美国海军研究实验室成果

A. 美国海军研究实验室的概况

存在时期： 1923年-至今
隶属军种： 美国海军U.S.NAVY
机构性质： 研究开发
人员规模： 2,562文职人员110军职人员(2010)
隶属部门： 海军研究办公室

B. 美国海军研究实验室的研发项目

据美国海军网站2011年10月31日报道10月31日，美国海军研究实验室(NRL)的科研人员成功完成了海军研究局(ONR)电磁导轨炮(EMRG)项目实验室规模电磁导轨炮系统的第1000次试射。
电磁导轨炮是一种能够利用电能而非化学推进剂发射弹药的远程打击武器。电磁导轨炮安装在舰上，可为舰上作战人员提供多种打击能力，如：精确水面火力支援、对陆打击、巡航导弹和弹道导弹防御以及为抵御敌方舰艇的水面作战等。
弹药从电磁导轨炮发射的速度为每秒钟2至2.5千米，整个发射过程无需使用炸药推进，当遭遇目标时，利用高速动能将其消灭。
实验室级别的电磁导轨炮长6米，口径50毫米。研究人员首次试射电磁导轨炮是在2007年，在改进了电磁导轨炮的滑动电枢和导轨之后，自2008年起每年平均试射电磁导轨炮300次。强电流使滑动电枢在两导轨间加速运动，从而产生强磁场，强磁场驱动弹药高速发射出去。每次试射之后，研究人员都要将电磁导轨炮的全部组件进行拆解检查，还会将导轨切割开放在显微镜下面检查导轨表面所受到的损伤。
在1000次的试射期间，研究人员试验了多种材料和几何造型以决定何种材料和造型能够承受足以融化金属的高温和发射1.5兆焦耳能量武器的高压。1兆焦耳能量相当于推进一辆1吨重的汽车以每小时160公里的速度行驶所需要的能量。
研究人员表示，电磁导轨炮的炮筒并不一定要像常规火炮的设计方案一样是圆的。自2005年开始，研究人员便一直致力于延长电磁导轨炮炮筒寿命、炮口能量及尺寸的研究。而这些努力将最终实现64兆焦耳、射程350公里的电磁导轨炮的完成。
由于试射所取得的材料科学方面的突破，给研究人员将新技术引入更大型的电磁导轨炮实验设备带来了极大的信心。2010年12月，美国海军水面作战中心成功完成了33兆焦耳电磁导轨炮的发射试验，同时也创造了一项世界记录。 据简军事与航空航天电子学网站2012年11月15日报道，美国海军研究实验室（NRL）计算物理和流体力学部门的负责人表示，他们正在研究利用旋转爆轰发动机（RDE）降低燃气轮机燃料消耗的可能性。
目前美国海军舰船上约有430部燃气轮机。这些发动机每年消耗约20亿美元的燃料。若经过旋转爆轰发动机技术改造，每年将能降低3亿美元到4亿美元的燃料成本。
海军现在使用的燃气轮机基于布雷登热力循环原理，将燃料与空气混合压缩后，在恒压条件下燃烧，产生的能量用于发电和舰船推进。
NRL的研究人员利用爆轰循环代替布雷登循环，用于燃气轮机驱动，是一项极具吸引力的创新技术。过去十年，实验室一直处在该项技术的研究前沿，也是开发脉冲爆轰发动机（PDE）的主要成员.
NRL的研究人员表示，他们已经利用前期在通用爆轰上的研究成果，建立了用于仿真旋转爆轰发动机的模型。旋转爆轰发动机将能提高10%的输出动力。研究人员还表示，该技术能够为海军节省25%燃料消耗。若几项技术难关被攻克，旋转爆轰发动机和脉冲爆轰发动机有望成为提高舰船和航空燃料效率的颠覆性技术。
目前海军正在致力于燃气轮机和电力混合动力推进系统，以加大电力在新建舰船中的应用。
海军官员表示，虽然未来舰船正在向混合动力系统或“全电力”推进系统模型迈进，燃气轮机仍然是舰船电力和推进系统中不可取代的角色。为海军舰船开发和提供高效的燃气轮机仍然是研究人员的工作重点。 美国海军研究实验室（NRL）的科学家们日前成功发现了一项具有突破性意义的新方法，可以让太阳能电池在水下高效作业。
因为海水会吸收阳光，所以在水下的太阳能电池想要吸收到足够的阳光是非常困难的。但是来自美国海军研究实验室电子科学和技术部的研究人员最近发现，虽然光照强度到达水底后变得很低，光谱也变得很窄，可这样却有助于电池实现高效率的能量转化；另外，研究人员还发现当光谱的波长在400到700纳米之间时，铟镓磷化物具有超强的吸收能力，也就是说如果放弃传统的晶体硅电池，而采用高级的铟镓磷化物电池，那么在光线密度很低的水下，太阳能电池也可以实现高效的工作。
早期的实验表明，在水下9.1米处，这样的电池一平方米的电能产量可以达到7瓦。据了解，该小组研究这种水下太阳能电池的初衷是为水下自治系统和传感器平台提供动力，而一旦这项技术发展成熟，那么在水下建起大规模的高效太阳能电站也就不再是梦了。

