澳門新葡萄注冊送28-“工欲善其事，必先利其器”，探秘北京懷柔科學(xué)城里的“大國重器”~

蛋白質(zhì)組的秘密是什么？人類大腦究竟是如何工作的？地球的核心由何組成……從星辰大海到生命演化，人類對未知領(lǐng)域的探索離不開功能強(qiáng)大的科研儀器，特別是大科學(xué)裝置，是建設(shè)科技強(qiáng)國的“大國重器”。

“十三五”時(shí)期落地懷柔科學(xué)城的五個(gè)大科學(xué)裝置，日前分別迎來階段性建設(shè)成果，“大國重器”已初露芳容。長城腳下、雁棲湖畔，一座百年科學(xué)城正以揚(yáng)帆起航、全面推進(jìn)的姿態(tài)走來。作為國家批復(fù)的北京懷柔綜合性國家科學(xué)中心的核心承載區(qū)，懷柔科學(xué)城正成為北京地區(qū)大科學(xué)裝置最為密集的區(qū)域。

重器·北京光源

正推進(jìn)直線加速器隧道建設(shè)

人類的發(fā)展從來離不開對光的利用。就像手電筒越亮、看物體越清晰一樣，要想觀察到微觀物質(zhì)的細(xì)節(jié)，很重要的一點(diǎn)就是有足夠的亮度。為制造能量更高、亮度更強(qiáng)的小光斑，人類就發(fā)明了一個(gè)大工具，即同步輻射光源。

同步輻射光源研發(fā)于上世紀(jì)60年代末，被譽(yù)為“神奇的光”。這種裝置的理論基礎(chǔ)來自經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)中的同步輻射定律，利用這一定律，基礎(chǔ)科學(xué)研究者得以建構(gòu)起一種在相對論性電子（或正電子）在磁場中偏轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生同步輻射的高性能新型強(qiáng)光源。

2010年，上海同步輻射光源建成，成為世界上性能最好的第三代中能同步輻射光源之一。它像一臺(tái)超級(jí)顯微鏡，在新冠肺炎疫情期間，幫助科學(xué)家深入了解新冠病毒微觀結(jié)構(gòu)、打開新冠病毒感染人體的“黑匣子”。

地處懷柔科學(xué)城核心區(qū)的北京高能同步輻射光源（HEPS，簡稱北京光源），則屬于第四代同步輻射光源裝置，并且是我國第一臺(tái)高能同步輻射光源，由中科院高能所承擔(dān)建設(shè)，總建筑面積約12.5萬平方米，主要包括加速器、光束線和實(shí)驗(yàn)站等。

從高空俯瞰看，整體建筑外形似一個(gè)放大鏡，寓意“探測微觀世界的希望之光”。這其中，周長近1.4公里的裝置區(qū)，猶如放大鏡的鏡框，是造型的“點(diǎn)睛之筆”，也是將來放置大型科學(xué)儀器的地方。

攻堅(jiān)克難

建筑規(guī)范中首現(xiàn)納米級(jí)精度

“形容工程建設(shè)難度，一般會(huì)說體量大、工期緊、精度高，可對于大科學(xué)裝置的建設(shè)，每一步都像一次科學(xué)探索。”施工方北京建工集團(tuán)北京光源項(xiàng)目執(zhí)行經(jīng)理任錦龍說，由于肉眼極難察覺的極輕微振動(dòng)也會(huì)對電子束流的穩(wěn)定性帶來大影響，地基施工之初，他們就接到一項(xiàng)新的指標(biāo)要求——防微振動(dòng)控制，控制目標(biāo)是：振動(dòng)頻率在1到100赫茲的地面振動(dòng)在1秒內(nèi)的均方根位移積分小于25納米。

25納米是什么概念？人的頭發(fā)的直徑一般在20到50微米，而1納米只有1微米的千分之一。倒推到施工環(huán)節(jié)，就意味著結(jié)構(gòu)要無限趨近于“零沉降”，12萬立方米的環(huán)形地面必須是一個(gè)整體。

“納米級(jí)精度，這是第一次出現(xiàn)在建筑規(guī)范中。”副總工程師榮慕寧說起，整整4個(gè)月的時(shí)間，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)埋頭攻關(guān)，從地基用哪種材料換填到如何分步進(jìn)行混凝土澆筑，甚至細(xì)到48條拼接縫隙怎么填充最完善，都得精心部署，“感覺就像‘打怪升級(jí)’，我們不是在做試驗(yàn)，就是在去做試驗(yàn)的路上。”

