1月24日上午，應(yīng)勇市長(zhǎng)作政府工作報(bào)告時(shí)說(shuō)：“全力推進(jìn)張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心建設(shè)，力爭(zhēng)迅速做實(shí)做強(qiáng)、做出影響。啟動(dòng)建設(shè)硬X射線自由電子激光裝置、海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)、燃?xì)廨啓C(jī)試驗(yàn)裝置，加快建設(shè)上海光源二期、超強(qiáng)超短激光、軟X射線自由電子激光裝置、活細(xì)胞成像平臺(tái)等大科學(xué)設(shè)施。”
　　
　　這些大科學(xué)設(shè)施，究竟是用來(lái)做什么的？一起來(lái)了解一下。
　　
　　硬X射線自由電子激光裝置
　　
　　作為國(guó)內(nèi)迄今投資最大的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，硬X射線自由電子激光裝置2017年底獲批啟動(dòng)，取得了當(dāng)年立項(xiàng)當(dāng)年啟動(dòng)的階段性成果。
　　
　　自由電子激光，具有極其優(yōu)異的特性，包括極高的峰值亮度，比目前最好的第三代同步輻射光源高出8到10個(gè)數(shù)量級(jí)；超短的脈沖長(zhǎng)度，可以達(dá)到1飛秒甚至更短。
　　
　　該裝置建成后，將成為世界上最高效和最先進(jìn)的自由電子激光用戶裝置之一，為物理、化學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等多學(xué)科提供高分辨成像、超快過(guò)程探索、先進(jìn)結(jié)構(gòu)解析等尖端研究手段，形成獨(dú)具特色、多學(xué)科交叉的先進(jìn)科學(xué)研究平臺(tái)。
　　
　　海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)
　　
　　海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)是利用海底光電纜，將安裝在海底固定、移動(dòng)平臺(tái)上的一系列海洋觀測(cè)儀器與陸基信息處理設(shè)備互聯(lián)而成的開(kāi)放式海洋綜合觀測(cè)系統(tǒng)，具備水下大功率遠(yuǎn)程供能、大規(guī)模數(shù)據(jù)采集和信息傳輸能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)海底地殼深部、海底界面到海水水體及海面的大范圍、全天候、綜合性、長(zhǎng)期、連續(xù)、實(shí)時(shí)的高分辨率和高精度的觀測(cè)，是繼地面與海面觀測(cè)、空中遙測(cè)遙感之后，人類建立的第三種地球科學(xué)觀測(cè)平臺(tái)。
　　
　　我國(guó)海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)是：在我國(guó)東海和南海關(guān)鍵海域建設(shè)基于光電復(fù)合纜連接的海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)邊緣海典型海域從海底到海面全方位、綜合性、實(shí)時(shí)的高分辨率立體觀測(cè)；在上海臨港建設(shè)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)中心，對(duì)整個(gè)海底科學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理。項(xiàng)目建成后，國(guó)家海底科學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)將成為總體水平國(guó)際一流、綜合指標(biāo)國(guó)際先進(jìn)的海底觀測(cè)研究設(shè)施，為我國(guó)的海洋科學(xué)研究建立開(kāi)放共享的重大科學(xué)平臺(tái)，并服務(wù)于國(guó)防安全與國(guó)家權(quán)益、海洋資源開(kāi)發(fā)、海洋災(zāi)害預(yù)測(cè)等多方面的綜合需求。
　　
　　燃?xì)廨啓C(jī)試驗(yàn)裝置
　　
　　重型燃?xì)廨啓C(jī)作為能源高效、清潔利用的重大技術(shù)裝備是“中國(guó)制造2025”重點(diǎn)突破和發(fā)展的大國(guó)重器，被列為“十三五”發(fā)展計(jì)劃中我國(guó)要實(shí)施的100項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)之首。目前中國(guó)聯(lián)合重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)有限公司上?？偛空诩泳o建設(shè)。
　　
　　重型燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于燃?xì)獍l(fā)電、聯(lián)合循環(huán)分布式能源系統(tǒng)中，以超級(jí)高效、清潔、靈活的特點(diǎn)，被譽(yù)為裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”。目前世界上具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)且能設(shè)計(jì)制造重型燃?xì)廨啓C(jī)的僅有美國(guó)的通用、德國(guó)的西門子、日本的三菱等公司。
