"十三五"將建十大重大科技基礎設施 科學(xué)儀器從中獲利

    日前，國家發(fā)改委官網(wǎng)公布《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規劃》。根據該規劃內容，十三五期間將優(yōu)先布局10個(gè)建設項目。

　　在大型科學(xué)儀器領(lǐng)域，大型光學(xué)紅外望遠鏡、硬 X 射線(xiàn)自由電子激光裝置、多模態(tài)跨尺度生物醫學(xué)成像設施、超重力離心模擬與實(shí)驗裝置等值得期待。

　　一：空間環(huán)境地基監測網(wǎng)(子午工程二期)

　　空間環(huán)境地基綜合監測網(wǎng)是開(kāi)展空間天氣研究、保障國家空間活動(dòng)和空間安全 的重要設施。圍繞綜合性、多尺度、長(cháng)期連續監測我國空間環(huán)境 區域性特征和研究日地空間天氣變化規律的科學(xué)目標，在子午工程現有常規監測鏈的基礎上，主要建設由相控陣非相干散射雷達、高頻相干散射雷達群、大口徑激光雷達、大規模太陽(yáng)射電陣 等組成的先進(jìn)探測系統，形成覆蓋全國的“兩橫兩縱”地基監測網(wǎng)，具備百公里級空間分辨、實(shí)時(shí)獲取 30 余種空間環(huán)境要素的日地空間天氣全過(guò)程探測能力。設施建成后，可成為國際上綜合性最強、覆蓋區域最廣的先進(jìn)地基空間環(huán)境監測網(wǎng)，促進(jìn)我國空 間環(huán)境的認知水平和應用保障能力進(jìn)入國際先進(jìn)水平。

　　二：大型光學(xué)紅外望遠鏡

　　大型光學(xué)紅外望遠鏡是開(kāi)展天體物理研究必備的核心基礎設施之一。圍繞宇宙各層次天體起源 和演化、極端宇宙條件物理、由宇宙結構形成揭示的暗物質(zhì)和暗能量性質(zhì)及引力波源光學(xué)對應體等重大前沿研究需求，優(yōu)選臺址，建設一架 12 米級口徑光學(xué)紅外望遠鏡，具備多目標、暗天體高分辨成像和光譜觀(guān)測的精測能力，最暗天體成像極限亮度達 到 28 星等，最暗天體光譜極限亮度達到 25 星等。設施建成后，可使我國光學(xué)極限探測能力處于國際領(lǐng)先行列，大幅提升天文觀(guān)測重大發(fā)現的綜合能力，同時(shí)為相關(guān)領(lǐng)域的前沿研究提供重要支撐，帶動(dòng)我國先進(jìn)光學(xué)技術(shù)的創(chuàng )新發(fā)展。

　　三：極深地下極低輻射本底前沿物理實(shí)驗設施

　　極深地下極低輻射本底前沿物理實(shí)驗設施，對開(kāi)展暗物質(zhì)直接探測、無(wú)中微子雙貝塔衰變、宇宙重核形成等基礎科學(xué)前沿研究具有重大意義。優(yōu)選地址建設該設施，主要包括：垂直巖石覆蓋大于2300米、宇宙線(xiàn)通量小于每年每平方米100個(gè)、容積大于30萬(wàn)立方米的實(shí)驗空間;大型液氮低溫輻射屏蔽與高純鍺反符合裝置;大 型常溫純凈水輻射屏蔽與液氙自屏蔽裝置;組合式固體輻射屏蔽裝置;微貝克每公斤量級的輻射本底測量與分析裝置等。設施建成后，可為粒子物理與核物理及相關(guān)領(lǐng)域重要科學(xué)問(wèn)題研究提供極低宇宙線(xiàn)通量和極低環(huán)境輻射本底的實(shí)驗條件，為建設國際領(lǐng)先水平的研究中心奠定基礎。

