上圖:9月29日,國家重大科技基礎設施─超重力離心模擬與實驗裝置,在浙江杭州啟動首台離心機主機。/新華社;下圖:超重力離心模擬與實驗裝置由浙江大學牽頭建設,包括三台離心機主機,以及六座實驗艙的18台機載裝置。/中新社
【大公報訊】綜合新華社、中通社報道:9月29日,中國國家重大科技基礎設施:超重力離心模擬與實驗裝置的首台離心機主機在浙江杭州正式啟動。該設施能創造出遠超地球重力千百倍的「超重力場」,產生「時空壓縮」效應,將為多項研究工作提供重要支撐。
該裝置由浙江大學負責牽頭建設,包含三台離心機主機以及分布在邊坡與高壩、岩土地震工程、深海工程、深地工程與環境、地質過程、材料製備等六座實驗艙內的18台機載裝置。此次啟動的首台離心機「CHIEF1300」容量達1300g.t(重力加速度.噸),目前為全球容量最大的離心機。另外,容量分別為1500g.t和1900g.t的「CHIEF1500」與「CHIEF1900」兩台離心機也正在加緊安裝建設。
人造「超重力場」 模擬「極端環境」
據了解,超重力場是指超過地球重力場加速度(約為9.8米/平方秒)的重力場。超重力離心模擬與實驗裝置的離心機主機可產生最大達到常重力1500倍的超重力場。在超重力場中,科研人員能在實驗室中以很小的尺寸、極短的時間再現真實世界中的重大災難、地質演化和極端環境。例如,在100倍常重力的實驗中,100米的真實物體可以「縮尺」至1米,100年的污染物遷移過程可以「縮時」至3.65天。這種「時空壓縮」效應將為國家重大科技任務開展、重大工程新技術研發和驗證、物質科學前沿發展等方面提供關鍵支撐。
「CHIEF1300」主機室是一間佔地約230平方米的圓形地下室,位於中央的離心機像是一個能高速「自轉」的巨型「天平」。工作時,半徑長約6.4米的轉臂帶動實驗裝置高速旋轉,速度越快,離心力越大,當離心加速度超過地球常重力,就形成超重力場。目前,該離心機的超重力場已調試運轉至驗收指標,可實現常重力的10倍到300倍。
「超重力場中,科研人員在實驗室中能以很小的尺寸、極短的時間,再現真實世界中的重大災難、地質演化、極端環境。」超重力離心模擬與實驗裝置首席科學家、中國科學院院士、浙江大學教授陳雲敏說。
在一系列預研實驗中,研究人員們已有許多收穫:在深海高壓溫控實驗裝置中,復現2000米深海的水壓,試驗深海海床中可燃冰開採的安全性;在超重力振動台中,模擬強震的地質危害,驗證水電站壩基的抗強震設計;在造波、造嘯及重力流實驗裝置中,推演4米高浪、20米海嘯與海床的互相作用,為海上風電場選址提供參考;在超重力定向熔鑄爐中,製備高鐵接觸網導線材料,具有缺陷少、強度高、延伸率大等性能……
「超重力的世界非常精彩!」陳雲敏說,超重力離心模擬與實驗裝置將致力於構建開放共享的國際前沿科研平台,期待與全球頂尖科研力量與團隊開展合作,為全球科學研究的持續進步與創新發展注入動力。