浙江大學建筑工程學院陳云敏院士牽頭的國家重大科技基礎設施項目——超重力離心模擬與實驗裝置（CHIEF），就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實驗環境的“大家伙”。
這個總投入超20億元人民幣的設施，是“十三五”時期優先啟動建設的10項國家重大科技基礎設施項目之一，也是在浙江省建設的首個國家重大科技基礎設施項目。
近日，國家發展和改革委員會批復了這個大科學裝置的可行性研究報告。
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�？茖W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�！�
在超重力環境下，會發生平�？床坏降纳衿嫘�。比如超重力增大了物質的體積力，能產生縮尺作用。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。
陳云敏介紹，營造超重力場模擬常重力多相介質的物質運動過程，具有時空壓縮、能量強化和加速相分離三種基本科學效應，能夠提升人類觀測常重力大時空尺度多相介質運動過程能力，并且提供加速多相介質相間分離的極端物理條件。
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境的“革命性工具”。目前，世界上離心機最大容量為1200g·t。
此次浙江大學牽頭建設的CHIEF，是綜合集成超重力離心機與力學激勵、高壓、高溫等機載裝置，將超重力場與極端環境疊加一體的大型復雜科學實驗設施。
陳云敏介紹，科學目標達成的第一步就是要在地球上產生一個超重力場。有了超重力場，科學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臺屬于世界首創、12臺技術指標國際領先。
據了解，設施主要建設內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和配套設施。其中，兩臺超重力離心機主機，最大容量1900g·t，最大離心加速度1500g，最大負載32t；另外還有邊坡與高壩、巖土地震工程、深海工程、深地工程與環境、地質過程、材料制備共6座超重力實驗艙。
根據設計，科學家們可以全過程觀測超重力環境下巖土體、地球深部物質、合金熔體等多相介質的物質運動；揭示巖土體大時空演變與成災、地質過程演變與成巖成礦、合金熔體超重力凝固的機制，為重大基礎設施建設、深地深海資源開發、高性能材料研發等提供基礎支撐。
總體而言，CHIEF將超重力離心機能力從國內400g·t級、國際最大1200g·t突破至1900g·t，具備單次實驗再現巖土體千米尺度演變與災變、污染物萬年歷時遷移及獲取千種材料成分的實驗能力。
“整個項目建設周期為5年，建成后，將填補我國超大容量超重力裝置的空白，成為世界領先、應用范圍最廣的超重力多學科綜合實驗平臺�！标愒泼粽f道。
來源：科技日報
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