C. 美国航空航天局的主要成就

1.国际空间站建设接近尾声
美宇航局共实施了4次航天飞机发射任务，向国际空间站运送了多个实验舱和硬件，令空间站在大小、容量、科研能力等方面均有所增强。这些飞行任务还让空间站做好了迎接6名实施长期任务的成员和扩展科学探索任务的准备。2008年欧洲航天局“哥伦布”号科学实验舱、“儒勒·凡尔纳”自动货运飞船和日本宇宙航空研究开发机构“希望”号实验室的启动标志着德国、法国和日本等国新设载人航天控制中心正式投入使用，正与位于美国、俄罗斯和加拿大的现有控制中心协同合作。
2013年11月20日是俄罗斯控制舱“曙光”号(Zarya)发射10周年。“曙光”号控制舱也是国际空间站的第一个组件。在“曙光”号抵达轨道10年间，国际空间站已建设成为有史以来最大的航天器——重量达313吨，内部容量超过2.5万立方英尺，即相当于拥有五个卧室的大房子。国际空间站如今拥有19个研究设备，9个来自美宇航局，8个来自欧洲航天局，两个来自日本宇宙航空研究开发机构。
2.“凤凰”号圆满完成火星任务
美宇航局“凤凰”号火星探测器于2013年11月2日停止同地面的通讯联系，但之前已向地面发回数量堪称史无前例的科学数据。“凤凰”号在2007年8月4日发射，于2008年5月25日安全着陆火星，比以前发射的探测器着陆地点都更靠北。“凤凰”号的软着落是32年来的第一次，也是历史上第三次。“凤凰”号携带的摄像机将超过2.5万张火星照片发送回地球。
初步的科学数据使科学家进一步了解了火星北极环境是否适于微生物生存；纪录了之前探测任务从未发现的火星碱性土壤环境；发现了也许能充当生命营养物的浓度偏低的盐；发现了碳酸钙，探测到高氯酸盐的存在。上述发现还向前推进了纪录火星液态水历史的目标。“凤凰”号的使用寿命比原定计划延长了3到5个月。美宇航局科学家仍在对“凤凰”号发回的数据进行分析。
3.“战神1号”火箭通过初步设计评估
美宇航局在2008年成功完成了对新型“战神1号”火箭的初步设计评估。“战神1号”火箭将从2015年开始，肩负起向国际空间站发射“猎户座”乘员探索飞行器、4到6名宇航员和小型设备的重任。另外，它还将用于美宇航局重返月球的任务，在未来数十年大有用武之地。初步设计评审是35年来负责将宇航员送入太空的美国火箭首次经历这样的里程碑事件。
这次评估检查了“战神1号”火箭的设计，以证实预定技术方案可以满足美宇航局有关完全整合各种设备的要求，确保火箭所有零部件和辅助系统可以共同作业。按计划，美宇航局准备在2009年对“战神1号”火箭进行首次试射。用于这次试射的硬件，如上面级模拟器，已于今年秋天陆续运抵佛罗里达州的美宇航局肯尼迪航天中心。
4.北极海冰继续减少
根据美宇航局参与筹建的美国全国冰雪数据中心的统计数据，2013年9月，北极地区海冰覆盖面积已降至卫星时代开始以来的历史第二低位。尽管比2007年9月创下的创纪录低位稍高，但最新数据进一步强化了过去30年来发现的北极地区夏天海冰覆盖面积呈现消极趋势的观点。
2013年3月，北极地区的海冰覆盖面积达到冬天以来的年度最高值，当时，美宇航局科学家和全国冰雪数据中心报告称，厚厚的、年代相对久远的海冰仍在继续减少。美宇航局利用被动微波传感器，发展了从太空观测海冰面积和浓缩度的能力。
5.磁能释放让北极光“跳舞”
研究人员利用美宇航局的5颗卫星，发现在地球与月球距离约三分之一的地方发生的磁能爆发为亚暴提供了能量。亚暴会引起北极光忽然发亮和快速活动。引发这种现象的原因是磁重联(magnetic reconnection)，这是一种在受压磁场线忽然展开变成新的形状(就像橡皮圈拉得过大回缩一样)时发生在宇宙中的常见过程。
这些亚暴经常伴随着剧烈的太空暴风雨，引起电力故障，破坏无线电通信和全球定位系统信号。科学家正在利用位于加拿大、美国阿拉斯加州的20个地面天文台以及“亚暴期间事件历史进程与大规模交互作用”( THEMIS)卫星研究亚暴的成因。
6.哈勃发现绕遥远恒星运行的行星
天文学家宣布，美宇航局“哈勃”太空望远镜拍摄到一颗绕恒星运转的行星首张可见光照片。这次观测活动用时21个月之久，天文学家通过“哈勃”望远镜高级测量摄像机上的日冕观测仪，发现了一颗绕名为“北落师门”(Fomalhaut)恒星轨道运转的行星。新发现的行星被命名为“北落师门b”(Fomalhaut b)，它同恒星“北落师门”的距离大概是土星同太阳之间距离的10倍，质量估计是木星的三倍，位于南鱼座，距离地球25光年。
