“超级显微镜”观察时空流变!两大重要科学装置怀柔开建
2019-06-29 09:13 来源:北京日报客户端

6月29日,怀柔科学城两个国家重大科技基础设施——高能同步辐射光源和多模态跨尺度生物医学成像设施启动建设,启动仪式29日上午在怀柔科学城举行。

高能同步辐射光源由中科院高能物理研究所作为法人单位,占地976亩,总投资47.6亿元,预计2025年建成运行。项目建成后,将是我国第一台高能同步辐射光源,也是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一。这个装置的建筑外形像一个放大镜,相当于是探测微观世界的“超级显微镜”。

该项目将在我国先进材料、航空航天、能源、环保、医药、石油、化工、生物工程和微细加工等领域中广泛应用,提供突破瓶颈问题的关键手段,通过推动技术创新,提升企业的核心竞争力,推动相关高科技产业的发展。高能同步辐射光源将为基础科学和工程科学等领域原创性、突破性创新研究提供重要支撑平台,成为我国重要的国际科技合作与基础科学研究平台,提升我国在相关领域原始创新能力的同时,增强我国国际影响力。

多模态跨尺度生物医学成像设施由北京大学作为法人单位,联合中科院生物物理所建设的国家重大科技基础设施,也是怀柔科学城目前唯一聚焦生命科学的国家重大科技设施。项目占地100亩,总投资17.35亿元,预计2023年建成运行。设施建成后,将以前所未有的综合能力、成像手段、研究范式,形成跨尺度、多模态、自动化和高通量的生物医学成像全功能研究平台,实现高端生物医学影像仪器装备的“中国创造”,成为生命医学领域世界一流的重大科技设施。

除了这2个大科学装置外,空间环境地基综合监测网二期(子午工程二期)计划近期开工建设。另外,2017年9月开工的综合极端条件实验装置和2018年开工的地球系统数值模拟装置取得重要进展。其中,综合极端条件实验装置的主体结构、二次结构已经完工,土建工程已经完成85.5%;地球系统数值模拟装置的主体结构基本完工,土建工程完成55%。

2019年下半年,怀柔科学城落地建设的大科学装置将达到5个,占在北京落地的19个大科学装置的26%,是北京地区大科学装置最为密集的区域。凭借这些大科学装置,怀柔科学城将形成定位清晰、高度密集、先进高端的设施平台集群,为原始创新提供坚实支撑。科研人员依托这些大科学装置,将不断取得一批世界领先的原创科研成果,提高我国在基础研究和前沿交叉领域的源头创新能力和科技综合实力。

新闻链接

怀柔科学城的五大科学装置

  1. 综合极端条件实验装置(2017年9月开工建设)

综合极端条件实验装置于2017年9月开工建设。该装置是指综合集成低温、高压、强磁场、超快光场等一系列配套的集群设备所构成的大型科学实验设施,包括极端实验条件产生系统、极端条件下的样品表征和测量系统以及能满足上述各系统研制、升级、维护与运行支撑系统等。世界上许多发达国家或地区,如美国、欧洲、日本都在此领域投入大量的人力和物力,展开了激烈竞争,许多著名的研究机构都拥有先进的极端条件实验设施,但也仅限于单项指标及两项综合指标。

综合极端条件实验装置现场图

据项目首席科学家吕力透露,综合极端条件实验装置建成后,将向国内外用户全面开放。并且通过设立流动岗位和开放基金、聘任兼职人员等开放管理模式,广泛吸引国内外顶尖人才和杰出团队开展研究,最大限度发挥装置的技术条件优势,建设成为我国相关领域人才培养基地以及重要的科普教育基地。也就是说,我们不仅能参观建成后的综合极端条件实验装置,还有可能获得综合极端条件实验装置的专业教育!

  1. 地球系统数值模拟装置(2018年9月开工建设)

地球系统数值模拟装置于2018年9月开工建设。该装置将建成我国首个具有自主知识产权,以地球系统各圈层数值模拟软件为核心,软、硬件指标相适应,规模及综合技术水平位于世界前列的专用地球系统数值模拟装置,装置的建设可大幅提升我国地学水平,催生重大成果,解决一系列国家重大需求。

地球系统数值模拟装置现场图

装置中文名为“寰”,英文名为“EarthLab”。“寰”将研究地球系统的大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈的物理、化学、生物过程及其相互作用,探究上述相互作用对地球系统整体和我国区域环境的影响;融合模拟与观测数据提高预测的准确性,提高气候变化、大气污染、暴雨等预测水平;为国内外地球系统领域科研人员提供综合的实验研究平台,促使地学领域实现跨越式发展,为区域防灾减灾、应对气候变化、大气环境治理等重大问题提供科学支撑。

