多项成果。在先进船舶领域，全球最大浮式液化天然气装置、“西伯利亚”（Siberia）号LK-60核动力破冰船、“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇“南达科他”取得重要进展；中国的世界首艘智能船舶和自主设计制造的造岛神器“天鲲号”成功下水。

先进飞机

3月，美国Draper公司和MIT合作，为无人机研发出一种先进的视觉辅助导航技术，使无人机可以不依赖全球导航定位系统（GPS）、环境的详细地图以及动作捕捉系统等外部基础设施，就能完成复杂任务。为无人机寻求在没有GPS的情况下也能够导航的方法，是科研人员一直以来的追求。此前开发的技术并不成功。新辅助导航技术利用独特的传感器和算法配置，以及以惯性测量单元（IMU）为中心的单目摄像机，使无人机在没有外部的通信系统或GPS的环境中能够自主感知和机动，提高了它的可靠性和安全性。新技术已经在许多环境中成功进行了试验，未来可用于地面、海洋和水下系统中。

4月，美国空军研究实验室、空军试飞学校和Calspan公司合作，在爱德华兹空军基地顺利完成了有人机/无人僚机编组演示试验。有人机与无人僚机协同作战，可大幅提升作战效率和效果。此次演示是检验有人机与无人机编队实施空对地打击所需综合技术的重要里程碑，不仅展示了无人机如何在预定情况下自主规划并执行对地攻击的能力，还演示了无人机面对突发情况的自主应变能力。有人机与无人僚机协同作战，正成为美军积极探索的新型作战形式，形成作战能力后，将对未来作战模式和装备发展产生重大影响。

5月，美国DARPA在波音737飞机模拟的驾驶舱内测试了机组驾驶舱内自动化系统Alias，成功实现了飞机的自动驾驶与着陆。一直以来，自动化软件和电子设备在辅助飞机进行驾驶和着陆。与以往不同，在极光飞行科学公司这次开发的Alias中，具有语音识别和机器学习功能的机器人坐在副驾驶的位置，使用各种突起操作模拟器；先透过镜头监控飞行仪表的数据，然后将信息输入系统，判断和执行下一步动作；同时还可以利用搭载于平板装置上的显示屏与飞行员进行交互。新系统可以“解放”人类飞行员，缓解人力资源短缺的压力。

12月，英国BAE公司与曼彻斯特大学合作研制的新型无人机MAGMA正式完成首次试飞。MAGMA的最大特点是采用了独一无二的气流喷射控制系统，没有任何控制面，取消了传统飞机的襟翼、副翼等活动结构。为达到取消所有操纵翼面的目的，气流喷射控制系统采用了传统飞机没有的两项先进的关键技术：“机翼流量控制”（wing circulationcontrol）技术和“射流推力矢量”（fluidic thrust vectoring）技术。后续的飞行试验将继续验证这种气流喷射系统的实用性和先进性。新控制系统将使设计更便宜、更轻、更快、更高效、更隐秘的下一代飞机成为可能。这款飞机的首飞成功是航空史上的里程碑，标志着未来航空器设计可能发生颠覆性变革。

空间探测

5月，执行“轨道试验飞行器”（OTV-4）任务的美国空军X-37B无人在轨飞行器在轨飞行717天后，于7日成功降落在佛罗里达州肯尼迪航天中心。X-37B采用垂直发射和跑道水平着陆方式，其外形酷似退役航天飞机的迷你版。它的动向和有效载荷大都保密。它的这次飞行打破了OTV-3任务创下的674天22小时的留轨时间纪录。据美国空军透露，X-37B用于测试先进引航、导航和控制技术，热防护系统、航空电子、高温结构和密封技术、轻质电动机械飞行系统、先进推进系统、先进材料等。

7月，美国NASA的“朱诺”号木星探测器到达此前飞船从未探索过的区域，对著名的木星风暴漩涡——大红斑进行探测。大红斑是木星表面最著名的特征性标志，在木星的南半球，是一团沿逆时针方向快速运动的下沉气流，即一个巨大风暴。观测发现，木星表面的温度差导致气体旋转，进而形成了温度极高的大旋涡，即木星的椭圆形大红斑。大旋涡有地球宽的1.3倍，向木星内部“植入”深度达300km，是地球海洋深度的50～100倍，且底部比顶部温暖。“朱诺”号此次探测还发现两个未标识的辐射区，区域内的粒子以近光速移动。