20世纪80年代初期，美宇航局红外线天文卫星在“北落师门”周围发现了过量尘埃物质，从此，这颗恒星便成为寻找行星努力的候选。“北落师门b”行星的亮度超过三倍于木星质量的天体亮度。原因可能是它具有类似土星的由冰和尘埃构成的光环。冰和尘埃反射了星光。根据科学家的理论，这个光环最终可能会聚集在一起形成卫星。
7.下一代火箭发动机的首次试验完成
2008年，美国宇航局成功完成了J-2X发动机的一系列试验，这种还处于研发初期的发动机将为战神1号火箭和战神5号运载火箭的第二级提供动力。战神1号火箭将发射“猎户座”飞船，把宇航员送上国际空间站，并于2020年执行登月任务。战神5号运载火箭将把货物和构件送入轨道，为前往月球和火星作准备。从2012年12月到2013年5月，美国宇航局对传统J-2发动机的构件进行了9次试验，这是检验J-2的性能数据和探索能力的一部分工作。美国密西西比州圣路易斯附近的美国宇航局斯坦尼斯航天中心的工程师对一个J-2“电源模块”进行了检测，这个J-2“电源模块”其实是一个组装发动机，它负责将液态氢和液态氧抽入到该发动机的主燃烧室里，以便产生推动力。J-2元件的测试部件都是20世纪60年代的“阿波罗”项目和20世纪90年代的“X-33”项目使用过的。
8.美国宇航局科研组荣获科利尔奖
美国宇航局是2013年6月获得世界上最著名的大奖----科利尔奖的一个科研团队的组成部分。全世界航空领域最著名的“罗伯特·科利尔奖”(Robert J. Collier Trophy)由美国航空协会负责颁发。负责这个奖项的评委最终决定将2007年的科利尔奖颁给“广播用自动依靠监视”系统(ADS-B)的研发团体。评选委员会说：“对下一代空中监控和座舱设备(cockpit avionics)来说，这一系统是一个突破性成就。执行该系统，将对国家空域系统的安全、能力和效率产生重大影响。”加利福尼亚州美国宇航局艾姆斯研究中心和弗吉尼亚州汉普顿美国宇航局的兰利研究中心研究人员参加了这套系统的研发和试验系统。
9.美国宇航局借助印度飞船重返月球
美国宇航局已经与印度合作，借助印度的第一个月球探测器——“月船一号”把该局的两个科研仪器送往月球。2013年10月22日，“印度太空研究组织”(ISRO)在印度斯里哈里科塔(Sriharikota)航天发射场把“月船一号”发射升空。2013年11月8日，该船进入月球轨道。美国宇航局的“月球矿物绘图仪(Moon Mineralogy Mapper)”将对月球上的矿物资源进行勘探，另一个仪器“小型合成孔径雷达( Miniature Synthetic Aperture Radar)”将绘制月球极区的地图，在长年处于阴影处的陨石坑里寻找冰沉积物。这两个仪器传回的数据，将有助于美国宇航局更多地了解月球环境，实现该局执行的太空探索政策——向月球发射遥控和载人飞船。
10.试验成果帮助研制第四代鲨鱼皮泳衣
美国宇航局的先进技术帮助泳装设计师设计出新式泳装，迈克尔·菲尔普斯在参加2008年北京奥运会时连夺金牌。在所有获奖人员中，美国人菲尔普斯和纳塔莉·考芙琳(Natalie Coughlin)穿了Speedo品牌的第四代鲨鱼皮(Speedo lzr racer)泳衣。菲尔普斯获得的金牌比当代任何一名运动员都多。美国弗吉尼亚州汉普顿美国宇航局兰利研究中心的航空航天工程师史蒂夫·威尔金森(Steve Wilkinson)参与了这种泳装的研发工作，为了获得最理想的结果，他们在兰利研究中心低速风洞里，对多种织物进行测试。美国Speedo泳衣商标获得者沃纳科技(Warnaco)公司之所以会到兰利研究中心试验织物样品，是因为美国宇航局兰利研究中心在过去数十年间，一直在研究飞机和船只减阻问题。就像减小飞机的阻力能让它更加有效地飞行一样，减小泳装的阻力有助于运动员游得更快。研究显示，粘性阻力或表面摩擦几乎占一名游泳人员产生的所有阻力的三分之一。风洞检测测量了织物表面产生的阻力。Speedo品牌的研发小组Aqualab实验室获得了这项研究结果，他们利用这些结果设计出先进的“太空时代”的泳装

