盘点我国大科学装置中的那些知名专用研究设施

1月22日，科技部和财政部联合发布《科技部 财政部关于开展2021年度国家科技基础条件资源调查工作的通知（国科发基〔2020〕342号）》。其中提出了要落实《国务院关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见》

这些重大科研基础设施就是常说的大科学装置。随着世界科学技术飞速发展，科学研究的规模不断扩大、内容不断深化，科学研究对其所依赖的实验条件有了更高的要求。大科学装置就是为满足现代科学研究所需的能量更高、密度更大、时间更短、强度更高等极限研究条件而产生的。大科学装置作为国家科学技术水平和综合实力的重要体现，对国家科学技术的发展具有重要的推动力。按不同的应用目的，大科学装置可分为三类：专用研究装置、公共实验平台和公益基础设施。

本文特为读者介绍其中的那些知名的专用科研设施。

500口径球面射电望远镜（FAST）

500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope），简称FAST，位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中，工程为国家重大科技基础设施，“天眼”工程由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成。500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”，由我国天文学家南仁东先生于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。综合性能是著名的射电望远镜阿雷西博的十倍。

神光Ⅱ高功率激光实验装置

神光Ⅱ高功率激光实验装置（简称神光Ⅱ，包括八路装置和第九路两大部分）是目前国内已经投入正式运行的规模最大的高功率钕玻璃激光实验装置，也是我国目前唯一能够提供开放研究的高功率激光实验装置。它能在十亿分之一秒的瞬间发射出功率相当于全球电网总和数倍的激光束聚集到靶上，形成高温等离子体并引发聚变，进而开展激光与等离子体相互作用物理和惯性约束聚变（ICF）实验研究。自2000年以来，神光Ⅱ以我国激光聚变历史上从未有过的高质量、高稳定、高重复性提供了几十种复杂物理目标和靶型的实验打靶近6 900余次。近年来全年运行平均成功率超过90%，已经大幅超过装置原定70%的技术指标，实现了我国激光驱动器运行水平的重大提升，成为我国大科学工程中高效、稳定运行的范例。

大亚湾反应堆中微子实验

该设施为基础研究专用设施，依托本设施成立的国际合作组开展了长期的国际合作。主要功能是探测反应堆放出的中微子，计算中微子振荡参数及反应堆能谱。主要技术指标为：中微子探测器靶质量 ≥ 20吨 靶质量精度 0.2%。

南京航空航天大学风洞实验群

该设施是国内高校最大规模的风洞实验群，现有2.5m×3m单回路连续式低速风洞一座，1m开口非定常低速风洞一座，0.6m×0.6m亚跨超高速风洞一座，Φ0.5m高超声速风洞一座。另外还有多座小口径低湍流度、射流风洞、进气道专用风洞以及各种流动测试设备，完成了大量型号任务的风洞实验和实验技术发展，为飞行器设计专业的学生提供了良好的教学实验条件。同时还有拥有Cluster并行机系统，完成了大量飞行型号的空气动力学数值计算任务。现有实验室面积10000多平方米。

中渔科212

中渔科212主要用于长江口及临近水域渔业资源评估、走航式流场分析、渔场形成机制与预测辅助、水文数据及影像实时监测、长江口濒危野生水生动物的救护暂养以及珍稀水生动物后备亲本的暂养。

大型高精度衍射光栅刻划系统

这款仪器位于长春光电所，其最大刻划面积为400x500mm的平面衍射光栅刻划系统，最大检测口径为400x500mm的光栅衍射波前测量仪、光栅衍射效率测量仪和光栅鬼线强度测量仪。长春光机所是中国光栅的发源地，也是国内研制光谱仪器最早的科研单位之一。2007年，科技部批复同意以长春光机所为依托单位组建“国家光栅制造与应用工程技术研究中心”（简称“国家光栅工程中心”）。

船用小型燃气轮机技术实验平台

辽宁省船用小型燃气轮机技术重点实验室是在交通运输部“十一五”重点实验室建设项目“轮机系统与船舶新动力实验室—船用燃机与新型动力分实验室”、“211工程”三期重点学科建设项目“船用小型燃气轮机技术及实验平台”和交通运输部“十二五”轮机工程国家重点学科建设项目的基础上建设和发展而成的学科实验室，并于2010年8月被批准组建辽宁省重点实验室。实验室依托于大连海事大学船舶与海洋工程一级学科博士点和轮机工程国家重点学科、动力机械及工程学科及大连海事大学船舶动力工程研究所，已成为基础与前沿课题研究和高层次人才培养的重要基地。

300吨级渔业资源调查船

科学调查船将主要承担南海海域的渔业资源与环境的常规、专项和应急调查监测、海洋综合调查和研究、涉外海域渔业资源环境调查、双边或多边渔业资源联合调查、负责捕捞技术研究、渔业资源养护等任务，开展复合渔场单鱼种渔业生态特征、高效生态渔具渔法、鱼类洄游规律、渔场形成机制、渔业资源时空变动规律等研究，为南海渔业资源养护与管理、对外谈判、生态环境修复和渔业资源可持续利用等提供支撑平台。 主要技术指标：船长42.8米，型宽8米，型深5.2米，最大航速12.5节，经济航速12节，续航力4000海里，自持力30天，满足近海航区要求。调查船设置3个实验室：综合实验室、海洋生物实验室、渔业声学实验室。

