中國超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置可行性報(bào)告獲批

南朝梁任昉的《述異記》里，有這樣一個(gè)故事：樵夫山中砍樹觀童子下棋入迷，待離去時(shí)卻發(fā)現(xiàn)誤入仙境，山中一日世上已過千年。

　　穿越時(shí)空笑看滄海，至少目前還只能出現(xiàn)在幻想中。不過在實(shí)驗(yàn)室里，模擬一眼萬年、一步千里的時(shí)空壓縮已然實(shí)現(xiàn)。

　　浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院*敏院士牽頭的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目——超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置(CHIEF)，就是一個(gè)構(gòu)建從瞬態(tài)到萬年時(shí)間尺度、從原子級到千米級空間尺度、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“大家伙”。

　　這個(gè)總投入超20億元人民幣的設(shè)施，是“十三五”時(shí)期優(yōu)先啟動(dòng)建設(shè)的10項(xiàng)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目之一，也是在浙江省建設(shè)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。

　　近日，國家發(fā)展和改革委員會(huì)批復(fù)了這個(gè)大科學(xué)裝置的可行性研究報(bào)告。

　　從被牛頓關(guān)注的那個(gè)蘋果落地開始，人類對重力的研究就沒有停止過。科學(xué)家們把地球上重力場叫常重力場(1g≈9.8m/s2)，大于1g的叫作超重力。

　　神舟十一號航天員陳冬這樣描述超重力體驗(yàn)：“飛船上升時(shí)重力加速度在5.5個(gè)g，返回時(shí)在4個(gè)g左右，我們訓(xùn)練時(shí)要達(dá)到8個(gè)g。像我70公斤，就是8個(gè)70公斤壓在我身上。普通成年人承受8個(gè)g，會(huì)無法呼吸。”

　　在超重力環(huán)境下，會(huì)發(fā)生平常看不到的神奇效應(yīng)。比如超重力增大了物質(zhì)的體積力，能產(chǎn)生縮尺作用。舉個(gè)例子，100層樓高的房子對地基影響，只需造一層樓模型，在100個(gè)g的超重力作用下，就能模擬100層樓的效果。

　　*敏介紹，營造超重力場模擬常重力多相介質(zhì)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程，具有時(shí)空壓縮、能量強(qiáng)化和加速相分離三種基本科學(xué)效應(yīng)，能夠提升人類觀測常重力大時(shí)空尺度多相介質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程能力，并且提供加速多相介質(zhì)相間分離的物理?xiàng)l件。

　　正是因?yàn)楣δ軓?qiáng)大，超重力離心機(jī)被譽(yù)為地球上營造超重力環(huán)境的“革命性工具”。目前，世界上離心機(jī)大容量為1200g·t。

　　此次浙江大學(xué)牽頭建設(shè)的CHIEF，是綜合集成超重力離心機(jī)與力學(xué)激勵(lì)、高壓、高溫等機(jī)載裝置，將超重力場與環(huán)境疊加一體的大型復(fù)雜科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施。

　　*敏介紹，科學(xué)目標(biāo)達(dá)成的步就是要在地球上產(chǎn)生一個(gè)超重力場。有了超重力場，科學(xué)家就能在里面開展各類實(shí)驗(yàn)了，而具體的實(shí)驗(yàn)場所就是CHIEF的6座超重力實(shí)驗(yàn)艙及18臺(tái)機(jī)載裝置。其中，有6臺(tái)屬于世界、12臺(tái)技術(shù)指標(biāo)。

　　據(jù)了解，設(shè)施主要建設(shè)內(nèi)容包括超重力離心機(jī)主機(jī)、超重力實(shí)驗(yàn)艙、超重力試驗(yàn)保障系統(tǒng)和配套設(shè)施。其中，兩臺(tái)超重力離心機(jī)主機(jī)，大容量1900g·t，大離心加速度1500g，大負(fù)載32t;另外還有邊坡與高壩、巖土地震工程、深海工程、深地工程與環(huán)境、地質(zhì)過程、材料制備共6座超重力實(shí)驗(yàn)艙。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)，科學(xué)家們可以全過程觀測超重力環(huán)境下巖土體、地球深部物質(zhì)、合金熔體等多相介質(zhì)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng);揭示巖土體大時(shí)空演變與成災(zāi)、地質(zhì)過程演變與成巖成礦、合金熔體超重力凝固的機(jī)制，為重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、深地深海資源開發(fā)、高性能材料研發(fā)等提供基礎(chǔ)支撐。

　　總體而言，CHIEF將超重力離心機(jī)能力從國內(nèi)400g·t級、大1200g·t突破至1900g·t，具備單次實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)巖土體千米尺度演變與災(zāi)變、污染物萬年歷時(shí)遷移及獲取千種材料成分的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

　　“整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)周期為5年，建成后，將我國超大容量超重力裝置的，成為應(yīng)用范圍廣的超重力多學(xué)科綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。”*敏說道。

中國超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置可行性報(bào)告獲批