任錦龍則說，從結(jié)構(gòu)工程專家、結(jié)構(gòu)抗震專家到水利專家，工程每向前推進(jìn)一步，都有一個(gè)超級(jí)牛的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)提供嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)論證與指導(dǎo)。

最新進(jìn)展

今年年初，北京光源工程完成主體鋼結(jié)構(gòu)施工，周長近1.4公里的裝置區(qū)正式連接成環(huán)。目前，項(xiàng)目工地約1200名建設(shè)者正加速推進(jìn)試驗(yàn)大廳底板、儲(chǔ)存環(huán)隧道結(jié)構(gòu)施工以及2號(hào)樓縱橫動(dòng)力站精裝收尾工作，預(yù)計(jì)3月底進(jìn)行2號(hào)樓綜合動(dòng)力站竣工驗(yàn)收，6月底直線加速器隧道具備科研設(shè)備安裝條件。

按照規(guī)劃，北京光源將于2025年建成運(yùn)行。屆時(shí)，它不僅是我國第一臺(tái)高能同步輻射光源，也將是世界上亮度最高的第四代同步輻射光源。

重器·子午工程二期

計(jì)劃6月底土建工程竣工

人類的探索永無止境，從陸地到星辰大海，這其中，日地空間是一個(gè)重要區(qū)域。它既是自然科學(xué)原創(chuàng)性新發(fā)現(xiàn)的重要區(qū)域，也是與人類活動(dòng)息息相關(guān)的第四生存環(huán)境，也因此，對日地空間環(huán)境的監(jiān)測和研究是太空探索的必由之路。

“十二五”時(shí)期，我國在空間天氣和空間環(huán)境領(lǐng)域建設(shè)完成了第一個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，即東半球空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測子午鏈（簡稱子午工程一期）。子午工程一期在探空火箭、激光雷達(dá)、光學(xué)干涉儀等領(lǐng)域均達(dá)到國際先進(jìn)水平，比如它第一次觀測到我國上空空間環(huán)境對太陽風(fēng)暴的大范圍響應(yīng)和傳播。

然而，由于子午工程一期觀測臺(tái)站多集中于東部地區(qū)，沒有實(shí)現(xiàn)中國上空空間環(huán)境的全域覆蓋，也缺乏對有重要研究價(jià)值的熱點(diǎn)區(qū)域的精細(xì)探測。“十三五”時(shí)期，國家批復(fù)建設(shè)空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)（簡稱子午工程二期），在新增東經(jīng)100度和北緯40度量條觀測鏈上，部署16個(gè)臺(tái)站、195臺(tái)（套）監(jiān)測設(shè)備。

位于懷柔科學(xué)城的子午工程綜合信息與運(yùn)控中心，總建筑面積11978平方米，相當(dāng)于子午工程二期的“信息大腦”，可以實(shí)現(xiàn)對全部監(jiān)測設(shè)備的綜合調(diào)度和監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總分析。“它就像是一個(gè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)‘路網(wǎng)’，監(jiān)測到的數(shù)據(jù)可開放給科學(xué)家研究使用。”中科院國家空間中心主任助理袁慶智說。

攻堅(jiān)克難

每顆螺絲釘都是“零磁”的

作為“信息大腦”，自是少不了各種實(shí)驗(yàn)室，大空間結(jié)構(gòu)也成為建筑的一大特點(diǎn)。“局部空間最高處足有12.8米，屬于危險(xiǎn)性較大的分項(xiàng)工程。為此，工程施工中特別采用了盤口支撐體系。”施工北京城建建設(shè)子午工程項(xiàng)目經(jīng)理劉新剛說。

建筑面積343.6平方米的地磁實(shí)驗(yàn)室，就屬于12.8米的高空間，而且是一個(gè)“零磁”空間。“這里使用的鋼材全都在生產(chǎn)線上經(jīng)過了特殊的消磁處理，就連一顆螺絲釘都是‘零磁’的，然后由工人在現(xiàn)場手工搭建。”劉新剛說，所有材料在安裝前都必須經(jīng)過無磁檢測，一個(gè)不大的實(shí)驗(yàn)室，僅材料檢測次數(shù)就達(dá)到千次，“看著不起眼，其實(shí)非常了不起。”