8月，“中国天眼”——500m口径球面射电望远镜（FAST）发现2颗距离地球分别约4100光年和1.6万光年的新脉冲星，这是中国射电望远镜首次发现脉冲星。宇宙中有大量脉冲星（自转周期极其稳定），但由于其信号暗弱，易被人造电磁波干扰淹没，目前只有一小部分被观测到。具有极高灵敏度的FAST是世界射电望远镜中的翘楚，也是发现脉冲星的理想设备。利用FAST，不仅可以发现脉冲星，还可以观察星际互动的信息，测定黑洞质量，观测暗物质，甚至搜寻可能存在的星外文明的信号。

9月，美国NASA的“卡西尼”号土星探测器终结了使命，坠入土星大气层。“卡西尼”号土星探测器由NASA、欧洲航天局及意大利太空署共同研制，旨在探测土星的大气、光环和卫星组成。经过多年的探测，“卡西尼”号积累了巨量数据，发现土星和土星环（主要由冰和岩石颗粒组成）之间2000km几乎不存在任何尘埃，土卫六和土卫二上都存在海洋世界。这些成果改变了人类对太阳系和土星的认识。未来将从这些巨量数据中获得更多的研究成果。

11月，美国MINI版太空飞机逐梦者（Dream Chaser），成功完成了一次无人驾驶的滑翔飞行着陆，顺利返回加州爱德华兹空军基地。Dream Chaser是一款可重复使用的货运/载人太空飞机，由美国内华达公司研制。这是一次里程碑式的着陆，验证了Dream Chaser的性能，证明它能完成未来从空间站返回陆地的着陆任务。后续试验将继续验证其空气动力学特性、飞行软件和控制系统的性能。

11月，中国暗物质粒子探测卫星“悟空”取得首批重大探测成果。“悟空”不仅获得了目前国际上最精确的TeV电子宇宙射线能谱，而且首次直接测量到该能谱在1TeV（1万亿电子伏特）处的拐折。更为令人惊奇的是，“悟空”发现了太空中的反常电子信号，即测量到电子宇宙射线能谱在1.4TeV处的异常波动。这意味着中国科学家取得了一项开创性发现。如果后续研究证实这一发现与暗物质相关，这将是一项具有划时代意义的科学成果，人类可以跟随“悟空”去找寻宇宙中5%以外的未知；如与暗物质无关，也可能实现对现有科学理论的突破。

12月，瑞士、意大利、西班牙、葡萄牙与欧洲南方天文台共同研制的世界史上最强行星“捕手”——岩石态系外行星和稳定光谱观测的阶梯光栅光谱仪（ESPRESSO）成功完成首次观测。ESPRESSO是第三代阶梯光栅光谱仪，欧洲南方天文台高精度径向速度行星搜索器（HARPS）的“继任者”。它安放在欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜上，可把甚大望远镜上4台8.2m口径望远镜的光线同时组合起来，获得16m口径望远镜的集光能力。与HARPS相比，ESPRESSO拥有更高的精度（每秒几厘米）和分辨率，更短的获得同样质量数据的时间。它能通过系外行星母恒星发光的微小变化，以前所未有的精度“捕捉”系外行星。它还可以发现并厘清小质量行星及其大气的属性，检验某些物理学常量从宇宙年幼时到现在是否发生了改变，未来也许可以帮助天文学家找到智慧生命。

运载技术

3月，美国太空探索SpaceX公司在人类太空史上第一次利用“猎鹰”-9的“二手”火箭，把欧洲卫星公司的SES-10通信卫星送至地球同步静止轨道。传统火箭都是一次性使用。回收火箭第一级的目的是研制可重复使用的运载火箭，以降低发射成本。SpaceX公司此前在回复火箭第一级的行动中，有成功也有失败。此次发射用的“猎鹰”-9火箭（有9个发动机）的第一级是人类从海上成功回收的第一个火箭的第一级。

5月，印度国防研究与发展组织（DRDO）终端弹道学研究实验室（TBRL）正在研发一种多管多循环吸气式脉冲爆震发动机。脉冲爆震发动机是一种基于爆震燃烧的新概念发动机，直接利用燃烧室内爆震燃烧产生的爆震波来压缩气体，进而产生动力；与传统发动机相比，它具有结构简单、燃烧的热循环效率高、推力大、成本明显降低等优势，显著提高了推进系统的性能。TBRL已经在单个PDS管中完成了8Hz的多循环，正在努力缩短发动机的长度。未来新型脉冲爆震发动机可为巡航导弹、反坦克导弹及无人机提供动力，有望用于火箭、空天飞机等领域，是21世纪很有潜力的空天动力装置。