　　四：大型地震工程模擬研究設施

　　建設大型地震工程模擬研究設施，開(kāi)展復雜巖土介質(zhì)與水環(huán)境中地震災害及防控模擬，對揭示地震引起的自然環(huán)境和工程災變機理，防范自然災害，保障土木、水利和海洋等重大工程的安全具有重要意義。設施主要建設內容包括：移動(dòng)組合式三向六自由度地震模擬振動(dòng)臺臺陣系統、工程地震災害數字仿真系統及配套設施等，單臺最大載重 1350 噸以上，滿(mǎn)載最大加速度 20 米每平方秒，具備可靠模擬多點(diǎn)多維地震差動(dòng)、大比尺和足尺模擬工程地震災害的能力。設施建成后，可大幅提升我國防災減災原始創(chuàng )新能力，為提高我國地震災 害的防范水平提供重要支撐。

　　五：聚變堆主機關(guān)鍵系統綜合研究設施

　　核聚變能是解決人類(lèi)能源問(wèn)題的根本出路之一。建設多場(chǎng)耦合環(huán)境下的聚變堆主機關(guān)鍵系統綜合研究設施，對保障我國聚變堆的先進(jìn)性、安全性 和可靠性，加快聚變能實(shí)際應用進(jìn)程具有重要意義。設施主要建設最大粒子通量達到 1024每平方米每秒的偏濾器物理、材料和部件研究系統，以及最高背景場(chǎng)達到 15 特斯拉的超導導體和磁體研究系統，為聚變堆主機關(guān)鍵系統研究提供粒子流、電、磁、熱、力等極端實(shí)驗條件。設施建成后，可成為國際聚變領(lǐng)域參數最高、功能最完備的綜合性研究平臺，為我國開(kāi)展聚變堆設計及核心部件研發(fā)、熱與粒子排除關(guān)鍵問(wèn)題研究、大規模低溫和超導技術(shù)研究、強流粒子束與基礎等離子體研究、深空推進(jìn)探索等提供強大的技術(shù)支撐。

　　六：高能同步輻射光源

　　高能同步輻射光源是基礎科學(xué)和工程科學(xué)等領(lǐng)域原創(chuàng )性、突破性創(chuàng )新研究的重要支撐平臺。圍繞航空材料、武器物理、工程材料全壽命周期等國家安全和工業(yè)應用相關(guān)研究，以及能源、環(huán)境、生命科學(xué)等基礎研究對高亮度、 高能量 X 射線(xiàn)的緊迫需求，建設高能同步輻射光源，主要包括注入器、儲存環(huán)、光束線(xiàn)、實(shí)驗站以及輔助設施。儲存環(huán)能量達6千兆電子伏，發(fā)射度優(yōu)于0.1 納米弧度，高性能光束線(xiàn)站容量不少于90條，提供能量達300 千電子伏的 X 射線(xiàn)，具備納米量級空間分辨、皮秒量級時(shí)間分辨、毫電子伏量級能量分辨能力。設施建成后，可滿(mǎn)足前沿科學(xué)和工程應用等領(lǐng)域的研究需求，成為國際領(lǐng)先的高能同步輻射光源試驗平臺，為提升我國科學(xué)、技術(shù)創(chuàng )新能力提供有力的支撐。

　　七：硬 X 射線(xiàn)自由電子激光裝置

　　X 射線(xiàn)自由電子激光具有超高峰值亮度、超短脈沖、高度相干等優(yōu)異性能，是實(shí)現科學(xué)突破與技術(shù)創(chuàng )新的研究利器。為滿(mǎn)足材料、能源、環(huán)境、物理與化學(xué)、生命及醫藥等領(lǐng)域的創(chuàng )新研究對高亮度相干X 射線(xiàn)光源的迫切需求，建設硬 X 射線(xiàn)自由電子激光裝置，主要包括： 高性能電子直線(xiàn)加速器、高亮度自由電子激光放大器、光束線(xiàn)和 四維探測綜合實(shí)驗站等，具備電子能量大于 6 千兆電子伏、光子能量高于 12 千電子伏、及飛秒級時(shí)間分辨和納米級空間分辨的 能力。設施建成后，總體性能可達到國際領(lǐng)先水平，與現有同步輻射光源形成優(yōu)勢互補，為解決科學(xué)前沿和國家戰略需求中的重 大科學(xué)問(wèn)題提供有效手段。