D. USA电影《超级战舰》里展示的美国科技成果，有哪些是 中国不具备的

《超级战舰》由导演彼得·博格执导，泰勒·克奇、连姆·尼森、亚历山大·斯卡斯加德等主演的科幻动作片，于2012年4月18日在中国大陆上映。 该片主要讲述美国海军军官艾利克斯·霍普中尉在夏威夷的一次多国联合海上演习时，舰队遇到了隐匿在太平洋深海的外星巨形母舰，为保卫地球，艾利克斯率领被保护罩孤立的海军舰队与来自外太空的外星战舰震撼开战。 2013年，蕾哈娜凭该片获第14届青少年选择奖-最佳突破电影新星奖。

E. 美国最近军事科技成果

以下是2011年全球最值得关注的军事武器与装备研制成果

1、步兵武器装备：陆军的M2011狙击步枪和内容M25智能榴弹发射装置，海军陆战队的M27自动步枪和Mk19自动榴弹发射装置等。

2、训练装备：研制出了包括视频游戏和精确作战模拟器在内的大量新装备，用于部队日常训练。

3、空中力量：“幻影射线”无人驾驶战机。“幻影射线”为5年前取消的X-45无人战机计划的升级版——X-45C

4、海军力量和海军航空兵：价值17亿美元的新型两栖战舰和价值5亿美元的濒海战斗舰投入部署。

5、电子战：智能手机面世数年之后，国防部对其进行了一些“军事化”改造，并正式投入战场使用。

6、信息战：Stuxnet蠕虫病毒正日益成为强大的网络战武器。事实上，Stuxnet还仅仅是第一代网络战武器，未来必将有更多的网络战武器陆续问世。

F. 美国海军通信研究所的专家做了怎样的实验实现月面通信

随着科学技术的不断发展，科学家萌动了一个大胆的设想：既然人造地球卫星能实现卫星通信，那么能不能利用月球通信呢?

