大科學設施，你了解多少？

大科學設施，你了解多少？( 2018年1月24日 10 : 16 )來源：市科學技術委員會

1月24日上午，應勇市長作政府工作報告時說：「全力推進張江綜合性國家科學中心建設，力爭迅速做實做強、做出影響。啟動建設硬X射線自由電子激光裝置、海底科學觀測網、燃氣輪機試驗裝置，加快建設上海光源二期、超強超短激光、軟X射線自由電子激光裝置、活細胞成像平台等大科學設施。」

這些大科學設施，究竟是用來做什麼的？一起來了解一下。

硬X射線自由電子激光裝置

作為國內迄今投資最大的重大科技基礎設施項目，硬X射線自由電子激光裝置2017年底獲批啟動，取得了當年立項當年啟動的階段性成果。

自由電子激光，具有極其優異的特性，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個數量級；超短的脈衝長度，可以達到1飛秒甚至更短。

該裝置建成後，將成為世界上最高效和最先進的自由電子激光用戶裝置之一，為物理、化學、生命科學、材料科學、能源科學等多學科提供高分辨成像、超快過程探索、先進結構解析等尖端研究手段，形成獨具特色、多學科交叉的先進科學研究平台。

海底科學觀測網

海底科學觀測網是利用海底光電纜，將安裝在海底固定、移動平台上的一系列海洋觀測儀器與陸基信息處理設備互聯而成的開放式海洋綜合觀測系統，具備水下大功率遠程供能、大規模數據採集和信息傳輸能力，可實現對海底地殼深部、海底界面到海水水體及海面的大範圍、全天候、綜合性、長期、連續、實時的高解析度和高精度的觀測，是繼地面與海面觀測、空中遙測遙感之後，人類建立的第三種地球科學觀測平台。

我國海底科學觀測網的建設目標是：在我國東海和南海關鍵海域建設基於光電複合纜連接的海底科學觀測網，實現對我國邊緣海典型海域從海底到海面全方位、綜合性、實時的高解析度立體觀測；在上海臨港建設監測與數據中心，對整個海底科學觀測系統進行監測與數據存儲和管理。項目建成後，國家海底科學觀測系統將成為總體水平國際一流、綜合指標國際先進的海底觀測研究設施，為我國的海洋科學研究建立開放共享的重大科學平台，並服務於國防安全與國家權益、海洋資源開發、海洋災害預測等多方面的綜合需求。

燃氣輪機試驗裝置

重型燃氣輪機作為能源高效、清潔利用的重大技術裝備是「中國製造2025」重點突破和發展的大國重器，被列為「十三五」發展計劃中我國要實施的100項重點任務之首。目前中國聯合重型燃氣輪機技術有限公司上海總部正在加緊建設。

重型燃氣輪機廣泛應用於燃氣發電、聯合循環分散式能源系統中，以超級高效、清潔、靈活的特點，被譽為裝備製造業「皇冠上的明珠」。目前世界上具有自主知識產權且能設計製造重型燃氣輪機的僅有美國的通用、德國的西門子、日本的三菱等公司。

通過這一專項的實施，將建立起我國先進重型燃氣輪機的自主研發體系，有利於掌握自主知識產權，突破國外企業設置的知識產權壁壘，形成自主品牌。

上海光源二期

作為最早建成的張江大科學裝置，上海光源「以世界同類裝置最少的投資和最快的建設速度，成為國際上性能指標領先的第三代同步輻射光源之一，是我國大科學裝置建設的一個成功範例。」從2009年5月試運行至今，在支撐我國基礎科學研究、關鍵技術研發等方面發揮了積極作用。

上海光源現有13條光束線站投入運行，上海光源二期的目標是在原有裝置基礎上新建16條光束線站，全面提升上海光源的實驗研究能力。預計到2020年，上海光源將有近40條線站建成並向用戶開放，屆時每年將有近萬名科研工作者利用該裝置開展前沿和應用研究。

超強超短激光實驗裝置

2017年10月，上海超強超短激光實驗裝置的研製工作取得重大突破，成功實現了10拍瓦激光放大輸出，這是目前已知的最高激光脈衝峰值功率，達到國際同類研究的領先水平。該裝置計劃於2018年底全面建成，2019年對用戶開放。

超強超短激光，一般是指峰值功率大於1太瓦（1太瓦=1萬億瓦），脈衝寬度小於100飛秒（1飛秒等於1千萬億分之一秒）的激光。超強超短激光能在實驗室內創造出前所未有的超強電磁場、超高能量密度和超快時間尺度等綜合性極端物理條件，這是之前只有在核爆中心、恆星內部、黑洞邊緣才能找到的極端物理條件，可用於研製激光質子刀以治療癌症；製造台式化電子加速器和產生超快X射線源對蛋白質探測成像；研究天體物理和宇宙起源，將來還可能用於真空結構和暗物質的探測等。

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工建設，將在其試驗裝置的基礎上建成我國首台軟X射線自由電子激光用戶裝置，主要建設內容包括直線加速器能量提升至1.5GeV，自由電子激光的波長進入「水窗」波段達到3nm，建設相干X射線光束線和光學診斷設備、用戶實驗大廳、輔助實驗室及配套公用設施。

軟X射線有一個重要的波段被稱為「水窗」，是目前唯一可以對生物活體細胞進行無損傷三維全息成像和顯微成像的「第四代光源」，由於成像時間精度達到飛秒級，它拍攝到的不是生物分子「照片」，而是「視頻」。

活細胞結構與功能成像等線站工程

國家重大科技基礎設施建設項目「活細胞結構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。它是基於自由電子激光，以活細胞成像為主要創新點，涵蓋生物、物理、化學多學科領域的大型自由電子激光用戶線站工程。項目通過整合目前在生物學研究方面應用最為成功的熒光超分辨光學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，致力於探測細胞內納米世界。

通過建設該成像平台，將實現使用超亮、超快的自由電子激光及相關探測技術，揭示活細胞內部物質運輸與轉換、捕捉化學反應發生瞬間、追蹤新型量子材料中電子行為及展現單個原子的動態演化過程，真正提升我國科學界在探索生命機理、控制催化反應、人工量子調控等重大科學問題的核心能力。 【收藏】【列印本頁】【關閉窗口】

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