大国重器

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开发聚变能，造福全人类。 ——万元熙 中国工程院院士，曾任国家重大科学工程非圆截面超导托卡马克装置（EAST）项目总经理 大国重器，彰显大国科技底蕴，奠定强国发展基石。 ——周忠和 中国科学院院士，中国科普作家协会理事长 以前，我们用地大物博来形容自己，历史悠久、人口众多是我们对“大国”的定位；而现在，我们在综合国力上重新回到世界前列，大至宏观世界的天体运行、星系演化、宇宙起源，小至微观世界的基因编辑、粒子结构、量子调控，我国都走在当今世界科技发展的最前沿，这才是我们需要担负起的“大国”责任。 ——周源 知乎创始人，首席执行官 2011—2021年，我国重大科技基础设施建设水平不断提升，在重点科技前沿领域取得了一批具有世界影响力的原创成果。本书分为基础科学、前沿科技、经济助力与健康保障四篇，邀请30余位各领域一线科技工作者撰文，以问答形式，从科学家的视角为读者科普50项国之重器背后的基础科学知识，帮助读者了解其建造意义及应用前景，拉近读者与科技前沿的距离。本书以大量手绘图解为辅助，从整体和细节上全面展现重器之美，便于读者理解和欣赏。 本书还收入同步辐射光源、“中国天眼”、中国空间站、高速风洞等重大项目的发展经历及团队侧写，由亲历者讲述重器研发背后的故事，深度挖掘我国几代科学家胸怀祖国、攻关创新、勇攀世界科学高峰的事迹，弘扬科学家精神。 【编辑推荐】 本书总结国家“十三五”科技创新成就展、国家重大科技基础设施，参考十八大以来科技成就，选取了我国近10年来50项具有代表性的科技成果，较全面地反映了国家在基础科学、前沿科技、经济民生、健康保障四个方面所取得的重大成就。大至宏观世界的天体运行、星系演化、宇宙起源，小至微观世界的基因编辑、粒子结构、量子调控，我国都走在当今世界科技发展的最前沿。 众多一线科研工作者严谨写作，使用问答的形式介绍每个重器的研制目的和过程。其中包括“张衡一号”卫星首席科学家申旭辉、JF-22超高速风洞项目负责人姜宗林、港珠澳大桥总设计师孟凡超、智能铸锻铣绿色复合制造机床首席科学家张海鸥等，还有多位参与锦屏地下实验室PandaX暗物质实验、“悟空号”数据分析、高海拔宇宙线观测站（LHAASO）实验数据物理分析的科学家等。 本书专门设置了“科学家故事”专栏，讲述了诺贝尔物理学奖获得者李政道在我国同步辐射光源的建设历程中发挥的重要作用；现任FAST总工程师姜鹏研究员与“FAST之父”南仁东之间不为人知的师徒情；空间站总师杨宏风雨30年铸就“天宫”梦的故事；中国风洞从钱学森、郭永怀先生为首的四代学者的传承与坚守，牢牢占据世界前沿的故事；以及获得2020年度国家科学技术最高奖的第四代核电技术开发灵魂人物王大中院士的侧写。 本书通过绘制大量插图，帮助读者在理解制造重器的科学价值的同时，更好地欣赏重器之美。本书的图片绘制也得到各位作者的反复确认和修改，保障了科学性细节。

序 我们能为实现国家科技自主做些什么？ /  I
基础科学篇
01. 测量“中国温度”：极低温区基准级测温装置 / 002
02. 新一代“人造太阳”：全超导托卡马克核聚变实验装置 / 008
03. 超级显微镜：中国散裂中子源 / 016
04. 探测微观世界的眼睛：高能同步辐射光源 / 024
科学家故事：我国同步辐射光源的建设历程 / 030
05. 突破“水窗”：上海软 X 射线自由电子激光装置/ 032
06. 照亮微观世界的闪光灯：大连极紫外相干光源/ 040