科学家最可贵的精神就是在大胆的设想的指导下，进行实践。

美国海军通信研究所的专家认为，月球是一个天然的反射体，它既然能反射无线电雷达信号，也就应该能反射无线电通信信号。

于是，美国的专家进行了试验，他们在美国东部的华盛顿和西部的夏威夷两地间进行了月面通信试验。科学家用强大的发送信号设备对准月亮，发射出载有通信信号的无线电波。

与此同时，两地在高灵敏度接收机上分别接收了由对方发出经月球表面反射下来的无线电波。这样，华盛顿和夏威夷之间，相隔千里、又无线相通，却在瞬间就打通了电话。

于是，人们便首次实现了月面通信，从而又多了一条通信渠道。

G. 美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究成果

以下是劳伦斯伯克利国家实验室建立80年间的主要科研成就 ：
¨发明了回旋加速器 － 欧内斯特·劳伦斯（.O. Lawrence）获得1939年诺贝尔物理奖的圆形加速器；
¨发现了锝 － 成为医学中最广泛应用锝放射性同位素的第一个人造元素；
¨建造了60英寸锝回旋加速器 － 诞生了克罗克辐射实验室和核医学；
¨发现了镎和钚 － 产生了第一个超铀元素，Edwin McMillan 和Glenn Seaborg获得1951年诺贝尔化学奖；
¨发现了碳14 － 称为测定人类史前古器物年代的原子钟；
¨建造了184英寸的同步回旋加速器 － 由加州大学伯克利分校校园移到伯克利山上的位置；
¨发明了第一台质子直线加速器 － 至今肿瘤门诊用于治疗癌症的一种类型的加速器；
¨发现了锫 － 一种放射性的稀土金属；
¨发明了Anger照相机 － Hal Anger研制出第一台组织中成像放射性同位素伽马射线照相机；
¨发明了液氢泡室 － 使Donald Glaser获得1960年诺贝尔物理奖；
¨建造了贝伐特朗质子加速器 － 加速器击碎10亿电子伏特质子（GeV）的障碍；
¨发现了反质子 － Emilio Segrè和Owen Chamberlain获得1959年诺贝尔物理奖；
¨发现了反中子 － 反物质或镜象物质扩大到包括电中性基本粒子；
¨确定了碳的光合作用路径 － Melvin Calvin获得1961年诺贝尔化学奖；
¨发现了铑 － 按LBNL创始人Ernest O. Lawrence 命名的放射性稀土金属；
¨88英寸回旋加速器开放 － 今天仍用于研究电离辐射对基于空间电子学的效应；
¨发明了化学激光器 － 成为最通用和广泛使用的科学工具之一；
¨发现了基本粒子中的“共振态”－ Luis Alvarez获得1968年诺贝尔物理奖；
¨正电子断层照相（PET）获得突破 － 开发出世界上用于诊断研究分辨率最高的PET扫描仪
¨发现了j/psi粒子 － 包括粲夸克第一个证据的介子；
¨发现了106号元素Sg － 以LBNL诺贝尔奖获得者Glenn Seaborg 命名的放射性合成元素；
¨建造了贝伐拉克 － 超级重离子直线加速器和贝伐特朗质子加速器组合在一起将重离子加速到相对论的能量；
¨发明了时间投影室 － 时间投影室仍然是高能物理粒子探测器的重负荷设备；
¨超导磁铁打破特斯拉记录 － LBNL成为世界上超导电磁技术的领导者；
¨在斯坦福建造了正负电子对撞机 － 与SLAC国家加速器实验室联合建造的项目诞生了第一台物质反物质对撞机；
¨在帕克菲尔德（Parkfield）开始进行地震研究 － LBNL成为地下成像技术的领导者；
¨构思出10米望远镜 － 提出世界上最大光学望远镜中现在使用的分节反射镜；
¨发明了SQUIDs － 测量超微型磁场用的超导量子干涉设备（SQUIDs）；
¨发明了智能窗 － 嵌入的电极能使窗户的玻璃对阳光的变化作出反应；
¨恐龙灭绝 － 铱在KT边界的异常使恐龙灭绝与小行星撞击地球联系在一起
¨国家电子显微术中心开放 － 世界上最强大的电子显微镜之家将产生第一批碳原子晶格图象；
¨创造了DOE-2程序 － 用于模拟加热、照明和空调费用的节能计算程序；
¨观测到了集体流 － 核物质可压缩到高温和密度的第一个直接证据推动寻找夸克胶子等离子体；
¨交叉分子束研究 － 李远哲赢得1988年诺贝尔化学奖；
¨发明了核磁共振魔角和双旋转 － 一系列新核技术中的第一种，使核磁共振技术从固体扩展到液体和气体；
¨确定了好的和坏的胆固醇 － 在胆固醇种发现了两种形式的脂蛋白，高密度和低密度，前者是好的，后者对心脏病是坏的；
¨固态荧光灯镇流器 － 高频电子镇流器导致商业开发出紧凑型荧光灯；
¨分子束外延（MBE）－4 惰性聚变能实验－ 直线加速器加速并将平行的重离子束聚焦到1 MeV，提供了磁聚变能的一种替代物；
¨北极发现煤烟 － LBNL的黑碳仪揭示在北极辐射吸收黑色颗粒浓度大，说明污染是全球性的问题；
¨发明了随机涡方法 － 数学模型描述湍流，在宇宙中最常见的运动形式；
¨创造了下一代气凝胶 － LBNL研制96%是空气的材料，导致建立美国第一个商业气凝胶公司；
¨建立了正常人上皮细胞株 － 形成在培育中无限生活的细胞为癌症研究打开新的大门；
¨揭开了氡的危险 －发现氡气通过地下室进入家庭在美国某些地区构成重大辐射危险；
¨提出细胞外基质理论 － 突破性的理论将乳腺癌的发展与围绕乳腺细胞的微环境崩溃联系在一起；