6月，美国SpaceX公司在肯尼迪航天中心使用“猎鹰”-9运载火箭发射了一艘重复使用的“龙”货运飞船，并成功在陆地回收了火箭的第一级。重复使用的火箭和飞船对于降低访问太空的成本和加快发射频率至关重要。此前，仅有美国的航天飞机和苏联VA飞船等少数航天器执行过多次轨道飞行任务。该飞船曾于2014年往返于国际太空站（ISS），此次飞行更换了新的防热罩与降落伞。发射后火箭第一级很快在着陆场垂直着陆。这是SpaceX第五次成功实现陆地火箭回收。

7月，SpaceX公司成功回收了溅落在太平洋的“龙”货运飞船。至此，该飞船成为首个成功发射并回收的重复使用飞船。SpaceX公司创造了商业航天工业的历史，向着最终重复使用载人飞船的目标迈出了一大步。

人造地球卫星

1月，美国联合发射联盟（ULA）在空军卡纳维拉尔角基地利用“宇宙神”-5（401）型运载火箭，成功发射“天基红外系统”第三颗导弹预警卫星（SBIRSGEO-3）。“天基红外系统”由4颗地球同步轨道卫星和2个大椭圆轨道探测载荷组成，是美国空军下一代导弹预警卫星，将替代早期的“国防支援计划”（DSP）系统。SBIRS将为美军提供全球范围内的战略和战术弹道导弹预警，对弹道导弹从助推段开始进行可靠稳定的跟踪，并为反导系统提供关键的目标指示。

6月，全球导航卫星系统技术开发商Tersus GNSS公司开发出辅助GNSS的惯性导航系统INS-T-306。INS-T-306内置了机载传感滤波器、导航算法和校准软件，并把GPSL1/L2、GLONASS、北斗导航系统（BDS）和一个高效的捷联系统结合起来，无论GNSS信号是否有遮挡，都可为安装它的设备提供位置、速度、方向信息。INS-T-306也支持差分全球定位系统（DGPS）和实时动态测量（RTK）技术，还可集成到激光雷达系统中，为需要高精度的动态应用（如船舶、直升机和其他飞机、无人机和无人地面车辆等）提供导航功能。

7月，美国空军技术学院（AFIT）和澳大利亚Locata公司合作，开发出一套可在由电子战导致的大面积GPS受干扰环境下使用的高精度导航系统。这套系统由美国空军第746测试中队测试其对抗GPS受干扰或电子战的效果。此前Locata曾开发出一款商业上可用的网络系统，可在GPS或有或无的环境下进行精确定位，在此次合作中，Locata公司负责提供大面积有/无GPS环境下的高精准、地形定位、导航和授时（PNT）系统；而AFIT具有大型网络调制误差和大气延迟方面的经验，负责对系统进行升级，以适应美国空军的要求。升级后的系统提高了准确性，有望提高美国空军飞机在电子战环境下的作战能力。

10月，美国NanoRacks公司利用Kaber微卫星发射器，在国际空间站将NovaWurks公司的“超级集成小卫星”（Hyper-IntegratedSatlets，HISats）发射出去并成功完成了首次在轨组装。与普通发射器不同，Kaber可重复使用，能向从国际空间站发射的卫星发布指令并进行控制。而HISats代表了一种全新的卫星设计及制造理念，即将大小为20cm×20cm×10cm、重约7kg的独立卫星模块，像搭建积木玩具一样组合成一个更大的完整的卫星系统；这些模块共享动力、数据和其他资源，但完成不同的任务；每个模块具备卫星运作的各个功能（包括通信、指向、功率、数据处理以及推进力等），模块功能由软件来确定；如其中一个子系统出现故障，其他子系统也能替补，从而不影响整体的功能。它可在地面或太空组合。这次发射成功展示了空间站在太空的微卫星在轨组装能力。这是通往由宇航员和机器人在轨建造卫星的一个里程碑。

海洋探测与开发

2月，美国DARPA与英国BAE公司等机构合作，开发出“深海定位导航系统”（POSYDON）。以往水下平台需要定期浮上水面来接收GPS信号，以获得连续、高精度的导航信息。这样很容易暴露水下平台。五角大楼和BAE公司正在联合开发下一代海底无人机通信技术，以帮助定位矿藏和敌人的潜艇，以及监视各种与作战任务相关的目标；开发出POSYDON是这个项目第一阶段的任务。POSYDON可综合运用水下声波信号、水面浮标、水下信标或节点以及GPS信号，准确快速确定水下平台的位置，并将数据传回水面舰或潜艇的指挥控制系统。这就降低了暴露自身的概率，增加了安全性。下一阶段将开发能捕捉和加工水下声学信号的设备，最后将建造一个完整的定位导航系统的原型产品。

