地球重力變重?浙江首個國家重大科技基礎設施的可行性研究報告日前獲批，進入初步設計階段5年後，一個與貴州“天眼”、上海光源、合肥“人造太陽”等大科學裝置同一量級的國之重器，将浮現在浙江大地上，我來為大家科普一下關于地球重力變重?以下内容希望對你有幫助!

地球重力變重

浙江首個國家重大科技基礎設施的可行性研究報告日前獲批，進入初步設計階段。5年後，一個與貴州“天眼”、上海光源、合肥“人造太陽”等大科學裝置同一量級的國之重器，将浮現在浙江大地上。

這個“國字号”大科學裝置全稱為超重力離心模拟與實驗裝置，由浙江大學牽頭建設，組建了以10位院士為核心的科研團隊，浙大陳雲敏院士擔任項目首席科學家。項目團隊用這個巨大裝置的英文縮寫給它起了個名字，叫CHIEF，寓意它成為同類裝置中的翹楚，引領全球科學家探索超重力科技前沿。

長期以來，缺少國家重大科技基礎設施是浙江創新發展的一個突出短闆。遠的如北京、廣州，近的如上海、安徽這些長三角小夥伴，都因高能級科技平台的落戶而崛起一個個創新高地，進而發展為科創中心。浙江要有國内頂尖、世界一流的重大科學裝置，已經成為創新強省建設的明确目标。

由此，CHIEF的落戶備受期待。它長什麼樣？建成後将如何運轉、發揮哪些作用？國之重器的落戶，對浙江意味着什麼？近日，項目團隊的三位重量級專家——項目首席科學家陳雲敏院士、材料科學專家張澤院士和地質學家楊樹鋒院士就這些問題接受了記者采訪。

CHIEF長什麼樣

“長臂巨人”、一眼“萬年”

幾位專家打了個比方，CHIEF建成後的樣子，就像一個長着兩隻強有力的長手臂的巨人，一手抓一個“籃子”，飛快地原地轉圈。“籃子”——也就是實驗艙——裡面裝着的東西就會受到超重力場的影響。

我們日常感受到的重力場被稱為常重力場，重力加速度為1個g。大于1個g的就叫作超重力。神舟十一号航天員陳冬描述過，飛船上升時，重力加速度達5.5個g，這樣的超重力會讓航天員産生胸悶、呼吸不暢等反應，是個不小的挑戰。

超重力環境帶來的不尋常效應遠不止于此。它能讓空間變小、時間變快。比如，科學家想知道100層樓高的房子對地基的影響，他們隻需要造一層樓高的模型，再将其置于100個g的超重力作用下，所得的結果是完全一樣的。又如，大自然在數百萬年裡發生的地質變遷，科學家在超重力環境中用幾天就能模拟出來。

“CHIEF的兩臂高速旋轉，在實驗艙内就會産生超重力場。轉速越快，超重力場就越強。轉臂半徑越大，超重力場就越均勻。”陳雲敏院士介紹，CHIEF主體部分由兩台離心機和6座超重力實驗艙構成，建成後，離心機最大容量達1900g·t(重力加速度·噸)，最大離心速度達1500g，最大負載超過32噸，将成為世界上容量最大、應用範圍最廣的綜合超重力多學科實驗平台。18台機載裝置中6台國際首創、12台技術指标國際領先。

有了超重力效應賦予的一眼“千裡”、一眼“萬年”的實驗能力，許多高難度課題研究成為可能。本設施設計的6座超重力實驗艙，将分别開展邊坡與高壩、岩土地震工程、深海工程、深地工程與環境、地質過程、材料制備等6個領域的科學研究。

在邊坡與高壩實驗艙，啟動極端氣候與環境模拟裝置，可以模拟暴雨，52分鐘實現一年四季濕度變化，像2013年雲南鎮雄氣候環境作用下的大型滑坡這樣的事件就可得到再現。岩土地震工程實驗艙裡的三向振動台能同時在3個方向進行振動，能模拟出汶川地震中的抛射效應、蹦床效應，推動近場地震動研究的發展。深海工程實驗艙裡的“油氣開采平台”将接受大風大浪和海嘯的考驗，能研究鑽井平台等海洋工程設施遇到的破壞機制。地質過程實驗艙能夠模拟百公裡岩石圈曆時上百萬年的地質過程，再現青藏高原的隆起過程……

陳雲敏介紹，“十二五”時期，浙大團隊就向國家提出了超重力離心機項目的規劃建議。項目正式列入《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規劃》後，浙江又積極申報項目落戶，項目建議書、可行性研究報告先後獲批。CHIEF建設地點位于杭州市餘杭區未來科技城，建築面積34560平方米，建設周期5年，項目總投資超20億元。

大科學裝置的研制處處充滿了創新，一切都需要重新摸索。“一方面要做到國際領先，一方面又要确保技術成熟，能順利産出成果。”陳雲敏這樣闡釋CHIEF建設的高難度。對工程建設而言，光說“原理上行得通”是遠遠不夠的，必須要在技術上消除所有隐患。國内外許多企業參與建設這一項目，大量零部件都是為了CHIEF專門設計制造的，有一個不過關，裝置的科學目标可能就實現不了。陳雲敏帶領團隊埋頭開展預研工作，在正式開工之前把可能碰到的技術難題都提出來，目前已經列出了48項關鍵技術。

