1月24日上午，应勇市长作政府工作报告时说：“全力推进张江综合性国家科学中心建设，力争迅速做实做强、做出影响。启动建设硬X射线自由电子激光装置、海底科学观测网、燃气轮机试验装置，加快建设上海光源二期、超强超短激光、软X射线自由电子激光装置、活细胞成像平台等大科学设施。”
这些大科学设施，究竟是用来做什么的？一起来了解一下。
硬X射线自由电子激光装置
作为国内迄今投资最大的重大科技基础设施项目，硬X射线自由电子激光装置2017年底获批启动，取得了当年立项当年启动的阶段性成果。
自由电子激光，具有极其优异的特性，包括极高的峰值亮度，比目前最好的第三代同步辐射光源高出8到10个数量级；超短的脉冲长度，可以达到1飞秒甚至更短。
该装置建成后，将成为世界上最高效和最先进的自由电子激光用户装置之一，为物理、化学、生命科学、材料科学、能源科学等多学科提供高分辨成像、超快过程探索、先进结构解析等尖端研究手段，形成独具特色、多学科交叉的先进科学研究平台。
海底科学观测网
海底科学观测网是利用海底光电缆，将安装在海底固定、移动平台上的一系列海洋观测仪器与陆基信息处理设备互联而成的开放式海洋综合观测系统，具备水下大功率远程供能、大规模数据采集和信息传输能力，可实现对海底地壳深部、海底界面到海水水体及海面的大范围、全天候、综合性、长期、连续、实时的高分辨率和高精度的观测，是继地面与海面观测、空中遥测遥感之后，人类建立的第三种地球科学观测平台。
我国海底科学观测网的建设目标是：在我国东海和南海关键海域建设基于光电复合缆连接的海底科学观测网，实现对我国边缘海典型海域从海底到海面全方位、综合性、实时的高分辨率立体观测；在上海临港建设监测与数据中心，对整个海底科学观测系统进行监测与数据存储和管理。项目建成后，国家海底科学观测系统将成为总体水平国际一流、综合指标国际先进的海底观测研究设施，为我国的海洋科学研究建立开放共享的重大科学平台，并服务于国防安全与国家权益、海洋资源开发、海洋灾害预测等多方面的综合需求。
燃气轮机试验装置
重型燃气轮机作为能源高效、清洁利用的重大技术装备是“中国制造2025”重点突破和发展的大国重器，被列为“十三五”发展计划中我国要实施的100项重点任务之首。目前中国联合重型燃气轮机技术有限公司上海总部正在加紧建设。
重型燃气轮机广泛应用于燃气发电、联合循环分布式能源系统中，以超级高效、清洁、灵活的特点，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。目前世界上具有自主知识产权且能设计制造重型燃气轮机的仅有美国的通用、德国的西门子、日本的三菱等公司。
通过这一专项的实施，将建立起我国先进重型燃气轮机的自主研发体系，有利于掌握自主知识产权，突破国外企业设置的知识产权壁垒，形成自主品牌。
上海光源二期
作为最早建成的张江大科学装置，上海光源“以世界同类装置最少的投资和最快的建设速度，成为国际上性能指标领先的第三代同步辐射光源之一，是我国大科学装置建设的一个成功范例。”从2009年5月试运行至今，在支撑我国基础科学研究、关键技术研发等方面发挥了积极作用。
上海光源现有13条光束线站投入运行，上海光源二期的目标是在原有装置基础上新建16条光束线站，全面提升上海光源的实验研究能力。预计到2020年，上海光源将有近40条线站建成并向用户开放，届时每年将有近万名科研工作者利用该装置开展前沿和应用研究。
超强超短激光实验装置
2017年10月，上海超强超短激光实验装置的研制工作取得重大突破，成功实现了10拍瓦激光放大输出，这是目前已知的最高激光脉冲峰值功率，达到国际同类研究的领先水平。该装置计划于2018年底全面建成，2019年对用户开放。
超强超短激光，一般是指峰值功率大于1太瓦（1太瓦=1万亿瓦），脉冲宽度小于100飞秒（1飞秒等于1千万亿分之一秒）的激光。超强超短激光能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度等综合性极端物理条件，这是之前只有在核爆中心、恒星内部、黑洞边缘才能找到的极端物理条件，可用于研制激光质子刀以治疗癌症；制造台式化电子加速器和产生超快X射线源对蛋白质探测成像；研究天体物理和宇宙起源，将来还可能用于真空结构和暗物质的探测等。
软X射线自由电子激光装置
2016年11月，上海软X射线自由电子激光用户装置正式开工建设，将在其试验装置的基础上建成我国首台软X射线自由电子激光用户装置，主要建设内容包括直线加速器能量提升至1.5GeV，自由电子激光的波长进入“水窗”波段达到3nm，建设相干X射线光束线和光学诊断设备、用户实验大厅、辅助实验室及配套公用设施。
软X射线有一个重要的波段被称为“水窗”，是目前唯一可以对生物活体细胞进行无损伤三维全息成像和显微成像的“第四代光源”，由于成像时间精度达到飞秒级，它拍摄到的不是生物分子“照片”，而是“视频”。
活细胞结构与功能成像等线站工程
国家重大科技基础设施建设项目“活细胞结构与功能成像等线站工程”，是“软X射线自由电子激光用户装置”的姊妹工程。它是基于自由电子激光，以活细胞成像为主要创新点，涵盖生物、物理、化学多学科领域的大型自由电子激光用户线站工程。项目通过整合目前在生物学研究方面应用最为成功的荧光超分辨光学显微成像及最前沿的X射线自由电子激光显微成像两大技术，致力于探测细胞内纳米世界。
通过建设该成像平台，将实现使用超亮、超快的自由电子激光及相关探测技术，揭示活细胞内部物质运输与转换、捕捉化学反应发生瞬间、追踪新型量子材料中电子行为及展现单个原子的动态演化过程，真正提升我国科学界在探索生命机理、控制催化反应、人工量子调控等重大科学问题的核心能力。（作者 黄海华）
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