2011—2021年，我国重大科技基础设施建设水平不断提升，在重点科技前沿领域取得了一批具有世界影响力的原创成果。本书分为基础科学、前沿科技、经济助力与健康保障四篇，邀请30余位各领域一线科技工作者撰文，以问答形式，从科学家的视角为读者科普50项国之重器背后的基础科学知识，帮助读者了解其建造意义及应用前景，拉近读者与科技前沿的距离。本书以大量手绘图解为辅助，从整体和细节上全面展现重器之美，便于读者理解和欣赏。
本书还收入同步辐射光源、“中国天眼”、中国空间站、高速风洞等重大项目的发展经历及团队侧写，由亲历者讲述重器研发背后的故事，深度挖掘我国几代科学家胸怀祖国、攻关创新、勇攀世界科学高峰的事迹，弘扬科学家精神。

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
02. 新一代“人造太阳”：全超导托卡马克核聚变实验装置
03. 超级显微镜：中国散裂中子源
04. 探测微观世界的眼睛：高能同步辐射光源
科学家故事：我国同步辐射光源的建设历程
05. 突破“水窗”：上海软 X 射线自由电子激光装置
06. 照亮微观世界的闪光灯：大连极紫外相干光源
07. “火眼金睛”的暗物质粒子探测卫星：“悟空”号
08. 开启“超高能伽马天文学”时代：高海拔宇宙线观测站
09. 世界上最深的实验室：锦屏地下实验室
10. 遨游太空，探索极端宇宙：“慧眼”卫星
11. 迈出中国空间引力波探测的第一步：“太极一号”卫星
12. 观测宇宙的超级利器：“中国天眼”
科学家故事：我与“老南”
13. 预报地球系统的未来：地球系统数值模拟装置
14. 空间环境的全面监测：子午工程
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”
16. 祖国的高光时刻：“墨子号”量子卫星
17. 突破衍射极限：超分辨光刻装备
18. 中国芯片设计能力的提升：“天机芯”类脑芯片
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
20. 五星红旗点亮星空：中国空间站
科学家故事：空间站总设计师是怎样炼成的
21. 收官“探月三步走”：“嫦娥五号”探测器
22. 火星首次留下中国印记 ：“天问一号”与“祝融号”
23. 勇往直“潜”：“蛟龙号”载人潜水器
24. 深潜地球“第四极”：“奋斗者号”全海深载人潜水器
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
26. 推动天空开发和宇宙探索：JF-22超高速风洞
科学家故事：中国风洞的传承与发展
27. 减排大赛里的码表：全球二氧化碳监测科学实验卫星
28. 中国首颗地球物理场探测卫星：张衡一号
29. 先进的对地观测遥感卫星：高分五号
经济助力篇
30. 中国人自己的卫星导航系统：北斗
31. 中国大飞机：C919
32. 国产大型特种用途水陆两栖飞机：“鲲龙”AG600
33. 全球首座 10 万吨级深水半潜式生产储油平台：深海一号
34. 助力我国可燃冰试采：“蓝鲸 1 号”半潜式钻井平台
35. 创造世界纪录的海底钻机系统：海牛Ⅱ号
36. 创造 18 个世界第一：金沙江白鹤滩水电站
37. 地下蛟龙中国造，盾构机强国终炼成：运河号
38. 新世界七大奇迹之一：港珠澳大桥
39. 攀登冻土公路工程的“珠穆朗玛峰”：共玉高速公路
40.“魔鬼码头”开港，世界第一大港震惊全球：上海洋山深水港
41. 中国核电成为 “大国名片”的标志：华龙一号
42. 全球最大的非能动压水堆核电机组：国和一号
43. 下一代核电之星：高温气冷堆
科学家故事：第四代核电技术开发的灵魂人物
44. 神奇的纳米限域催化：煤经合成气直接制高值化学品
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
46. 血液里的“黄金救命药”：重组人血清白蛋白
47. 实现水稻种植 60 天收获：无人植物工厂水稻育种加速器
48. 筑造世界医疗强国的基础：基因测序仪
49. 基因编辑的精准“剪刀”：新型基因编辑工具 CRISPR-Cas12b
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
作者简介及对应文章列表

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最前沿。
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。