¨人类基因组工程开始 －被指定能源部两个中心之一的LBNL进行绘制和对人类基因组进行排序，该项目于2003年成功完成；
¨发明了固体聚合物电池 － 新种类的聚合物阴极使新家族的轻型充电电池成为可能；
¨COBE卫星记录早期宇宙的萌芽 － LBNL搭载美国宇航局卫星的探测器揭示导致产生今天星系的宇宙微波背景的波动；
¨先进光源ALS开放 － 产生世界上用于科学研究的最亮的软X射线和紫外光；
¨确定了心脏病的基因 － 新的证据将动脉硬化症与一个单个显性基因联系在一起；
¨超硬碳氮化合物 － 在理论模型基础上设计的新化合物比钻石更强硬；
¨第一次看到DNA双螺旋线 － 不变的DNA图像让科学家门首次看到双螺旋线；
¨凯斯特森（Kesterson）水库威胁揭密 － LBNL发现被农业径流硒污染野生动物庇护所暴露普遍的生态危害；
¨第一个飞秒X射线束流 － 先进光源ALS的束流脉冲长度被限定到仅一秒的十亿分之几秒；
¨发明了硫灯 － 实验室科学家们帮助分子发射器产生的能效比传统白炽灯泡高四倍和亮度高700倍；
¨国家能源研究科学计算中心移到LBNL － LBNL成为国家能源研究科学计算中心的东道主，该中心是美国能源部科学局的旗舰科学计算设施；
¨细胞衰老与癌症 － 生物测定帮助科学家们确定在活着的有机体中的生物衰老细胞，并发现与癌症的联系；
¨世界上最强大的伽马探测器（Gammasphere）亮相 － 世界上最敏感的伽马辐射探测器赋予好莱坞灵感，生产出好莱坞大片《绿巨人》；
¨构思出B工厂 － 与SLAC合作建造第一台不对称粒子对撞机，称为B工厂，它将继续显示CP破缺的第一个证据；
¨镰状细胞和转基因小鼠唐氏综合征 － 带有人类基因的小鼠模型模仿镰状细胞疾病和将DYRK（蛋白激酶）基因与智力低下症联系在一起；
¨传输控制协议/因特网互联协议（TCP / IP）的流量控制算法 － LBNL开发的算法大大减少网络的交通挤塞情况，并被广泛地与认为能够防止互联网发生不可避免的拥塞崩溃；
¨发现了顶夸克 － LBNL的科学家参加了在Tevatron上进行的两个历史性CDF和D0实验，找到预测的六个夸克中最后、也是最难以捉摸的顶夸克；
¨紫外线净水器防止霍乱暴发 － 紫外线光快速和廉价消毒偏远地区的水；
¨尤卡山的3维计算机模型－ 水文地质模型显示核废料储存库选在内华达山是合理的；
¨发现了暗能量 － 超新星宇宙学项目揭示被称为“暗能量”的反引力导致宇宙加速膨胀；
¨微管蛋白的第一个三维原子尺度模型 － 图像揭示灵活蛋白质的结构，它启动生物细胞的有丝分裂和其他关键功能；
¨完成散裂中子源的前端系统 － LBNL完成为散裂中子源产生负氢离子并将其发送到田纳西州橡树岭国家实验室的加速器的工作。
¨来自加拿大中微子观测站（SNO）的初步结果表明中微子质量 － 来自SNO第一年的数据揭示了诡异亚原子粒子的微小质量；
¨开发了混合型太阳能电池 － 纳米技术与塑料电子学相结合，产生可以大量生产多种不同形状的光电设备；
¨南大洋和弗里奥（Frio）试验 － 实验室开始在南极海岸和得克萨斯州休斯敦附近的深部咸水含水层进行碳固存研究；
¨发明了小人激光器 － 紫外发光纳米线激光器测量100纳米的直径，或千分之一的人的头发
¨发明了伯克利灯 － 荧光台灯比传统台灯减少50%的能源费用；
¨合成生物学的突破 － 在主要研究所的第一个合成生物学部创造了抗疟疾和抗艾滋病的超级药物合成基因；
¨创造了世界上最小的合成电动机 － 由碳纳米管和金子制作的旋转电动机长度低于300纳米；
¨分子铸造厂开放 － 能源部国家用户设施，专门用于涉及、合成和表征纳米尺度材料。
¨将窗变成了节能器 － LBNL开发出阻止热夏天进入冬天热逃脱的窗口镀膜；
¨斜屋顶防全球变暖 － LBNL在分析和实现反射阳光、降低表面温度和大幅度消减冷却费用的冷屋顶材料中处于领先地位；
¨保存了不久以前的声音 － 实验室的科学家们研制出一种进行数字化改造过于脆弱无法播放的老化录音，如从19世纪后期爱迪生蜡盘的高科技方式。
¨使器具物尽其职 － LBNL的科学家们帮助拟定了各种器具的联邦政府能效标准；
¨创造了超小型DNA取样器 － 确定空气、水和土壤样品中微生物的工具，广泛用于公共卫生、医学和环境清除项目；
¨开发超强气候模型 － 在LBNL国家能源研究科学计算中心进行的气候模拟帮助使全球变暖称为餐桌上的交谈话题；
¨促成了中国的能源效率－ 中国在制定能源标识和电器标准时，LBNL给予了相当大的支持，还帮助提高中国的住宅和商业楼宇以及工业部门如水泥制造业的能源效率；
¨使星星更近 － 二十世纪七十年代LBNL开发的革命性的望远镜技术能使科学家们一睹数十亿光年远的超新星。拼接镜面设计用于世界上的许多天文台；
-2014年8月24日，美国加利福尼亚州旧金山北部地区发生6.0级地震。此次地震为当地25年来最强烈的地震，造成至少170人受伤，旧金山地震发生10秒前，美国伯克利地震学实验室的一个地震警报系统成功探测到了这次地震，并向地震学家发出了预警。 尽管该实验室开发的这一实验地震警告系统还处于演示阶段，仅向一小部分测试用户推送信息，但该系统提前探测到了24日的地震，并向实验室人员发出警告。提前10秒钟发布地震预警，可以让人们有时间进行躲避，从而减少在地震中受伤或死亡的风险。科学界希望这一系统最多可在地震来临前50秒向民众发布地震预警。

