今天，国家重大科技基础设施——超重力离心模拟与实验装置在浙江杭州启动首台离心机主机。这个设施将营造超过地球重力千百倍的“超重力场”，实现“时空压缩”效应，“天上一天，地下一年”，为众多科学研究提供关键支撑。

浙大牵头建设，世界最大

超重力离心模拟与实验装置（Centrifugal Hypergravity and Interdisciplinary Experiment Facility，中文简称“杭州超重力场”，英文简称“CHIEF”）是列入《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》的10个优先项目之一，也是在浙江省建设的首个国家大科学装置。

英国《物理世界》杂志报道称其为“全世界能力最强的离心机。CHIEF坐落于浙江省杭州市余杭区，地处杭州城西科创大走廊腹地地下15米，2019年11月18日启动建设。

超重力离心模拟与实验装置由浙江大学牵头建设，包括三台离心机主机，以及边坡与高坝、岩土地震工程、深海工程、深地工程与环境、地质过程、材料制备等六座实验舱的18台机载装置。

本次启动的首台离心机“CHIEF1300”容量为1300g·t（重力加速度·吨），是目前世界上容量最大的离心机。此外，容量为1500g·t和1900g·t的两台离心机“CHIEF1500”和“CHIEF1900”正在抓紧安装建设中。

为什么要建设这个装置？

地球重力场的加速度约为９.８米/平方秒，称为常重力场，超过这个数值就称为超重力场。

过山车俯冲瞬间面部肌肉被拉得下坠，飞机剧烈爬升时产生的压迫感，汽车瞬间启动产生的“推背感”……超重力体验不仅广泛存在于生活中，其在科学研究中更有着突破现有认知边界的价值。

超重力离心机正是通过高速旋转产生的离心力，模拟出百倍、千倍于地球重力的“人造重力场”。

极端重力条件下会产生缩尺效应、缩时效应、能量强化效应，能够使得研究人员探寻岩土体崩塌、地质演化、材料强度、行星形成等一系列物质规律。

基于超重力环境的实验装置，是重大工程防灾减灾、深地深海资源开发、地下空间利用、新材料研制和地质过程研究等领域重要科研利器。

“我们希望通过离心加速度和负载的调控，构建从瞬态到万年时间尺度、从原子级到千米级空间尺度、从常温常压到高温高压等多相介质物质运动的实验环境。”CHIEF首席科学家、中国科学院院士、浙江大学教授陈云敏介绍。

在100倍常重力的实验中，100米的真实物体可以“缩尺”至1米，100年的污染物迁移过程可以“缩时”至3.65天。比如，科研人员可以用缩小一百倍的一米大坝，在实验中模拟100米大坝在地震时遇到的情况。

这种“时空压缩”效应，将为国家重大科技任务开展、重大工程新技术研发和验证、物质科学前沿发展等方面提供关键支撑。

最高可以实现300倍重力

“CHIEF1300”的主机室是一间占地约230平方米的圆形地下室，位于中央的离心机就像是一个能够高速“自转”的巨型“天平”。

实验时，半径长约6.4米的转臂将带动实验装置高速旋转，速度越快，离心力越大，当离心加速度超过地球常重力，就形成超重力场。

目前，该离心机的超重力场已调试运转至验收指标，可实现常重力的10倍到300倍。

目前已经有了很多收获

超重力离心模拟与实验装置是将超重力场与极端环境叠加一体的大型复杂科学实验设施。18台机载装置覆盖深海深地资源开发、防灾减灾、废弃物地下处置、新材料制备等多个领域。

在之前一系列预研实验中，研究人员们已有许多收获：在深海高压温控实验装置中，复现2000米深海的水压，试验深海海床中可燃冰开采的安全性；在超重力振动台中，模拟强震的地质危害，验证水电站坝基的抗强震设计；在造波、造啸及重力流实验装置中，推演4米高浪、20米海啸与海床的互相作用，为海上风电场选址提供参考；在超重力定向熔铸炉中，制备Cu-Ni-Sn(铜、镍、锡)合金，具有缺陷少、强度高、延伸率大等性能……

“超重力的世界非常精彩！”陈云敏说，超重力离心模拟与实验装置将致力于构建开放共享的国际前沿科研平台，期待与全球顶尖科研力量与团队开展合作，为全球科学研究的持续进步与创新发展注入动力。

橙柿互动 记者 胡信昌

【来源：都市快报橙柿互动】