（香港文匯報記者劉凝哲 北京報道）國家重大科技基礎設施——超重力離心模擬與實驗裝置的核心設備9月29日正式啟用。這套由中國完全自主研發的超重力大科學裝置，能夠營造超過地球重力千百倍的「超重力場」，實現「時空壓縮」。在實驗室中，能以很小的尺寸、極短的時間再現真實世界的變遷，模擬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是一個構建從瞬態到萬年時間尺度、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運動的國家重大科技基礎設施項目。該項目由浙江大學牽頭建設，包括三台離心機主機，以及邊坡與高壩、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的18台機載裝置。
本次啟用的首台離心機「CHIEF1300」容量為1300g·t（重力加速度·噸），是目前世界上容量最大的離心機。此外，容量為1500g·t和1900g·t的兩台離心機正在加緊安裝建設中，所有設備預計於2026年底完成建設。
可實現常重力10倍到300倍
據新華社報道，「CHIEF1300」的主機室是一間佔地約230平方米的圓形地下室，位於中央的離心機就像是一個能夠高速「自轉」的巨型「天平」。工作時，半徑長約6.4米的轉臂將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。
超重力離心模擬與實驗裝置，是將超重力場與極端環境疊加一體的大型複雜科學實驗設施。其18台機載裝置覆蓋深海深地資源開發、防災減災、廢棄物地下處置、新材料製備等多個領域。
在一系列預研實驗中，研究人員已有許多收穫：在深海高壓溫控實驗裝置中，復現2,000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。
將成多學科研究強大助推器
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表示，在超重力場中，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。未來，從深海能源開發到抗震建築設計，從核廢料處理到新材料研發，超重力離心模擬與實驗裝置將成為多學科研究的強大助推器。此外，實驗裝置還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。
離心超重力：支撐國家重大科技攻關
眾所周知，國家太空實驗室是微重力環境下的空間站，航天員們漂浮在太空中已完成多項科學研究。「超重力場」超重力離心模擬與實驗裝置則與此相反。地球表面重力是常重力場，太陽上的重力場是常重力場的28倍，而已啟用的實驗裝置離心機主機超重力最大已達常重力的300倍。這所產生的「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。
地球表面的任何物體都受到地球重力的作用，從被牛頓關注的那個蘋果落地開始，人類對重力的研究就沒有停止過。科學家們把地球上重力場叫常重力場，重力加速度為1個g（1g≈9.8m/s2），大於1個g的叫作超重力。航天員陳冬曾這樣描述，飛船上升時重力加速度在5.5個g，返回時在4個g左右，航天員訓練時要達到8個g，普通成年人能承受4個g已經很不錯了，如果是8個g，會壓得胸痛，無法呼吸。
在超重力環境下，會發生人們平常看不到的神奇效應。超重力增大了物質的體積力，能產生縮尺作用。例如，如果想知道100層樓高的房子對地基的影響，只需要造一層樓高的模型，在100個g的超重力作用下，就能模擬100層樓的效果。其次，超重力場加速了不同物質之間的相對運動的驅動力，從而產生縮時作用。比如超重力場下的爆氣試驗，超重力增大了氣泡的運動速度，加速了相分離。
超重力離心模擬與實驗裝置時間點
2019年11月
▶ 超重力離心模擬與實驗裝置啟動建設。
2022年10月
▶項目完成精密測試區、模型機及東側輔助廳的結構施工，重載機與高速機進入上部施工階段。
2025年2月
▶超重力實驗大樓竣工，第一台超重力離心機主機——1300g·t（重力加速度·噸）模型機完成安裝，成為世界容量最大的離心機。
2025年9月29日
▶首台離心機主機「CHIEF1300」正式啟動，最大離心加速度達300g，標誌着核心設備進入試運行階段。
0 / 255