【文/觀察者網(wǎng) 熊超然】11月11日，我國(guó)超重力領(lǐng)域基礎(chǔ)科研的“國(guó)之重器”取得重要進(jìn)展，杭州超重力場(chǎng)項(xiàng)目初步建成。按計(jì)劃，今年將進(jìn)入第一階段試運(yùn)行。

香港《南華早報(bào)》11月17日指出，杭州超重力場(chǎng)項(xiàng)目的超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置（CHIEF），一旦全面投入使用，將提供一個(gè)擁有世界上容量最大、最先進(jìn)超重力離心機(jī)的多學(xué)科科學(xué)平臺(tái)，有助于解決多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的復(fù)雜工程問(wèn)題。如此一來(lái)，實(shí)驗(yàn)室中就可以模擬出“壓縮”時(shí)間和空間的效果，讓“一眼萬(wàn)年”或者“一步千里”真正成為可能。

比如，這一超重力機(jī)器，能夠產(chǎn)生比地球表面重力大數(shù)千倍的力量，這將提高科學(xué)家對(duì)山脈上升或大壩坍塌等災(zāi)害事件的理解研究，還可模擬深海中對(duì)天然氣水合物的不同開(kāi)采方法，讓這一儲(chǔ)量豐富、分布廣泛且燃燒清潔的能源，距離實(shí)際應(yīng)用更進(jìn)一步。

此前，世界上容量最大的是美國(guó)陸軍工程師兵團(tuán)1200g·t離心機(jī)，而領(lǐng)導(dǎo)這一項(xiàng)目的中國(guó)科學(xué)院院士陳云敏在開(kāi)工建設(shè)之初就曾表示，中國(guó)此番建設(shè)容量1900g·t的重載超重力離心機(jī)和容量1500g·t的高速超重力離心機(jī)，不僅將把超重力離心機(jī)能力從國(guó)內(nèi)400g·t、國(guó)際最大1200g·t突破至1900g·t，還將建成應(yīng)用范圍最廣的超重力多學(xué)科開(kāi)放共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從而使我國(guó)在超重力及相關(guān)領(lǐng)域的研究實(shí)現(xiàn)從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的跨越。

2024年11月7日，浙江杭州，超重力實(shí)驗(yàn)大樓已進(jìn)入工程收尾階段。 視覺(jué)中國(guó)

公開(kāi)資料顯示，超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目總投入超20億元人民幣，是“十三五”時(shí)期（2016年至2020年）優(yōu)先啟動(dòng)建設(shè)的10項(xiàng)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目之一，也是在浙江省建設(shè)的首個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。該項(xiàng)目于2018年獲得了國(guó)家發(fā)改委的批準(zhǔn)，在浙江大學(xué)科學(xué)家的監(jiān)督下，于2020年開(kāi)始建設(shè)。

這套超重力實(shí)驗(yàn)裝置，也是全球容量最大超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置，包含模型機(jī)、重載機(jī)、高速機(jī)等三臺(tái)超重力離心機(jī)主機(jī)以及18臺(tái)機(jī)載裝置。其中，核心裝置離心機(jī)就像是巨人用兩個(gè)手臂拎著兩個(gè)大吊籃飛速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的超重力場(chǎng)會(huì)對(duì)吊籃里的物體產(chǎn)生時(shí)空壓縮的效應(yīng)，科研人員通過(guò)這個(gè)裝置可以在很短時(shí)間內(nèi)模擬出山川地貌變化。

目前，第一臺(tái)超重力離心機(jī)主機(jī)已安裝完畢，其余兩臺(tái)超重力離心機(jī)主機(jī)和10臺(tái)機(jī)載裝置已開(kāi)始加工制造。按計(jì)劃，今年將完成1300g·t模型機(jī)、100g·t驗(yàn)證機(jī)和數(shù)據(jù)中心的驗(yàn)收，并進(jìn)入第一階段試運(yùn)行。

六座超重力試驗(yàn)艙“各顯神通” 資料圖

科學(xué)界將地球上的重力稱作常重力，用1g（重力加速度）來(lái)表示，大于1個(gè)g的就叫超重力。比如，當(dāng)宇航員乘坐航天器返回地球時(shí)，他們會(huì)經(jīng)歷4g的超重力，這相當(dāng)于他們體重的四倍。g·t并不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位，是由重力加速度單位g和質(zhì)量單位t（噸）組合而成的非標(biāo)準(zhǔn)單位。

《南華早報(bào)》指出，超重力離心機(jī)被視為一種“革命性研究工具”，它能夠創(chuàng)造出在日常生活中不存在的極端物理?xiàng)l件。

中國(guó)科學(xué)院院士、浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院陳云敏是該項(xiàng)目首席科學(xué)家，也是這一大型科學(xué)設(shè)施項(xiàng)目的“背后策劃者”。在2019年浙江大學(xué)一篇詳細(xì)介紹該項(xiàng)目提案與設(shè)計(jì)的文章中，他曾表示，此類設(shè)施可以“壓縮”時(shí)間和空間，從而能夠?qū)υS多復(fù)雜的物理問(wèn)題進(jìn)行研究，并服務(wù)于廣泛的工程目的。

陳云敏還介紹，研究巖土體和地球深部物質(zhì)的時(shí)空演變、加速物質(zhì)相分離時(shí)，超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置可以提供必不可少的實(shí)驗(yàn)手段。如果在超重力離心機(jī)上搭載土體污染物遷移實(shí)驗(yàn)裝置，就可以看到污染物在地下大尺度、長(zhǎng)歷時(shí)的運(yùn)移。可謂“山中方一日，世上已千年”。

2019年6月14日，杭州，中國(guó)科學(xué)院院士、浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授陳云敏介紹超重力研究項(xiàng)目。 視覺(jué)中國(guó)

的確，超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置，是一個(gè)構(gòu)建從瞬態(tài)到萬(wàn)年時(shí)間尺度、從原子級(jí)到千米級(jí)空間尺度、從常溫常壓到高溫高壓等多相介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的大裝備。

有了它，就可以在實(shí)驗(yàn)室里，模擬“一眼萬(wàn)年”或者“一步千里”的時(shí)空壓縮，讓許多高難度課題研究成為可能。未來(lái)，這套裝置設(shè)計(jì)的6座超重力實(shí)驗(yàn)艙，將分別開(kāi)展邊坡與高壩、巖土地震工程、深海工程、深地工程與環(huán)境、地質(zhì)過(guò)程、材料制備等6個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究。

例如，在深海工程中，這樣的科學(xué)探索可能會(huì)使天然氣水合物（natural gas hydrates，即可燃冰）離實(shí)際應(yīng)用更進(jìn)一步。這是一種在海底和永久凍土之下發(fā)現(xiàn)的冰凍化石燃料，由水和氣體（通常是甲烷）組成，被認(rèn)為是儲(chǔ)量豐富的能源，分布廣泛且燃燒清潔，是未來(lái)最有前途的替代能源之一。

參與該項(xiàng)目的科學(xué)家表示，超重力實(shí)驗(yàn)將能夠再現(xiàn)開(kāi)采過(guò)程，并模擬深海中不同的開(kāi)采方法，為最佳開(kāi)采方案提供重要的科學(xué)和實(shí)驗(yàn)支持，并最大限度地減少未來(lái)可能發(fā)生的事故。

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