H. 美国的“天空实验室”在历时近半年的时间就取得了怎样的成就

这个“天空实验室”在历时近半年的时间里，先后接纳了3批共9名宇航员参加实验和生活，开展了许多科学研究工作。他们用58种仪器对生物学、航天医学、太阳物理、天文、地球物理和材料工艺等学科做了270多项试验，取得了丰硕的成果。

I. 美国海军在1943年进行的“费城实验”究竟是真实的还是虚构的

听说过这个实验，是在一本科幻书上，据说当时军舰附近的磁场让军舰产生了瞬移，实验结束时军舰上有人失踪，有人则发疯了，具体的恐怕没人说清了。

J. 布鲁克海文国家实验室的研究成果

布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory，简称BNL）位于纽约长岛萨福尔克县（SUFFOLK COUNTY）中部，建立于1947年，占地5300英亩。原场地为第一、二次世界大战时的美国陆军厄普顿兵营。BNL隶属美国能源部，由纽约州立石溪大学和BATTELLE成立的公司布鲁克海文科学学会负责管理，有各类职员3000人，常年保持4000客座研究人员，年度研究经费超过4亿美元。
美国能源部在BNL建立之始就将其定位为一个大型综合性研究机构，对BNL规定的四项基本任务是：构想、设计、建造和运行复杂、先进的用户装置；在科学前沿开展长期、高风险的基础研究和应用研究；发展国家需要的先进技术，并将其转移给其他机构和产业部门，以及培养新一代科学家和工程师；提高公众的科学精神。
经历了50余年的发展，BNL拥有3台开展研究用的反应堆、回旋加速器、同步辐射光源，以及强场核磁共振仪、投射电子显微镜、扫描电子显微镜、正电子断层成像仪等大批大型仪器和设备。它开创了核技术、高能物理、纳米技术等多个领域的研究，还在生物、化学、医学、材料科学、环境科学、能源科学和技术等多学科开展研究。大科学装置群的强大支撑能力和多学科交叉的环境，使BNL在发展新型、边缘科学和突破重大新技术方面具有强大的能力，取得多项令世界瞩目的重大成果，并数次获得诺贝尔奖，成为著名的大型综合性科学研究基地。 石墨研究反应堆BGRR：1950开始运行，1968年退役
高通量束流反应堆HFBR：1965年开始运行，1999年退役
医学研究反应堆BMRR：1959年开始运行，2000年退役
质子同步加速器COSMOTRON：1948年建造，1953年开始运行，1966年关闭
交变梯度同步加速器AGS：1960年开始运行，后来成为RHIC的注入器
超导加速器ISABELLE：1977年开始建设，因技术问题1983年停建，其隧道后来用于RHIC
相对论重离子对撞机RHIC：经10年预制研究和建造，2000年投入运行
同步辐射光源NSLS：1978年开始建设，真空紫外环1984年开始运行，X环1986年开始运行
同步辐射光源NSLS-II：2008年开始建设，计划2012年投入运行
深紫外自由电子激光DUV-FEL：1995年开始建造，2002年建成 高通量束流反应堆HFBR
HFBR（High Flux Beam Reactor）的中子通量不在堆芯内达到最高值，而是在堆芯外面达到最大值，中子束流通过堆芯切线处出来的束流引出口随时可供实验人员开展研究。1965年10月31日，HFBR首次实现了自我持续连锁反应。HFBR的设计功率40兆瓦，中子通量为1.6×1015 /厘米2/秒，比BGRR高50个数量级，1982年功率提高到60兆瓦，晚期低到30兆瓦。运行30多年中通过正常的改进升级，HFBR作为可依赖的中子源在使用上创造了令人羡慕的记录，1999年永久退役。 随着加速器技术的发展，为将质子加速到更高的能量，BNL1960年建成了直径843英尺的交变梯度同步加速器AGS（Alternating Gradient Synchrotron），能量达到设计指标33 GeV，用来将质子和重离子加速到高能开展物理研究。该加速器在其运行初期，束流的最高流强为3000亿个质子/脉冲，比原设计的流强高30倍。到1986年流强达到1012质子/脉冲，比设计指标高出1800倍。科学家们利用AGS开展物理实验，其中有四项实验结果获诺贝尔物理奖。美国国家宇航局空间辐射研究实验室（NSRL）利用AGS引出的重离子束流开展放射性生物学的研究。