07. “火眼金睛”的暗物质粒子探测卫星：“悟空”号 / 046
08. 开启“超高能伽马天文学”时代：高海拔宇宙线观测站 / 054
09. 世界上最深的实验室：锦屏地下实验室 / 060
10. 遨游太空，探索极端宇宙：“慧眼”卫星 / 066
11. 迈出中国空间引力波探测的第一步：“太极一号”卫星 / 072
12. 观测宇宙的超级利器：“中国天眼” / 078
科学家故事：我与“老南” / 086
13. 预报地球系统的未来：地球系统数值模拟装置 / 090
14. 空间环境的全面监测：子午工程 / 100
前沿科技篇
15. 中国量子计算机的再次突破：“九章二号”和“祖冲之二号” / 108
16. 祖国的高光时刻：“墨子号”量子卫星 / 114
17. 突破衍射极限：超分辨光刻装备 / 122
18. 中国芯片设计能力的提升：“天机芯”类脑芯片 / 128
19. 从航天大国到航天强国的升级之路：“长征五号”系列运载火箭 / 136
20. 五星红旗点亮星空：中国空间站 / 142
科学家故事：空间站总设计师是怎样炼成的 / 149
21. 收官“探月三步走”：“嫦娥五号”探测器 / 152
22. 火星首次留下中国印记 ：“天问一号”与“祝融号” / 160
23. 勇往直“潜”：“蛟龙号”载人潜水器 / 168
24. 深潜地球“第四极”：“奋斗者号”全海深载人潜水器 / 174
25. 国际首创先进制造装备：智能铸锻铣短流程绿色复合制造机床 / 182
26. 推动天空开发和宇宙探索：JF-22超高速风洞 / 188
科学家故事：中国风洞的传承与发展 / 196
27. 减排大赛里的码表：全球二氧化碳监测科学实验卫星 / 198
28. 中国首颗地球物理场探测卫星：张衡一号 / 206
29. 先进的对地观测遥感卫星：高分五号 / 214
经济助力篇
30. 中国人自己的卫星导航系统：北斗 / 222
31. 中国大飞机：C919 / 230
32. 国产大型特种用途水陆两栖飞机：“鲲龙”AG600 / 238
33. 全球首座 10 万吨级深水半潜式生产储油平台：深海一号 / 246
34. 助力我国可燃冰试采：“蓝鲸 1 号”半潜式钻井平台 / 252
35. 创造世界纪录的海底钻机系统：海牛Ⅱ号 / 258
36. 创造 18 个世界第一：金沙江白鹤滩水电站 / 264
37. 地下蛟龙中国造，盾构机强国终炼成：运河号 / 272
38. 新世界七大奇迹之一：港珠澳大桥 / 278
39. 攀登冻土公路工程的“珠穆朗玛峰”：共玉高速公路 / 284
40.“魔鬼码头”开港，世界第一大港震惊全球：上海洋山深水港 / 290
41. 中国核电成为 “大国名片”的标志：华龙一号 / 296
42. 全球最大的非能动压水堆核电机组：国和一号 / 302
43. 下一代核电之星：高温气冷堆 / 308
科学家故事：第四代核电技术开发的灵魂人物 / 314
44. 神奇的纳米限域催化：煤经合成气直接制高值化学品 / 326
健康保障篇
45. 科学抗疫：我国自主研发的新冠病毒疫苗和特效药 / 318
46. 血液里的“黄金救命药”：重组人血清白蛋白 / 332
47. 实现水稻种植 60 天收获：无人植物工厂水稻育种加速器 / 338
48. 筑造世界医疗强国的基础：基因测序仪 / 344
49. 基因编辑的精准“剪刀”：新型基因编辑工具 CRISPR-Cas12b / 350
50. 神奇的全能影像诊断设备：一体化全身正电子发射—磁共振成像设备 / 358
作者简介及对应文章列表…………366