　　八：多模態(tài)跨尺度生物醫學(xué)成像設施

　　生命體結構與功能跨尺度的可視化描繪與精確測量對生物醫學(xué)研究取得革命性突 破具有重大意義。以打通尺度壁壘、整合多模態(tài)信息、精準描繪 生命活動(dòng)時(shí)空過(guò)程為科學(xué)目標，建設多模態(tài)跨尺度生物醫學(xué)成像設施，主要包括：以亞納米分辨光電融合技術(shù)為代表的多模態(tài)高分辨分子成像裝置、以毫秒分辨顯納成像為代表的多模態(tài)活體細 胞成像裝置、以超高場(chǎng)磁共振成像為代表的多模態(tài)醫學(xué)成像裝置以及全尺度圖像整合系統，具備全景式揭示基因表達、分子構象、 細胞信號、組織代謝及功能網(wǎng)絡(luò )的時(shí)空動(dòng)態(tài)和內在聯(lián)系的能力。 設施建成后，可通過(guò)光、聲、電、磁、核素、電子等模態(tài)的融合，實(shí)現從埃到米、微秒到小時(shí)的跨尺度結構與功能成像，為我國生物醫學(xué)研究提供先進(jìn)的、全方位的觀(guān)測手段，促進(jìn)我國生物醫學(xué) 成像技術(shù)的創(chuàng )新發(fā)展。

　　九：超重力離心模擬與實(shí)驗裝置

　　超重力環(huán)境可以增大多相介質(zhì)體積力和相間相對運動(dòng)驅動(dòng)力，是研究巖土體大尺度演變和災變、地下環(huán)境長(cháng)歷時(shí)污染必不可少的實(shí)驗手段，也是研究材料相分離效應的極端物理條件。圍繞實(shí)驗再現巖土體大尺度演變和災變及加速材料相分離的科學(xué)目標，建設超重力離心模擬與實(shí)驗裝置，主要包括：最大加速度 1500g、最大負載30噸、加速度和負載可控可調、容量 1500g·噸的超重力離心機，以及深地與深海、場(chǎng)地地震、邊坡與高壩、地下環(huán)境、地質(zhì)構造、材料制備等超重力實(shí)驗艙，具備單次實(shí)驗再現巖土體千米尺度演變與災變、污染物萬(wàn)年遷移及獲取千個(gè)材料共晶成分的能力。設施建成后，可為深地深海資源開(kāi)發(fā)、重大工程防災、廢棄物地下處置、 新材料制備等領(lǐng)域的研究提供有力支撐。

　　十：高精度地基授時(shí)系統

　　授時(shí)系統是國家重要科技基礎 設施，對科學(xué)研究、國家安全和基礎產(chǎn)業(yè)具有重要意義。為進(jìn)一 步提高我國授時(shí)系統的安全性、可靠性和授時(shí)精度，建設與星基授時(shí)系統相對獨立、互補增強、融合共用的高精度地基授時(shí)系統， 主要包括：增補完善增強型羅蘭授時(shí)系統，實(shí)現長(cháng)波授時(shí)信號的全國土覆蓋，重點(diǎn)區域授時(shí)精度優(yōu)于百納秒;利用通信光纖網(wǎng)建 設覆蓋主要城市和重要用戶(hù)的高精度光纖時(shí)頻傳遞骨干網(wǎng)，時(shí)間 傳遞精度優(yōu)于百皮秒，頻率傳遞精度達到 10 -19 量級。設施建成后，與星基授時(shí)系統一起構成我國星地一體化授時(shí)系統，可為精 密測量物理、精密時(shí)頻技術(shù)等科學(xué)研究提供重要實(shí)驗平臺，支撐 經(jīng)濟社會(huì )和國家安全的長(cháng)遠發(fā)展。

　　值得注意的是，并不是這10個(gè)項目就一定會(huì )在十三五期間開(kāi)建。在制定規劃時(shí)，專(zhuān)家組確定了20項建設需求。規劃將專(zhuān)家組投票排名前10位的建設需求列為優(yōu)先項目，將排名11-15位的建設需求列為滾動(dòng)調整的“后備項目”。

　　預計在2018年進(jìn)行中期評估，屆時(shí)將對不具備建設條件、無(wú)法按時(shí)開(kāi)工的項目調出規劃，并通過(guò)專(zhuān)家綜合論證程序，及時(shí)從“后備項目”中擇優(yōu)替補。