  1. 高能同步辐射光源(2019年6月29日启动建设)

高能同步辐射光源,又俗称北京光源,其主要科学目标是对物质微观结构提供多维度实时解析,进而研究其结构与功能之间的关系。人类制造的X射线小光斑,只有几微米或更小,因其强大的穿透性,可以深入物质内部,帮助人们对物质进行立体扫描,观察微观世界中的时空流变。

高能同步辐射光源效果图

据专家介绍,要看到物质里的细节,很重要一点是要有足够的亮度,比如说打个手电筒看东西,手电筒越亮,就能看得越清楚。为制造能量更高、亮度更强的小光斑,人类发明了可产生更小光斑的大工具。这种能够制造小光斑的大工具,科学名称就叫同步辐射光源。

  1. 多模态跨尺度生物医学成像设施(2019年6月29日启动建设)

多模态跨尺度生物医学成像技术,是指利用两个或多种成像模态在时间、空间、结构或功能上的融合,对同一个观测对象实现两个或多个物理量的测量,通过图像数据融合,进而实现时空尺度的跨越(跨尺度)以及结构和功能信息的有机结合,全景式呈现生命活动的过程。通俗点说,就是综合运用各种成像技术,给我们一双慧眼,把生命活动的过程看个清清楚楚明明白白真真切切。

多模态跨尺度生物医学成像设施效果图

5. 空间环境地基综合监测网二期(子午工程二期)(将建)

所谓子午工程,其实是东半球空间环境地基综合监测子午链的简称,它由中国科学院国家空间科学中心等单位承建,利用沿东半球120°子午线附近及沿北纬30°附近的15个综合性观测台站建成,是一个以链为主、链网结合、联合运作的大型空间环境地基监测系统,也是中国在空间天气和空间环境领域建设的第一个国家重大科技基础设施。

空间环境地基综合监测网二期效果图

子午工程可以为我国社会各类用户提供完整、连续、可靠的多学科、多空间层次的空间环境地基综合监测数据,以及有关的空间天气模式、产品和成果。为提高我国空间天气预报能力和服务水平做出贡献。为减少或避免空基和地基技术系统以及人类健康遭受灾害性空间天气的损伤和破坏做出贡献等等。

40个项目密集开工

“科学+城”建设框架全面拉开

下半年,怀柔科学城将密集开工40个重点项目,包括科学设施和研发平台项目14个、城市基础设施项目10个、公共服务配套设施项目16个,投资额预计198亿元。这些重点项目的密集开工,将全面拉开怀柔科学城“科学+城”的建设框架。

 紧扣“科学+城”要素

为科学人才配套舒适生活区

住房方面,目前在建的住房项目4个,可提供住房2090套,优先保障科学城人员申购。下半年,将继续推进9个住房项目建设,预计到2020年怀柔科学城及其周边可提供各类住房6110套,基本满足科学城各类人才的常住需求。

教育方面,怀柔科学城区域内现有各类基础教育设施20所,学位共计11600个。前期已经布局了一零一中学怀柔校区、实验二小怀柔分校等优秀中小学教育资源。北京一零一中学怀柔校区扩建、实验二小怀柔分校扩建,以及北京第二实验学校和第三实验学校新建等项目加快推进,建成后怀柔科学城内基础教育学位总数将达到2.2万个。下半年,还将新开工4个教育项目。

医疗方面,怀柔科学城区域内医疗机构主要有北京怀柔医院、怀柔区妇幼保健院和6个社区卫生服务中心,共有床位850张。怀柔医院二期、怀柔区妇幼保健院、密云区妇幼保健院、北京大学研究型医院等项目正在加快推进,建成后总床位数将达到1600张。

公共文化和商业方面,目前,正在建设科学城人力资源公共服务中心,建筑面积6000米,预计今年下半年建成投用,将为科学城各类人才提供就业、社保、职业指导、档案管理等多项公共服务。下半年,还将有3项公共文化和商业项目启动。

交通、市政和生态建设方面,下半年,将启动10项城市基础设施项目,包括科学城内部交通体系、基础设施保障体系建设和生态城市体系建设。


作者:

周林、张骜

监制:

闫雪静、王然、孙海东

编辑:

蔡文清、孟紫薇