最新進(jìn)展

目前，子午工程綜合信息與運(yùn)控中心正在進(jìn)行室內(nèi)外裝修施工，計(jì)劃今年6月底實(shí)現(xiàn)土建工程竣工，明年投入試運(yùn)行。

據(jù)了解，子午工程二期整體計(jì)劃于2023年竣工，屆時(shí)將形成一座空間“長城”，科學(xué)家可將電離層、中高層大氣、地磁環(huán)境盡收眼底，使得我國空間環(huán)境地基探測能力在世界上處于領(lǐng)先水平。

重器·多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施

主體結(jié)構(gòu)封頂正在加速屋面施工

你知道嗎，人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中有10億多個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)突觸達(dá)千億級(jí)。要想研究人腦，就得先探看得到數(shù)量龐大的神經(jīng)突觸，這就離不開成像技術(shù)。在懷柔科學(xué)城，就有一座正在建設(shè)中的探測生命奧秘的利器——多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施。

多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施是《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》確定的十個(gè)優(yōu)先建設(shè)項(xiàng)目之一，也是生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域由我國科學(xué)家首倡的大科學(xué)工程。項(xiàng)目總建筑面積7.2萬平方米，包含多模態(tài)醫(yī)學(xué)成像裝置、多模態(tài)活體細(xì)胞成像裝置、多模態(tài)高分辨分子成像裝置、全尺度圖像數(shù)據(jù)整合裝置等四大裝置及相關(guān)輔助平臺(tái)。

“通常來說，單一成像模態(tài)不能兼顧成像分辨率和成像視野及深度，而多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施就可以解決這個(gè)問題。”建設(shè)方北京大學(xué)成像設(shè)施指揮部辦公室副主任劉文建介紹，該設(shè)施將提供革命性的研究手段，對生命體結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行跨尺度可視化描繪與精確測量，進(jìn)而破解生命與疾病的奧秘。

攻堅(jiān)克難

施工潔凈度達(dá)萬級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)

建筑外形上方方正正的幾棟樓，看似普通，里面卻很有講究。“因?yàn)閷磉@里要放置許多醫(yī)學(xué)成像設(shè)施，所以需要在房間內(nèi)加設(shè)一個(gè)核磁屏蔽層，就像給設(shè)施套上了‘保護(hù)罩’。”北京城建集團(tuán)多模態(tài)項(xiàng)目總工路偉偉說。

對施工來說，多一個(gè)核磁屏蔽層代表至少多了三道工序，墻面和吊頂外要安裝一個(gè)3毫米厚的鉛板層，地面則要鋪裝一層0.3毫米厚的紫銅，“安裝中要求嚴(yán)絲合縫，平整度控制在毫米級(jí)。”

同時(shí)，由于總建筑面積25%的部分都屬于試驗(yàn)室，施工中對潔凈度的要求非常之高，都達(dá)到萬級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。“為這些高精密設(shè)備房，我們還量身定制了一套空氣系統(tǒng)。”路偉偉說。

最新進(jìn)展

據(jù)了解，繼2020年12月底實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)封頂后，工程目前已轉(zhuǎn)入二次結(jié)構(gòu)及屋面工程施工階段，計(jì)劃今年9月底外飾面整體亮相，11月底裝飾裝修基本完成，明年8月實(shí)現(xiàn)土建工程竣工。多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施建成后，將為我國高端生物醫(yī)學(xué)影像儀器裝備及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐，并在綜合能力上成為世界一流的生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施。

鏈接

大科學(xué)裝置

“工欲善其事，必先利其器。”要在基礎(chǔ)研究中不斷有原始創(chuàng)新，離不開自主研發(fā)的大科學(xué)裝置。“十三五”時(shí)期落地懷柔科學(xué)城的五個(gè)大科學(xué)裝置包括：綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置、地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置、高能同步輻射光源、多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施，以及子午工程二期。

據(jù)北京市發(fā)改委披露，地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置項(xiàng)目正在有序推動(dòng)設(shè)備安裝，力爭于今年6月、比計(jì)劃工期提前近一年投入試運(yùn)行。而綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置已完成土建工程竣工驗(yàn)收，設(shè)備到貨率達(dá)到48%，現(xiàn)場設(shè)備調(diào)試達(dá)28%。

此外，在懷柔科學(xué)城布局的13個(gè)交叉研究平臺(tái)和11個(gè)科教基礎(chǔ)設(shè)施，也都實(shí)現(xiàn)開工建設(shè)。