今日科技话题： 天宫二号状态稳定功能正常、中美科学家开发出微型电光调制器、南极发现数百只企鹅雏鸟木乃伊、下肢完全瘫痪患者成功踏步

▲天宫二号

在太空在轨飞行两年的天宫二号目前状态稳定、各项功能正常，将于2019年7月后受控离轨。

在9月26日召开的载人航天工程应用成果情况介绍会上，中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍说，天宫二号目前正运行在平均轨道高度约400ｋｍ的近圆轨道，运行于长管飞行模式，“状态设置正确，各项功能正常，状态稳定”。

“目前，天宫二号的推进剂剩余量充足，推进气瓶压力稳定。实验舱温度、压力满足指标要求，与入轨初期状态一致。整器设备工作温度满足工作指标要求。”林西强介绍说，后续还将开展压气机寿命试验和空间科学应用试验。

天宫二号于2016年9月15日发射升空，是我国第一个真正意义上的太空实验室，截至目前已在轨正常运行739天。

林西强说，为进一步发挥空间应用效益，天宫二号空间实验室运营管理委员会于9月20日召开会议研究决定，“天宫二号在轨飞行至2019年7月，之后受控离轨”。

中国载人航天工程空间实验室系统总设计师朱枞鹏表示，天宫二号设计有多个自主安全控制模式，长期管理飞行期间，天宫二号推进安全模式、对日定向安全模式、辐射器泄漏自主控制安全模式、能源安全模式均处于工作状态。若在测控区外发生故障，可自主切至安全模式进入相对安全的运行状态，在进入测控区后进行故障处置，保证天宫二号平台安全和受控离轨。

“为确保天宫二号延寿飞行期间在轨运行安全，快速应对在轨突发事件，我们专门制定有300多项在轨故障预案，确保紧急时刻处置及时、准确到位。”朱枞鹏说。

——新华网

中美两国科学家9月24日在英国《自然》杂志网络版发布报告说，他们开发出一种微型、高效的电光调制器，其数据传输速度更快，能耗和成本更低，有望促进5G产业发展。

电光调制器是现代通信产业的核心部件，用来将计算机设备中的高速电子信号转化为光信号，从而通过光纤传输。

研究人员说，目前使用铌酸锂晶体制造的电光调制器需要3到5伏特的驱动电压，远高于互补式金属氧化物半导体集成电路1伏特的水平。结果整套设备需要加装电流放大器，使设备笨重、昂贵且耗能高。

中国香港城市大学、美国哈佛大学和诺基亚贝尔实验室的研究人员利用纳米制造技术开发出新型铌酸锂电光调制器，其大小是传统电光调制器的约百分之一，可在1伏特电压下工作，其数据带宽达100千兆赫，数据传输速度提升到每秒210千兆比特，而光损耗只有现有器件的约十分之一。

研究人员说，铌酸锂的电光学性质最适合制造调制器，但它的化学惰性强，传统的化学蚀刻法难以处理，全新的纳米制造法解决了这一问题。

香港城市大学太赫兹及毫米波国家重点实验室计划将该技术用于5G通信应用中，该技术在量子光子学领域也有应用前景。

——新华网

从南开大学获悉，日前，该校物理科学学院金亮副教授与宋智教授合作，利用单向破坏性干涉展现出的独特非对称性，首次让光线行为“改头换面”，实现了不依赖入射方向的光波传播以及单向激光发射。相关研究论文发表在新一期物理学期刊《物理评论快报》上。

据介绍，光在传播过程中会透射和反射。光在时间反演不变的系统里传播，从一个方向入射和透射的光与反方向入射和透射的光相同，这称为光学互易。为了实现对光线的任意操控，改变光线“面貌”，需要先破坏光的互易性。以往，让光线“改旗易帜”，通常需借助光学非线性系统或者氧化镝等磁光介质。构成复杂的非线性系统以及磁光材料的局限性极大地限制了该领域的光学发展。因此，如何不依赖光学非线性系统和磁光介质破坏光学互易性是一个富有挑战性的物理难题。目前，PT（宇称—时间）对称光学开放系统虽可以实现光的非互易反射，还无法实现光的非互易性透射。

金亮和宋智在研究中借助单腔边耦合的谐振腔阵列重新设计了阿哈罗诺夫-玻姆干涉仪，利用合成磁实现了入射光波的单向破坏性干涉。实验结果显示，光波从相反方向入射时，出射波相位的对称被破坏；在边耦合腔中引入耗散或增益，还可破坏出射波几率的对称，光的互易性被彻底破坏。此单向破坏性干涉还具有双向无反射特性，为光的设计调制及操控改变带来了极大便利，可方便地应用于光学集成器件，为新型吸收器、整流器、隔离器、调幅器等光操控器件及新型激光器的设计提供了全新思路。