CHIEF能做哪些事

面向國家重大戰略需求

因為能夠利用超重力種種神奇效應，營造日常環境中不存在的極端物理條件，超重力離心機被視為一種“革命性的工程工具”。首台超重力離心機于1931年在美國建成，世界上許多發達國家和高水平研究機構随後競相投入建設超重力實驗裝置。目前世界上容量最大的美國陸軍工程師兵團離心機容量達到1200g·t。

浙大在超重力研究方面有着深厚基礎，2010年建成了容量400重力加速度·噸、最大150倍重力加速度的超重力離心機與機載裝置，稱為“ZJU400”，在岩土體地震液化、固體廢棄物填埋場環境災害防控方面開展了大量實驗，已取得一系列國際先進的科研成果。

已經有了“ZJU400”，為什麼還非建CHIEF不可？科學家們解釋說，容量對于超重力離心機至關重要，CHIEF瞄準1900g·t的未來世界最大容量，正是為了開拓科技前沿，解決國家重大戰略需求背後蘊藏的亟待探知的科學問題。

中國已經吹響了“向地球深部進軍”的号角，深地開拓科技問題上升到國家戰略高度。楊樹鋒院士說，地球深部蘊藏着礦産、油氣資源，如何找到它們，研究其形成規律，長期缺乏有效的科學手段。2017年，我國在南海成功試采“可燃冰”，但要實現商業化開采，急需攻克千米級深海地層水合物相變多場相互作用機制及災變效應的科學難題。

研究地球内部物質的運移和演變，涉及時間跨度長、空間跨度大。“超重力‘壓縮時空’的效應大有用武之地，能幫我們做成多年來一直想做的事。”楊樹鋒說，我國的資源勘探正在向千米級深地進軍，對于百萬年、數百公裡的地質構造和成岩成礦過程規律的研究，将為我們尋找合适的礦産資源提供精準指導。

新材料研發是高端制造業的基礎，合金材料的高通量制備及優化篩選，将是我們研發戰略性新型材料的重要路徑。張澤院士對此深有感觸。我們多年埋頭攻關自己的航空發動機，很多材料平常狀态下表現優異，制成渦輪葉片高速運轉後，性能卻大打折扣。“渦輪葉片就是在高溫、高離心力加速度的環境下工作的，我們此前長期缺乏這樣的實驗條件。”張澤說，利用大容量的超重力離心機，還能夠制備尺寸更大的高通量樣品，幫助我們更快更好地發現高性能材料。

污染物在地下環境中如何遷移？科學家考慮的不是一兩代人的時間，而是一萬年的尺度。我國大壩數量居世界之首，一旦潰壩将造成災難性後果。邊坡與高壩的防災減災，急需科學家來揭示300米級的高壩潰決和邊坡失穩、滑動和流滑機理。我國還是世界上地震災害最嚴重的國家之一，發展高性能的抗震設計方法，關鍵的科學難題在于探索複雜場地的地震規律和岩土體緻災效應。陳雲敏說，在這些領域，CHIEF都能發揮它的“特長”。

浙江為什麼需要CHIEF

有了金剛鑽，才能攬瓷器活

國家重大科技基礎設施着眼于提升人類探索未知世界、發現自然規律、實現科技變革能力，它面向國際科技發展前沿，聚焦我國經濟社會發展和國家安全戰略性、瓶頸性科技難題。它不僅催生一批世界一流研究成果，其建設過程還能鍛煉科研隊伍、研發關鍵設備，培育起能夠生産這些設備的高技術企業。

“有了金剛鑽，才能攬瓷器活。待這樣重量級的裝置落地，就能做一些别人做不了的大事，就能吸引願意做大事的人。”張澤院士說。

環視長三角地區，就有上海張江、安徽合肥兩個綜合性國家科學中心。在這兩地，國家大科學裝置密集，彙聚了一批中國最頂尖的研發機構和研究團隊，有一些領域代表了全球一流水平。抓住科技革命的機遇，依靠原始創新引領技術變革和産業發展——這是許多經濟發達地區正在踐行的發展戰略。

不創新不行，創新慢了也不行。要讓創新真正成為浙江發展最鮮明的時代特色。CHIEF落戶，将為浙江科技創新發展提供強大的源頭供給，發揮重要支撐作用。

同時，大科學裝置還是一個開放的平台，可以讓我們在國際合作與競争中更具話語權，是參與國際前沿科技競争的利器。陳雲敏介紹，建成後，25%的機時數用于浙江大學的各學科用戶，其餘75%的機時數目将用于基礎研究用戶、國際用戶和企業用戶。項目還将開展國際平行試驗，發布超重力基準試驗，共享重大工程超重力試驗數據，并創建多學科科普平台，面向社會公衆開放和提供技術培訓。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!