3月，中国科学院沈阳自动化研究所自主研发的“海翼”号水下滑翔机，在马里亚纳海沟完成了大深度下潜观测任务并安全回收；滑翔机的最大下潜深度为6329m，打破了水下滑翔机最大下潜深度的世界纪录。水下滑翔机具有低功耗、高静音的特点，可以通过调节自身浮力和姿态，实现在水中滑行并收集水体信息，是现有水下观测手段的补充。利用它可对特定海域进行高精度大范围的水体观测，有效提高海洋环境的空间和时间测量密度。作为新型水下智能观测平台，“海翼”号此次收集了大量高分辨率的深渊区域的水体信息，有助于研究该区域的水文特性。

4月，中国科学院声学研究所首次制备出水下声学隐身毯样品，并验证了隐身的有效性。近些年以控制声传播路径为手段的新型声学隐身器件得到极大的关注，声学隐身毯包括在其中。由于材料的特殊要求，之前水下声学隐身毯一直停留在理论仿真阶段。研究人员通过在变换声学中引入参数弱化因子，并以牺牲一定阻抗匹配为代价，成功制备出水下声学隐身毯样品。这种隐身毯结构十分简单，工作效率高，成功实现了对目标的声隐藏，为其未来走向实际应用打下了坚实的基础，在水下反探测中具有十分重要的应用前景。

10月，日本海洋地球科学与技术研究机构（Japan Agency for Marine-EarthScience and Technology）成功开发出水中大容量光通信技术。目前水中无线通信主要采用声学通信技术，传输速度较慢，每秒只有约10Kb，因此不能实现大容量无线数据的传输。这次开发出的水中光通信设备，在海中水深700～800m的区域，以每秒20Mb的传输速度，成功实现了距离120m的双向光通信；这种速度可实时传输视频画面。新技术未来有望用于海底探测等水下作业，海底观测仪器与船舶及无人机之间的通信，以及潜水艇通信等军事领域。

10月，以色列本·古里安大学成功开发出以色列首个自主水下潜航器（AUV）“HydroCame lII”。目前远距离操纵的水下机器人利用脐带缆线与主船（host ship）连接，以获得动力和空气资源。HydroCamelII整合了最前沿的技术，具有六自由度的高机动性和几乎垂直下潜的能力，以及完全的自主性。它可以快速配备声呐、摄像机、传感器和样本采集臂等特殊载荷，用于环境监测和海洋研究。以色列已成立BGRobotics公司，来商业化新潜航器。未来新潜航器将供军方、国防和海洋部门使用。

11月，中国“向阳红03”科考船结束了首次大洋科学调查任务。“向阳红03”科考船为中国自主设计与建造，具有国际一流水平的综合观测技术。此次调查是国家海洋局组织的首个海洋环境全要素综合考察，历时130天，航程1.5万余海里，具有作业站位多、空间跨度大、调查时间长、科考装备新等特点。这次航行采用多学科立体观测与实验手段，重点围绕深海生态环境调查和保护、多金属结核勘探合同区资源调查、水文和气象环境调查、公海环境污染状况调查、鸟类和哺乳动物观测等内容，在西太平洋海山及邻近海域、东太平洋中国大洋协会多金属结核勘探合同区以及中东太平洋深海区域开展了三个航段的科学考察，创下了中国多个“首次”：首次在中东太平洋开展多要素大尺度海洋生物多样性和环境调查；首次在西太平洋中部和中东太平洋区域开展海洋放射性调查；首次在西太平洋海山布放综合生态深水锚系潜标；首次在东太平洋中国大洋协会多金属结核勘探合同区开展具有自主知识产权的水下滑翔机的测试和海上试验。这次调查还实现了深海大洋海洋生态环境的组网观测，为立体海洋生态环境监测网络的建设提供了硬件保障；进一步验证了船载技术装备和后勤保障水平。这次考察说明，中国具备开展高难度、大强度、远洋深海科考的能力。

