中國超重力離心模擬與實驗裝置可行性報告獲批

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

　　穿越時空笑看滄海，至少目前還只能出現(xiàn)在幻想中。不過在實驗室里，模擬一眼萬年、一步千里的時空壓縮已然實現(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)施項目——超重力離心模擬與實驗裝置(CHIEF)，就是一個構(gòu)建從瞬態(tài)到萬年時間尺度、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)運動的實驗環(huán)境的“大家伙”。

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

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

　　從被牛頓關(guān)注的那個蘋果落地開始，人類對重力的研究就沒有停止過?？茖W(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：“飛船上升時重力加速度在5.5個g，返回時在4個g左右，我們訓(xùn)練時要達到8個g。像我70公斤，就是8個70公斤壓在我身上。普通成年人承受8個g，會無法呼吸。”

　　在超重力環(huán)境下，會發(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)運動過程，具有時空壓縮、能量強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空尺度多相介質(zhì)運動過程能力，并且提供加速多相介質(zhì)相間分離的物理條件。

　　正是因為功能強大，超重力離心機被譽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與力學(xué)激勵、高壓、高溫等機載裝置，將超重力場與環(huán)境疊加一體的大型復(fù)雜科學(xué)實驗設(shè)施。

　　*敏介紹，科學(xué)目標(biāo)達成的步就是要在地球上產(chǎn)生一個超重力場。有了超重力場，科學(xué)家就能在里面開展各類實驗了，而具體的實驗場所就是CHIEF的6座超重力實驗艙及18臺機載裝置。其中，有6臺屬于世界、12臺技術(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主機、超重力實驗艙、超重力試驗保障系統(tǒng)和配套設(shè)施。其中，兩臺超重力離心機主機，大容量1900g·t，大離心加速度1500g，大負載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座超重力實驗艙。

　　根據(jù)設(shè)計，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)運動;揭示巖土體大時空演變與成災(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將超重力離心機能力從國內(nèi)400g·t級、大1200g·t突破至1900g·t，具備單次實驗再現(xiàn)巖土體千米尺度演變與災(zāi)變、污染物萬年歷時遷移及獲取千種材料成分的實驗?zāi)芰Α?/p>

　　“整個項目建設(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)科綜合實驗平臺。”*敏說道。

中國超重力離心模擬與實驗裝置可行性報告獲批