这一研究还得到了国家自然科学基金以及天津市自然科学基金的资助。

——《科技日报》

从自然资源部获悉，我国首次500米级海底多金属结核采集系统试验今天通过专家验收，标志着我国深海采矿系统研发由陆上试验全面转入海上试验。

据了解，“面向海试的多金属结核集矿系统研制与集成浅海试验”和“多金属结核集矿系统500米海上试验”两个课题由自然资源部所属中国大洋协会立项，中国五矿长沙矿冶研究院牵头，联合中南大学、湘潭大学、浙江大学等单位联合完成。

课题研究的“鲲龙500”海底集矿车拥有自主知识产权，突破了海底稀软底质行驶、海底矿物水力式采集、海底综合导航定位等多项关键技术，能够完成海底规划路径行驶和海底地形自适应矿石采集等任务。

本次海上试验历时49天，分别搭载“长和海洋”和“张謇”号试验船。按照由浅入深的原则，“鲲龙500”海底集矿车共下水11次，最大作业水深514米，多金属结核采集能力10吨/小时，单次行驶最长距离2881米，水下定位精度达0.72米，实现了自主行驶模式下按预定路径进行海底采集作业的能力，在中国南海预定海域行走出一个单边长度为120米的“中国星”。

本次海试的成功为我国深海多金属结核采矿试验工程1000米级整体联动试验奠定了基础。

——科学网

▲许多企鹅在死亡时都还是幼崽

据澳大利亚广播公司报道，澳大利亚和中国科学家在南极洲长半岛发现了数百只已经木乃伊化的企鹅雏鸟。这一发现揭示了两个灾难性天气事件所带来的影响，包括给该地区企鹅繁殖群体造成伤亡，也可能为气候变化对南极企鹅群体的影响提供线索。

近日，一项发表在《地球物理研究期刊——生物地球科学》上的研究指出，科学家在位于南极长半岛的沉积物中发现了阿德利企鹅雏鸟的遗骸。研究结果显示，该地点存在严重水流失现象，此发现有助于解开造成企鹅大量死亡的天气事件的时间表。

此外，研究发现多数企鹅雏鸟尸体来自约200年前以及750年前的两个企鹅繁殖地。研究人员表示，受气候变化的影响，这些灾难性天气事件在未来会变得更加普遍。

中国科技大学研究员高雪松称，阿德利企鹅尸体数量、废弃的繁殖地范围、掩埋企鹅雏鸟的沉积物厚度令人震惊，而相同的木乃伊形成日期也令人惊讶。研究人员还在现场发现，大量水流在短时间内流过繁殖地地表，这对于尚未长出防水羽毛的企鹅雏鸟而言是致命的。

高雪松表示，之前较短时期的气候异常已经对阿德利企鹅群体造成了严重的影响。研究报告作者也表示，如果200年前和750年前的死亡事件变得更加普遍，那对于阿德利企鹅来说可能是个坏消息。

——人民网

英国《自然·医学》杂志9月25日在线发表了一项重磅研究成果：美国科学家团队报告称，一位下肢完全瘫痪的患者，在接受脊髓电刺激和复健治疗后，可以再次自主踏步，这在世界尚属首例。

严重的脊髓损伤可导致高级中枢的功能连接中断，引起慢性瘫痪。高级中枢负责引导位于损伤下方的脊髓回路的运动，脊髓回路与骨骼肌直接相互作用。针对脊髓损伤的治疗和康复已成为当今医学界的一大课题，现已表明，脊髓电刺激具有治疗潜力，它可以促进肌肉自主收缩，甚至使患者站立起来。

此次，美国梅奥诊所科学家克里斯丁·赵和肯达尔·李，报告了全世界第一例发生脊髓损伤后下肢完全瘫痪的人类患者再次自主踏步的案例。研究团队开展了一项为期43周的实验：受试者被植入脊髓电刺激装置，并在研究环境中接受任务特异性的多模式复健训练。

在实验结束后，患者的腿部肌肉能够产生自主收缩，不仅可以支撑其站立，还可以踏步。患者借助前轮助行器，可以在跑步机上迈开双腿，但需要激活刺激器才能成功踏步。

这是成功重新激活长期休眠的人体脊髓回路，并使它们能够支持运动的第一例，但患者仍需训练师协助以保持平衡，同时需要借助助行器才能踩踏地面。

研究团队总结表示，现阶段还需要进一步的研究，来调查复健训练如何与电刺激相互作用，以恢复患者所丧失的运动功能，并验证这种方法是否可以成功用于损伤类型或损伤持续时间不同的患者。

——《科技日报》