缩空
2026-02-28 03:33:04

在杭州城西创大走廊一座形似未来船的建筑内,国重大科技基设施——超重力离心模拟与实验罼CHIEF)建设迎来关锊点

126日,科技日报记者探访时看到,罸备受瞩目的超重力重载机(CHIEF1900)和高速机(CHIEF1500)在进行最后安装,即将进入调试阶。这标志着由我国完全自主研发、誉为“全世界能力最强的离心机”的CHIEF即将全面建成投用

这大学罔3台心机主机18套机载罻成。其首台主机模型机(CHIEF1300)已20259月投入运行并开展实验

“我仚装置能模拟超过地球重力千百倍的‘超重力场’,昇大工程防灾减灾、深地深海资源开发及地质过程研究等域不又缺的科研利器。”CHIEF首席科家、中国学院院士、浙江大学教授陈云敏介绍,装置能通过产生超重力环境,压缩时空,在矗间内模拟出长历时、大尺度的自然演变与工程过程,为破解相关领域的关学难题提供实验平台

超越国际同类装置

走进杷超重力实验楼,呈现在眼前的是一座“深埋地下的科堡垒”。通过大楼剖面模型叻清晰地看到,CHIEF3台核心备——CHIEF1900、CHIEF1500、CHIEF13003叙螺,在地下空间依次排列

超重力,吵来虽显专业,但生活中无不在。乘坐过山车时面部的拉扯感、机爬升时的压迄、汽车瞬间启动的“推背感”……这些都昈仆悉的超重力体验。而CHIEF所要创造的,是百倍、千倍于地球重力的极竎境

“其核心在于改变力场强度。”CHIEF总工程师、浙江大学求昉聘教授凌道盛解释,“通过超重力带来的缩尺、缩时和能量强化三大效应,我仾以在实验室里重现臄界中漕、宏大乃至极竚过程。

乘坐电深入地下,入金属包裹的圆形实验大厅,CHIEF1300的钢铁身躵然展现。它舒展着6.4米长的双臂,两悌8吨吊篮如“学使命舱”。当它开始旋轼便能模拟10g300g(重力加速度单位1g9.80/平方秒)的超重力,其综合性能指标达到1300g·t(重力加速度·吼,位居世界前列

“在吊且罸同的实验舱,就相当于把高山大海、高楼大厦‘搬进’实验。”主机组组长、浙江大学副教授汎冰生动地比喻道。这套系统使科家能构建从原子尺度到千米尺度、从瞗变化到万年历程的多维实验,为解决岩土灾变、深海勘掀材料研制等重大工程难提供前所朜的研究手段

作为工程建大国,我国在防灾减灾、能源开发等领域靸诸涉及大尺度、长周期的学挑战。凌道盛坦言:“将现实业以现的场景‘搬进’实验舱,验证新技最探索新规律,昈任设CHIEF的初心。

盉全球有超重力离心200余台,但CHIEF3台主机综合性能均已超越国际同类装置,使我国拥有了世界上容量最大、功能最强的多科超重力实验平台

攻克两大技朚

站在CHIEF1300这座钢铁巨人的脚下,能清晰感受到其精密构造背后所承载的技朇量

作为盉世界上量最大的超重力心机,CHIEF的建设没有任何现成经验可往“所有困难和都靠团队自己攻克。”陈云敏的这句话,道出了这项工程所靸的极限挑战

超重力心机在高速旋轗会产生巨大热量,直接影响设运安全。团队为此研制了全球最大法兰直径的真空温控系统,通过多重冷却技朻合,成功解决了高烴荷下的温控难题。凌道盛指着巨大的圆形舱体:“这里不变一座‘钢铁堡垒’,更是一丷型密封罐和冷冻库。

降温变硿CHIEF正常运的手段之一,稳定性才昑在团队面前一道手的难

圆形“堡垒”的底部,俯躏见CHIEF1300的“下肢”部分。汪玉冰告诉记者,由于最大加速度的限制,多数传统离心机仅有两且点。这类结构果在CHIEF1300的计转速下,可能出现“摇头晃脑”的情况,无法常工作

“借鉴我国大型水轮机等旋转机的制造经验,团队创造性地提出‘上下两竔+三液压轴承’的结构体系,成功破解了大量、高离心加速度长臂离心机的稳定性难题。”汪玉冰说

团队在心机顶部增加攂,用一根超10米长的主轴贯穿机躼将上下支点的偏请控制0.05毱内,这比一根头发丝的直径还要细。同时,团队采用液压滑动轴承替代传统滚动轴承,以适应大轴径、高轀工况

此,CHIEF1300还配备了不平衡力动态调节的能力,可以应对实验罜实验过程为生的动态不平衡力,实现臊调节补偿

“动力基础‘扛得牢’,离心机‘稳得住’,实验装置才能‘住得安’。”汪玉冰告诉记者,在这座地下学堂里48项关锊朚突破80余项专利的取得,共同铸就了大国重器坚不可摧的技期石

拓展更应用场景

离开CHIEF1300所在的“钢铁堡垒”,回到地面实验室,另一留象徐徐展开——套机载实验在紧锣密鼓地调试。这些罸3台核心心机协同工作,共同构成了一学、场景的实验体系

“CHIEF能在单实验丆现岩土体千米尺度演变、模拟污染物万年迁移、获取千种材料成分,为发现新现象、新理提供參。”陈云敏说。团队自主研制的18套机载实验罸6套为国际首创12套达国际领先水平。他打了丯喻:“在高速旋轚离心机上开展动态、因素实验,就像‘孙悟空在离心机里翻筋斗’。

在实验内,深海高压温控实验装置尤为引人注目。负责人王路君研究员指着由圆柱体、储气罐等组成的箱体介绍,这套自研次在离心机上模拟了可燃冰的开采过程

它装入CHIEF1300吊后,叨拟最2000米的压力与温度环境。20兆帕高压200g超重力结合,仅用1米高模型即可模拟200米深的沉秱。”王跐说,“这有助于优化开采工艺,评估地质灾风险。

其他装置同样“通广大”:造波造啸装置能高精度模拟极海洋,超重力挊台可揤9度烈度地震下百米级杂场地的灾变规律……它仔撑着边坡与高坝、岩土地震工程、深海深地工程、地质过程等兤领域的学研究

18套机载实验罼如同‘巨人’手业‘十先兵器’,变化多、通广大。”凌道盛说

自CHIEF1300投入运以来,已吸引全球科研机构前来合作,任务排期至202611月;功能更强的重载机与高速机也即将投用

“人类一直渴望利用򺣺޹˾重力探索臄界物质运动律,CHIEF刷新了世界超重力离心机的容量纽,这意味着突破新的物理极限。”陈云敏表示,“这台国之重器将引我国超重力技步入国际前列,为重大工程研发、资源开发与前沿科提供关键攒。