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全球最大超重力場項(xiàng)目初步建成!可實(shí)現(xiàn)“一眼萬年”和“一步千里”
最后更新: 2024-11-18 13:29:49【文/觀察者網(wǎng) 熊超然】11月11日,我國超重力領(lǐng)域基礎(chǔ)科研的“國之重器”取得重要進(jìn)展,杭州超重力場項(xiàng)目初步建成。按計(jì)劃,今年將進(jìn)入第一階段試運(yùn)行。
香港《南華早報(bào)》11月17日指出,杭州超重力場項(xiàng)目的超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置(CHIEF),一旦全面投入使用,將提供一個(gè)擁有世界上容量最大、最先進(jìn)超重力離心機(jī)的多學(xué)科科學(xué)平臺,有助于解決多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的復(fù)雜工程問題。如此一來,實(shí)驗(yàn)室中就可以模擬出“壓縮”時(shí)間和空間的效果,讓“一眼萬年”或者“一步千里”真正成為可能。
比如,這一超重力機(jī)器,能夠產(chǎn)生比地球表面重力大數(shù)千倍的力量,這將提高科學(xué)家對山脈上升或大壩坍塌等災(zāi)害事件的理解研究,還可模擬深海中對天然氣水合物的不同開采方法,讓這一儲量豐富、分布廣泛且燃燒清潔的能源,距離實(shí)際應(yīng)用更進(jìn)一步。
此前,世界上容量最大的是美國陸軍工程師兵團(tuán)1200g·t離心機(jī),而領(lǐng)導(dǎo)這一項(xiàng)目的中國科學(xué)院院士陳云敏在開工建設(shè)之初就曾表示,中國此番建設(shè)容量1900g·t的重載超重力離心機(jī)和容量1500g·t的高速超重力離心機(jī),不僅將把超重力離心機(jī)能力從國內(nèi)400g·t、國際最大1200g·t突破至1900g·t,還將建成應(yīng)用范圍最廣的超重力多學(xué)科開放共享實(shí)驗(yàn)平臺,從而使我國在超重力及相關(guān)領(lǐng)域的研究實(shí)現(xiàn)從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的跨越。
2024年11月7日,浙江杭州,超重力實(shí)驗(yàn)大樓已進(jìn)入工程收尾階段。 視覺中國
公開資料顯示,超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目總投入超20億元人民幣,是“十三五”時(shí)期(2016年至2020年)優(yōu)先啟動建設(shè)的10項(xiàng)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目之一,也是在浙江省建設(shè)的首個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。該項(xiàng)目于2018年獲得了國家發(fā)改委的批準(zhǔn),在浙江大學(xué)科學(xué)家的監(jiān)督下,于2020年開始建設(shè)。
這套超重力實(shí)驗(yàn)裝置,也是全球容量最大超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置,包含模型機(jī)、重載機(jī)、高速機(jī)等三臺超重力離心機(jī)主機(jī)以及18臺機(jī)載裝置。其中,核心裝置離心機(jī)就像是巨人用兩個(gè)手臂拎著兩個(gè)大吊籃飛速旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的超重力場會對吊籃里的物體產(chǎn)生時(shí)空壓縮的效應(yīng),科研人員通過這個(gè)裝置可以在很短時(shí)間內(nèi)模擬出山川地貌變化。
目前,第一臺超重力離心機(jī)主機(jī)已安裝完畢,其余兩臺超重力離心機(jī)主機(jī)和10臺機(jī)載裝置已開始加工制造。按計(jì)劃,今年將完成1300g·t模型機(jī)、100g·t驗(yàn)證機(jī)和數(shù)據(jù)中心的驗(yàn)收,并進(jìn)入第一階段試運(yùn)行。
六座超重力試驗(yàn)艙“各顯神通” 資料圖
科學(xué)界將地球上的重力稱作常重力,用1g(重力加速度)來表示,大于1個(gè)g的就叫超重力。比如,當(dāng)宇航員乘坐航天器返回地球時(shí),他們會經(jīng)歷4g的超重力,這相當(dāng)于他們體重的四倍。g·t并不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位,是由重力加速度單位g和質(zhì)量單位t(噸)組合而成的非標(biāo)準(zhǔn)單位。
《南華早報(bào)》指出,超重力離心機(jī)被視為一種“革命性研究工具”,它能夠創(chuàng)造出在日常生活中不存在的極端物理?xiàng)l件。
中國科學(xué)院院士、浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院陳云敏是該項(xiàng)目首席科學(xué)家,也是這一大型科學(xué)設(shè)施項(xiàng)目的“背后策劃者”。在2019年浙江大學(xué)一篇詳細(xì)介紹該項(xiàng)目提案與設(shè)計(jì)的文章中,他曾表示,此類設(shè)施可以“壓縮”時(shí)間和空間,從而能夠?qū)υS多復(fù)雜的物理問題進(jìn)行研究,并服務(wù)于廣泛的工程目的。
陳云敏還介紹,研究巖土體和地球深部物質(zhì)的時(shí)空演變、加速物質(zhì)相分離時(shí),超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置可以提供必不可少的實(shí)驗(yàn)手段。如果在超重力離心機(jī)上搭載土體污染物遷移實(shí)驗(yàn)裝置,就可以看到污染物在地下大尺度、長歷時(shí)的運(yùn)移??芍^“山中方一日,世上已千年”。
2019年6月14日,杭州,中國科學(xué)院院士、浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授陳云敏介紹超重力研究項(xiàng)目。 視覺中國
的確,超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置,是一個(gè)構(gòu)建從瞬態(tài)到萬年時(shí)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(zhì)運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的大裝備。
有了它,就可以在實(shí)驗(yàn)室里,模擬“一眼萬年”或者“一步千里”的時(shí)空壓縮,讓許多高難度課題研究成為可能。未來,這套裝置設(shè)計(jì)的6座超重力實(shí)驗(yàn)艙,將分別開展邊坡與高壩、巖土地震工程、深海工程、深地工程與環(huán)境、地質(zhì)過程、材料制備等6個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究。
例如,在深海工程中,這樣的科學(xué)探索可能會使天然氣水合物(natural gas hydrates,即可燃冰)離實(shí)際應(yīng)用更進(jìn)一步。這是一種在海底和永久凍土之下發(fā)現(xiàn)的冰凍化石燃料,由水和氣體(通常是甲烷)組成,被認(rèn)為是儲量豐富的能源,分布廣泛且燃燒清潔,是未來最有前途的替代能源之一。
參與該項(xiàng)目的科學(xué)家表示,超重力實(shí)驗(yàn)將能夠再現(xiàn)開采過程,并模擬深海中不同的開采方法,為最佳開采方案提供重要的科學(xué)和實(shí)驗(yàn)支持,并最大限度地減少未來可能發(fā)生的事故。
本文系觀察者網(wǎng)獨(dú)家稿件,未經(jīng)授權(quán),不得轉(zhuǎn)載。
- 責(zé)任編輯: 熊超然 
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