12月，中国“深海勇士”号4500m载人潜水器完成入级检验，获得入级证书并交付用户。“深海勇士”号由中船重工第七〇二研究所牵头、国内94家单位共同参与研制，具备更优的水动力布局、更快的潜浮速度、更长的作业时间、更高的作业效能、更好的系统可靠性，是中国载人深潜谱系化发展的又一力作，继“蛟龙”号之后中国深海装备领域的又一里程碑。“深海勇士”号不仅突破了钛合金载人舱、超高压海水泵、低噪声推进器、液压源、充油锂电池、浮力材料、控制与声学等关键技术，还成功实现了核心关键部件的国产化。在圆满完成设计、检测、调试、总装集成、联调试验、水池试验基础上，“深海勇士”号于8～10月在南海开展了28个潜次的下潜试验（最大下潜深度4534m）。这标志着中国全面具备了自主研发和制造深海载人潜水器的能力，为深海高端装备的中国制造探索了一条切实可行的路径。

先进船舶

6月，韩国三星重工巨济船厂为壳牌建造的全球最大浮式液化天然气装置（FLNG）Prelude FLNG正式起航，由三星重工巨济船厂前往距离澳大利亚西海岸线125km左右的Prelude油气田。PreludeFLNG的外形像船，但它不是严格意义的船，因此需要动力把它拖到使用目的地。Prelude FLNG重25.6万t，大小相当于4个足球场，满载排水量约60万t（是华盛顿号航空母舰的排水量的6倍）。它不用额外建立陆基的液化天然气加工厂，因此不用建设长长的输送天然气的管道。它的建造成本累计超过125亿美元，设计可承受5级飓风。PreludeFLNG预计每年可生产360万t液化天然气、130万t冷凝水和40万t液化石油气。

9月，俄罗斯联合造船集团波罗的海造船厂（BaltiyskyZavod）建造的“西伯利亚”（SIBIR）号LK-60核动力破冰船船体下水。该核动力破冰船长173.3m，宽34m，排水量3.35万t；配备两台功率为175MW的RITM-200核反应堆（总共提供最大60MW的动力），每7～10年更新一次核燃料；预计2020年底交付使用，使用寿命40年。这艘技术最先进的核动力破冰船建成后，将成为世界上第一艘破冰能力达3m的破冰船，以及世界上最大的核动力破冰船之一。“西伯利亚”号的建成将大幅提高俄罗斯核动力舰队的潜力，确保其在北极的领先地位，巩固其海上强国地位。

10月，中国中船集团建造的世界首艘智能船舶——中船Idolphin38800t智能散货船起程试航。该船是第一艘按照中国船级社（CCS）智能船舶规范建造并申请CCS智能船符号I-SHIP（NMEI）的船舶，还是全球第一艘申请英国劳氏船级社（LR）智能船符号CYBER-SAFE、CYBER-PERFORM、CYBER-MAINTAIN的船舶。它具有世界领先水平的技术性能，以“大数据”为基础，运用实时数据传输和汇集、大容量计算、数字建模、远程控制等先进的信息化技术，实现了船舶智能化的感知、判断分析以及决策和控制，使船舶运营更加安全、环保、经济。它的建造成功，标志着智能船舶、智能航运时代的到来。

10月，美国海军最先进的“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇“南达科他”号在格罗顿市的一家船厂下水并举行了命名仪式。这是第三批“弗吉尼亚”级核动力攻击潜艇中的第7艘，采用更难被探测到的轮机舱静音技术，新的大型垂直声呐阵列，以及静音艇体涂层材料等很多新技术。不让敌方发现的静音效果是它优先追求的目标。该系列潜艇此前一直采用主动声呐技术来探测敌方的活动，易于被敌方发现；新潜艇采用新的无源声学传感器，在探测敌方的同时不易被发现。这艘潜艇的研制经验将用于以后潜艇的制造。美国通过研制该系列潜艇，以保持其未来几十年的海底优势。

11月，中国自主设计制造的6600kW绞刀功率的造岛和河海疏浚工程装备“天鲲号”成功下水。“天鲲号”是中国新一代的全球无限航区的重型自航绞吸船，也是亚洲最大、最先进的绞吸挖泥船。它采用全电力驱动、双定位系统，装备了亚洲最强大的挖掘系统（泥泵输送功率为国际上最高的17000kW），以及国际最先进的自动控制系统。“天鲲号”实现了自动智能挖泥和监控，其最大挖掘深度达到35m，可在一小时内将6000m³的海水、碎石、泥沙混合物运到15km远，适用于沿海及深远海港口航道疏浚及围海造地。它的成功研制，说明中国掌握了重型自航绞吸船的关键技术，标志着中国疏浚装备研发建造能力的进一步升级以及疏浚产业达到世界先进水平。