　　
　　通過(guò)這一專項(xiàng)的實(shí)施，將建立起我國(guó)先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)的自主研發(fā)體系，有利于掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，突破國(guó)外企業(yè)設(shè)置的知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘，形成自主品牌。
　　
　　上海光源二期
　　
　　作為最早建成的張江大科學(xué)裝置，上海光源“以世界同類裝置最少的投資和最快的建設(shè)速度，成為國(guó)際上性能指標(biāo)領(lǐng)先的第三代同步輻射光源之一，是我國(guó)大科學(xué)裝置建設(shè)的一個(gè)成功范例。”從2009年5月試運(yùn)行至今，在支撐我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)等方面發(fā)揮了積極作用。
　　
　　上海光源現(xiàn)有13條光束線站投入運(yùn)行，上海光源二期的目標(biāo)是在原有裝置基礎(chǔ)上新建16條光束線站，全面提升上海光源的實(shí)驗(yàn)研究能力。預(yù)計(jì)到2020年，上海光源將有近40條線站建成并向用戶開(kāi)放，屆時(shí)每年將有近萬(wàn)名科研工作者利用該裝置開(kāi)展前沿和應(yīng)用研究。
　　
　　超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置
　　
　　2017年10月，上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置的研制工作取得重大突破，成功實(shí)現(xiàn)了10拍瓦激光放大輸出，這是目前已知的最高激光脈沖峰值功率，達(dá)到國(guó)際同類研究的領(lǐng)先水平。該裝置計(jì)劃于2018年底全面建成，2019年對(duì)用戶開(kāi)放。
　　
　　超強(qiáng)超短激光，一般是指峰值功率大于1太瓦（1太瓦=1萬(wàn)億瓦），脈沖寬度小于100飛秒（1飛秒等于1千萬(wàn)億分之一秒）的激光。超強(qiáng)超短激光能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)創(chuàng)造出前所未有的超強(qiáng)電磁場(chǎng)、超高能量密度和超快時(shí)間尺度等綜合性極端物理?xiàng)l件，這是之前只有在核爆中心、恒星內(nèi)部、黑洞邊緣才能找到的極端物理?xiàng)l件，可用于研制激光質(zhì)子刀以治療癌癥；制造臺(tái)式化電子加速器和產(chǎn)生超快X射線源對(duì)蛋白質(zhì)探測(cè)成像；研究天體物理和宇宙起源，將來(lái)還可能用于真空結(jié)構(gòu)和暗物質(zhì)的探測(cè)等。
　　
　　軟X射線自由電子激光裝置
　　
　　2016年11月，上海軟X射線自由電子激光用戶裝置正式開(kāi)工建設(shè)，將在其試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上建成我國(guó)首臺(tái)軟X射線自由電子激光用戶裝置，主要建設(shè)內(nèi)容包括直線加速器能量提升至1.5GeV，自由電子激光的波長(zhǎng)進(jìn)入“水窗”波段達(dá)到3nm，建設(shè)相干X射線光束線和光學(xué)診斷設(shè)備、用戶實(shí)驗(yàn)大廳、輔助實(shí)驗(yàn)室及配套公用設(shè)施。
　　
　　軟X射線有一個(gè)重要的波段被稱為“水窗”，是目前唯一可以對(duì)生物活體細(xì)胞進(jìn)行無(wú)損傷三維全息成像和顯微成像的“第四代光源”，由于成像時(shí)間精度達(dá)到飛秒級(jí)，它拍攝到的不是生物分子“照片”，而是“視頻”。
　　
　　活細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程
　　
　　國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目“活細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程”，是“軟X射線自由電子激光用戶裝置”的姊妹工程。它是基于自由電子激光，以活細(xì)胞成像為主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)，涵蓋生物、物理、化學(xué)多學(xué)科領(lǐng)域的大型自由電子激光用戶線站工程。項(xiàng)目通過(guò)整合目前在生物學(xué)研究方面應(yīng)用最為成功的熒光超分辨光學(xué)顯微成像及最前沿的X射線自由電子激光顯微成像兩大技術(shù)，致力于探測(cè)細(xì)胞內(nèi)納米世界。
　　
　　通過(guò)建設(shè)該成像平臺(tái)，將實(shí)現(xiàn)使用超亮、超快的自由電子激光及相關(guān)探測(cè)技術(shù)，揭示活細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)輸與轉(zhuǎn)換、捕捉化學(xué)反應(yīng)發(fā)生瞬間、追蹤新型量子材料中電子行為及展現(xiàn)單個(gè)原子的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，真正提升我國(guó)科學(xué)界在探索生命機(jī)理、控制催化反應(yīng)、人工量子調(diào)控等重大科學(xué)問(wèn)題的核心能力。（作者 黃海華）