AGS属固定靶实验，因技术原因一直无法实现加速束流的对撞，直到提出利用超导磁铁建造两个质子交叉储存环，才使束流对撞成为可能。 1978年9月28日，美国能源部拨款在BNL建造专用于产生同步光的同步辐射光源NSLS（NationalSynchrotron Light Source）破土动工。NSLS分为两个储存环，小环为真空紫外环（0.8 GeV），建于1984年，约有25条光束线，主要提供紫外、可见、红外及部分X光。大环称为X光环（2.5 GeV），建于1986年，约有60条光束线，产生比真空紫外环能量更高的X光。NSLS每天24小时运行，产生世界一流的光束，可同时进行80个以上的不同的实验，每年为400多个学术界、工业界和政府研究机构的2500名科学家提供重要的科研手段。他们无数的研究项目每年大约出650篇论文，其中有125篇以上的论文刊登在主要的学术杂志上。
除NSLS光源外，BNL还有强场核磁共振仪、30kV投射电子显微镜、扫描电子显微镜、正电子断层成像仪、生产放射性示踪剂的回旋加速器等一大批大型仪器和设备，使BNL具备了非常强大的支撑多学科研究的能力。 NSLSII的设计渲染图
经过20年的不断改进，NSLS的性能实际上已达到极限。保持和提高NSLS用户的积极性和用户的数量，需要继续提供能够满足它们现在和将来科学上的需要，研制能提供更高的平均亮度和通量的新装置已不得不提上议事日程。这一新的装置被称为NSLS-II，它将保留构成现行NSLS研究特点的跨学科性质，同时提供新的能力以满足用户的进一步要求。
NSLS-II仍属第三代同步辐射光源，其波荡器采用了全新的设计和加工工艺，可达到更强的X射线叠加效果，因此电子团能量级别可有所减小，轨道可相应减小，产生的X射线的亮度将比NSLS高10000倍，是先进的中能电子储存环（3 GeV）。NSLS-II的设计工作从2005年开始，2008年开始建造，计划2012年投入运行。
NSLS-II将为BNL带来新的科学机遇，它所提供的各种能力的组合将在未来几十年内将对美国主要的科学研究项目产生重大影响，例如在国家卫生研究院结构基因组、能源部基因组到生命和其他主要研究项目中起关键作用；大大提高研究凝聚态物理和材料科学的实验能力；提供范围广泛的纳米分辨率探测器，满足国家迅速增加的纳米科学计划；对决定地球和星体演化的过程提供新的解释，这些研究项目涵盖了生命科学、材料科学、化学科学、纳米科学、地球科学、环境科学等广泛的不同学科和研究领域。
2009年3月23日，美国能源部部长朱棣文访问BNL时宣布向该实验室投入1.84亿美元资金，主要用于NSLS-II的研究。朱棣文强调：对于美国的经济繁荣来说，科技的领先地位是至关重要的，这个项目不仅能为经济的短期恢复提供帮助，最重要的是向代表了国家未来的基础研究做了战略投资。 深紫外自由电子激光DUV-FEL（Deep Ultra-violet Free Electron Laser）也是研究平台型装置，1995年开始设计和建造，2002年建成。DUV-FEL利用NSLS的直线加速器，先让电子沿着直线加速器加速，之后电子通过正弦式轨迹激励磁铁（称为插入件），同时与来自种子激光（seed laser）的光藕合，产生脉冲极强的高能光。由于这种光极为稳定，每个脉冲持续不及兆分之一秒。短暂而强烈的光使研究者得以拍下化学反应短暂分子变化过程的极速快照。