1. 50 项覆盖前沿科技和国计民生的“国之重器”，满足读者对于我国zuixin前沿科技全方位的了解
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前沿。
2. 30余位一线科学家、工程师、科研人员，包括数项大科学装置的首席科学家、总工程师，从他们的视角深入浅出地解读重器的原理与应用、建设时间线和前沿科技研究进展
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。
3. 分享科学家故事，弘扬科学家精神，点燃青少年追梦的火焰
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zuigao奖的第四代核电技术开发灵魂人物王大中院士的侧写。
4. 150幅特色手绘知识图解
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。
5. 中国工程院院士万元熙、中国科学院院士周忠和院士一致推荐。知乎创始人、首席执行官周源作序推荐。
科学家故事 空间站总设计师是怎样炼成的
1992 年，北京。
经过了数年的论证，在这一年的 9 月 21 日，中共中央政治局十三届常委会第 195 次会议讨论同意了中央专门委员会《关于开展我国载人飞船工程研制的请示》，正式批准实施载人航天工程，中国航天一个全新的时代开始了。
也是这一年，一位 29 岁的硕士毕业生开启了自己的航天事业。谁也没想到，这位年轻人将会在下一个 29 年间，开创一个怎样的未来。
刚入职，他便接到了第一个任务——亲手配出自己办公室的钥匙。这个奇特的规定是老领导对每一位新入职的同事的要求，小小的铁片经过锉刀的不断打磨，才能磨出钥匙的齿纹，从而打开锁。多年后，他在面对记者的镜头时，讲述了老领导的良苦用心——无论是谁，只要投身于航天事业，就必须要全身心地投入一线，踏踏实实地干好每一件事。
4 年后的 1996 年，他参与了“神舟”飞船的第一次桌面联试。
飞船的电气系统如同人的神经一般，上传下达着信号；而各个子系统就如同人的各个器官，它们不能各自为政，要融合成一个整体，才能够让飞船实现自我调控。桌面联试就是让这些子系统在一起协同工作的尝试，而这样的子系统在飞船上有 400 个。数百个日日夜夜，他一丝不苟地带领团队开展测试，让这些系统从完全不能互联，一步步实现协同运作。随后，基于桌面联试的成果，“神舟”飞船的电性船研制成功，顺利出厂。
3 年后的 1999 年 11 月 20 日，由电性船改装成的“神舟一号”首航太空，中国的飞天梦想迈进了一大步。
2001 年，酒泉。
“神舟三号”飞船已经运抵发射场，正在开展紧张的射前测试工作。一个小小的电连接器的信号突然不正常了。
一般来说，对于电连接器这种常规组件，如果它的信号在测试中发生了问题，可以通过直接更换来解决。但是，他决定立刻开展失效分析，检查所有使用了这种电连接器的部件。
检查的结果让人大吃一惊。这种电连接器在设计上就有隐患，这就意味着，即使更换了出现问题的电连接器，它仍然有可能工作不稳定。而飞船内电信号的不稳定甚至中断，就会造成船毁人亡的事故！
这样的电连接器在“神舟三号”上有 77 个，而“神舟三号”此时已然整装待发。
“坚决不能让有哪怕一丝缺陷的飞船上天！”上级决定，全体参试人员撤离发射场，飞船返厂，电连接器重新设计。由于造成了重大损失，直接责任人无一例外受到了处分。他作为“神舟三号”飞船的总体负责人，主动承担了责任，扣发当月 100% 的补贴。
“这让我们认识到，载人航天的标准不是随便说的。”若干年后，他面对记者的镜头时，记忆犹新，“如果某一个人的某一个具体工作做得不到位，就有可能引发灾难性的后果。”
2006 年，“天宫一号”空间实验室立项。他成为“天宫一号”的总设计师。作为“神舟”飞船的设计师之一，他可以将载人飞船的设计经验融入实验室中。
但是，空间实验室与载人飞船存在显著的差异。空间实验室不仅需要保证高可靠，还需要具有长寿命。为了保证空间实验室能够长期运行，空间实验室需要能够抵抗空间辐射、极端温度的考验。
一个显著的例子就是芯片。商用的 CPU 能够保持 GHz 级别的主频，但是在太空中，由于辐射的影响，CPU 的主频只能在 MHz 级别，而且需要做特殊的抗辐射、极端温度处理，否则轻则芯片运行失常，重则宕机乃至烧毁。在当时，这种宇航级的芯片不仅价格极其昂贵，而且其技术往往由外国芯片巨头把持。
但是，他没有因此放弃，他深知，只有运用具有自主知识产权的成果，我国的航天事业才能够规避风险，行稳致远。
这一干又是 5 年。
2011 年，臭名昭著的“沃尔夫条款”落地，美国切断了与中国在航天领域的合作。同年，“天宫一号”成功入轨，我们开启了“空间实验室”元年。
戏剧性的是，“天宫一号”发射成功之后，我们收到了不同国家的合作请求，唯独少了美国。
“我们的设计思想是独立自主、创新引领、体系保障、规模适度。”被问及如何避开“卡脖子”问题时，他淡淡地说，“最重要的是体系保障，靠我们的体制和制度优势，靠航天的体系优势。”
2021 年 4 月 29 日 11 时 23 分，海南文昌。
“长征五号 B”运载火箭的 10 台发动机一齐发出怒吼，它托举着 22 吨重的空间站进入了预定轨道，我国的“空间站时代”来临了。
它高度完备的生命保障系统足以支持航天员长期驻留，它高度先进的科学机柜系统足以支持科学实验长期开展，它高度集成的空间站组件系统足以支持空间站长期运行。
29 年前进入航天系统的年轻人此时已然成为空间站系统总设计师，回望这半辈子的航天生涯，他动情地说：“大到一个国家，小到一个行业，一个企业，一个个人，只有有了实力，才有话语权。”
这位与我国载人航天事业一起成长的航天人，他的名字叫杨宏。风雨兼程三十载，天宫梦想今朝成。他就是我国载人航天事业的缩影，他的故事值得我们每一个人铭记。
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