新一代厘米-分米波射电日像仪(MUSER)

新一代厘米-分米波射电日像仪（MUSER）是国际上首个太阳宽带动态频谱成像系统，由100个抛物面天线组成三螺旋阵列，能对太阳爆发进行类似CT扫描一样的全日面快速频谱成像观测。是国际上首个太阳宽带动态频谱成像系统，实现了在百毫秒量级时间分辨率上同时584通道对太阳的快速连续观测，最高空间分辨率优于2角秒，完成了对太阳爆发初始能量释放区高分辨射电频谱成像观测。

“探索一号”海洋综合科学考察船

探索一号”，船舶满载排水量为6250T，船长94.45M，型宽17.9M，无限航区，配置DP2动力定位系统，续航能力大于10000海里，自持力超过60天，船艏采用X-BOW造型设计，在我国尚属首例，上层建筑设计为全封闭包围式，提高其耐波性，减少甲板上浪。 “探索一号”还具有充分的深海科考作业能力，建有地质实验室、地球物理实验室、化学实验室、生物实验室、冷冻样品库等十多个实验室，另在甲板面设置2个可拆卸式移动实验室，能同时搭载60名船员、科学家及潜航员。

全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST)

全超导托卡马克核聚变实验装置装置，其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过类似变压器的原理使其产生等离子体，然后提高其密度、温度使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。2009年，世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置（EAST）首轮物理放电实验取得成功，标志着我国站在了世界核聚变研究的前端。2016年2月，中国EAST物理实验获重大突破，实现在国际上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。2018年11月， EAST实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。

天马望远镜

天马望远镜作为主力测站先后参加并成功完成了探月工程嫦娥二号、三号卫星的VLBI测定轨任务，大幅提高了VLBI系统的测量能力，为探月系列卫星的VLBI测定轨做出了卓越贡献。今后数年内，将作为主力测站继续参加国家深空探测重大任务。 天马望远镜成功开展谱线、脉冲星和VLBI的射电天文观测。探测到了包括长碳链分子HC7N在内的许多重要分子的发射和一些新的羟基脉泽源，探测到包括北天周期最短毫秒脉冲星在内的一批脉冲星，发现了目前研究热点-银心磁星具有周期跃变现象等，取得重大射电天文观测成果，已实现了对外开放。

蛟龙号载人潜水器

“蛟龙号”载人潜水器，可运载科学家和工程技术人员进入深海，在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底进行机动、悬停、正确就位和定点坐坡，有效执行海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察。可搭载海洋仪器设备、传感器在海底进行规范化海试，并获取原位数据。 “蛟龙号”载人潜水器，长、宽、高分别是8.2米、3.0米与3.4米，空重不超过22吨，最大荷载是240公斤，最大速度为每小时25海里，巡航每小时1海里，当前最大下潜深度7062.68米，最大工作设计深度为7000米。

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）是一架横卧南北方向的中星仪式反射施密特望远镜。应用主动光学技术控制反射改正板，使它成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最。由于它口径达4米，在曝光1.5小时内可以观测到暗达20.5等的天体。而由于它视场达5°，在焦面上可放置四千根光纤，将遥远天体的光分别传输到多台光谱仪中，同时获得它们的光谱，成为世界上光谱获取率最高的望远镜。它将安放在国家天文台兴隆观测站（右图为效果图），成为我国在大规模光学光谱观测中，在大视场天文学研究上，居于国际领先地位的大科学装置。

兰州重离子加速器

兰州重离子加速器是中国科学院近代物理研究所负责设计和建造的我国第一台大型重离子加速器系统。它的胜利建成，为我国开辟了中能重离子物理基础研究和应用研究的新领域，标志着我国回旋加速器技术水平进入了国际先进水平，也是激励广大青少年学科学、爱科学、强素质，早成才的生动课堂。HIRFL由离子源、注入器、主加速器、8个实验终端以及束流运输线等主要部分组成，注入器是一台改建的能量常数为69的1.7米扇聚焦回旋加速器，主加速器是一台能量常数为450的大型分离扇回旋加速器。注入器与主加速器联合运行，可以把C到Xe的重离子分别加速到100~10MeV/u的能量。

中国散裂中子源

散裂中子源是体现一个国家的科技水平、经济水平和工业水平等综合实力的大型科学研究装置。中子散射广泛应用于在物理、化学、生命科学、材料科学技术、资源环境、纳米等学科领域，并有望在如量子调控、蛋白质、高温超导等重要前沿研究方向实现突破。强流质子加速器相关技术的发展也将为一些重要的应用如质子治癌、加速器驱动的次临界洁净核能源系统（ADS）等打下坚实的基础，储备丰富的工程建设和运行经验。散裂中子源的建设不但会对我国工业技术、国防技术的发展起到有力的促进作用，也会带动和提升众多相关产业的技术进步，产生巨大的社会经济效益。