为了进一步了解人类居住的地球以及浩瀚复杂的宇宙，科学家研制了一系列雄心勃勃的新工具。在这些昂贵的大型科学仪器的帮助下，他们发现了地球和宇宙的众多秘密。研制大型科学仪器并非易事，有时需要多个国家的数十年努力，所投入的资金更是一个天文数字。
借助于这些令人敬畏的仪器设备，科学家不断加深对地球和宇宙的了解。实施大型科学项目难度巨大，必须考虑到4个客观因素，分别是研制成本、运营成本、人员数量以及仪器设备本身的巨大规模。除此之外，我们还要考虑3个主观因素，分别是在科学研究方面的用途，对普通公众的用途(能够为我们做些什么)以及所谓的“哇因素”。
1.“地球探测”计划
“地球探测”计划
“地球探测”计划是世界上规模最大的科学项目，用于跟踪北美的地质演化。这座天文台记录下面积超过380万平方英里(约合984万平方公里)的数据，数据量达到67TB(太字节)。除了用于分析圣安地列斯断层的滑动外，“地球探测”计划还负责分析黄石国家公园地下的岩浆柱。
2.大型强子对撞机
大型强子对撞机
大型强子对撞机是世界上最大的粒子对撞机，每年运转成本高达10亿美元左右，参与这一项目的人员来自60个国家，人数超过1万。这台对撞机旨在揭开最基本的宇宙物理学秘密，其中一大任务就是寻找被称之为“上帝粒子”的希格斯介子。
3.散变中子源
散变中子源
散变中子源是一种强大的电影摄像机，用于拍摄分子。它装有一台粒子加速器，向一个目标室发射脉冲(每个脉冲含有2000万亿个中子)，接触到目标室内的物质后反射。散变中子源并不会制造爆炸，更适于研究如何研制性能更高的电池等装置。
4.国际空间站
国际空间站
国际空间站每年的运转成本高达20亿美元，是太空中存在时间最长的人造设施，参与这一项目的人员数量达到数千。截止到2011年11月，空间站已经在太空停留11年。这个轨道实验室用于进行各种实验，曾帮助科学家研制沙门氏菌疫苗。
5.先进光源粒子加速器
先进光源粒子加速器
先进光源粒子加速器座落于美国加利福尼亚州伯克利，可将亮度达到太阳表面100万倍的光子导入蛋白质、电极、超导体以及其他材料，用以揭示它们的原子、分子和电子特性。科学家利用这台加速器创建核糖核酸聚合酶的3D图像和描述彗尾的尘埃。
6.“朱诺”号木星探测器
“朱诺”号木星探测器
“朱诺”号探测器将于2016年进入木星轨道，在此之前，它以每小时13.4万英里(约合每小时21.5万公里)的速度朝木星进发。“朱诺”号是人类历史上速度最速的航天器之一，将环绕木星运行33周，而后撞向木星，像一颗流星一样在木星的氢气大气层中燃烧。
7.美国国家点火装置
美国国家点火装置
美国国家点火装置位于加利福尼亚州利弗莫尔，是世界上最大且功率最高的激光器，长度相当于3个足球场，高度相当于10层楼，可产生200万焦耳紫外线能。国家点火装置能够达到与恒星核心类似的温度和压力。
8.甚大望远镜阵列
甚大望远镜阵列
甚大望远镜阵列是世界上最大的望远镜之一，由27个单独的射电天线构成，每一个的直径达到82英尺(约合25米)。甚大望远镜可以拍摄月球等近地天体或者远至可观测的宇宙边缘的天体细节丰富的图像。
9.“海王星”天文台
“海王星”天文台
“海王星”天文台是世界上最大的海底天文台，由大约500英里(约合804公里)长的电缆和130台安装400个传感器的仪器构成，可对海洋系统进行大规模连续监测，这在科学史上还是第一次。“海王星”天文台的监测对象包括海洋动物的生活、地质学以及化学特征。
10.相对论性重离子对撞机
相对论性重离子对撞机
相对论性重离子对撞机位于纽约长岛，通过金离子相撞产生7.2万亿华氏度的温度，如此高温能够让质子和中子熔化。借助于相对论性重离子对撞机，科学家能够重建大爆炸后百万分之一秒的宇宙环境。(孝文)
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