世界容量最大超重力離心機啓用 實驗室裏實現“一眼萬年一步千里”

今天（29日），國家重大科技基礎設施——“超重力離心模擬與實驗裝置”正式啓用部分核心設備。

該裝置由浙江大學牽頭建設，包括3台超重力離心機、18台機載實驗裝置以及實驗大樓等配套設施。此次啓用的是目前全世界容量最大的超重力離心機，團隊自主研發的實驗裝置也同步亮相。

超重力場下實現“一眼萬年”“一步千里”

我們在地球上承受的常規重力被科學家們稱作常重力，用1g來表示，超過這個重力就叫超重力。

超重力是一種什麼樣的體驗呢？比如遊樂場的過山車會產生2~3g的超重力，航天員乘坐火箭飛離地球時，會受到5個g的超重力，也就是相當於承受了5個自己的重量。

在超重力場下做的實驗可以發現我們平常看不到的神奇效應。通俗地説，就是“一眼萬年”或者“一步千里”的時空壓縮。

“一步千里”是超重力實驗的縮尺作用，簡單來説就是利用小尺寸模型來模擬大尺度研究對象，實現常重力下無法進行的實驗。比如，要想知道在海底深埋200米厚的可燃冰的開採環境，我們只需要搭建一個高度1米的模型裝置，放在200g的超重力環境中就能實現模擬。

“一眼萬年”是超重力的縮時效應，指的是超重力下能加速物質的運動過程。如果我們要研究某種物質在地球深部的遷移規律，自然界呈現這種變化可能需要持續成百上千年才會發生，但在超重力環境下，能加快它的演化速度。

探訪世界上容量最大的超重力離心機

“超重力離心模擬與實驗裝置”，也就是杭州超重力場，此次建成並正式啓動運行的就是能產生超重力的核心設備——超重力離心機。這台離心機叫CHIEF1300，它是目前世界上容量最大的離心機。

*總枱央視記者 吳汶倩：*我身後這個大傢伙，就是超重力離心機，它拎着兩隻吊籃原地旋轉的時候，就可以模擬出不同的超重力環境。在這個吊籃上放上實驗艙，科學家就可以把大山大海、大風大浪、高樓大廈等各種大尺度的研究對象“搬進”實驗室，研究它們的運行規律。

這台超重力離心機轉臂長6.4米，容量達1300g·噸，也就是重力加速度乘以噸，意味着它在100g超重力下可載重13噸。而它能產生的最大超重力是300g，最大負載是20噸，也就是科研人員可以把20噸重的實驗裝置放到離心機上做實驗，是當前世界容量最大的離心機。

在超重力場下做實驗，能實現“縮尺”和“縮時”效應，*用很小的模型就能模擬真實場景，還可以加速實驗進程。*科學家們希望藉助超重力的這種科學效應來提升實驗能力，構建從瞬態到萬年時間尺度、從原子級到千米級空間尺度、從常温常壓到高温高壓等極端超重力實驗條件，來驗證新興技術。

目前，杭州超重力場的另外兩台離心機的核心部件也已完成出廠驗收，正在加緊安裝中。眼前這個基坑將安裝重載機，其容量高達1900g·噸，最大載重可達32噸，是三台設備中“力氣最大”的；另一側將安裝的高速機則是速度最快，能產生1500g的超強重力場，所有設備預計於2026年底完成建設。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。

18台自主研製機載實驗裝置6台國際首創

杭州超重力場此次正式啓用的離心機不僅是世界上容量最大的離心機，實驗能力也很強。科學家們還設計了18套實驗裝置，相當於給它配備了十八般武藝，將用於開展邊坡與高壩、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6個領域的科學研究。

此次設計的超重力振動台、深海高壓温控實驗裝置等18台自主研製的機載實驗裝置，其中6台是國際首創，可以在離心機高速運轉中開展動態變化、多因素作用的複雜實驗，為國家重大工程等提供科學支撐。

這套深海高壓温控實驗裝置則是世界上首次把天然氣水合物，也就是可燃冰的開採過程搬到離心機上來實現。

當離心機遇上實驗裝置，想象力能把我們帶到前所未有的探索空間。“超重力離心模擬與實驗裝置”首席科學家陳雲敏院士介紹，未來杭州超重力場將成為全球容量最大、實驗能力最強的多學科超重力實驗設施。

（總枱央視記者 潘虹旭 吳汶倩 李峻 林侃 餘杭台）