全球容量最大！超重力场大科学装置核心设备正式启用

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（来源：科技金融时报）

在杭州城西科创大走廊腹地地下15米，离心机粗长的旋臂超高速运转，位于末端的机载实验舱承受着300个g的惊人加速度，舱内模拟的重力场正以“一眼万年”的速度加速物质运动变化。

9月29日，由浙江大学牵头建设的超重力离心模拟与实验装置（简称“杭州超重力场”）国家重大科技基础设施核心设备启动会举行。

杭州超重力场由浙江大学牵头建设，包括重载机（CHIEF1900）、高速机（CHIEF1500）、模型机（CHIEF1300）三台离心机主机，以及边坡与高坝、岩土地震工程、深海工程、深地工程与环境、地质过程、材料制备等六座实验舱的18台机载装置。它是浙江省建设的首个国家大科学装置。本次启用运行的CHIEF1300是目前全世界容量最大的离心机。

地球重力场的加速度约为９.８米/平方秒，称为常重力场，超过这个数值就称为超重力场。例如：过山车俯冲瞬间面部肌肉被拉得下坠，飞机剧烈爬升时产生的压迫感，汽车瞬间启动产生的“推背感”……超重力体验不仅广泛存在于生活中，其在科学研究中更有着突破现有认知边界的价值。

| 超重力离心模拟与实验装置启动的首台离心机主机“CHIEF1300”。

超重力离心机正是通过高速旋转产生的离心力，模拟出百倍、千倍于地球重力的“人造重力场”。得益于极端重力条件下产生的缩尺效应、缩时效应、能量强化效应，超重力离心机能够帮助研究人员探寻岩土体崩塌、地质演化、材料强度、行星形成等一系列物质规律。基于超重力环境的实验装置是重大工程防灾减灾、深地深海资源开发、地下空间利用、新材料研制和地质过程研究等领域重要的科研利器。

与正在安装的CHIEF1900和CHIEF1500相比，此次开机的CHIEF1300的容量相对较小，但已是全球之最。作为一台承前启后的离心机，CHIEF1300与紫金港校区建成运行的ZJU400相比，实验能力大幅度提升：最大离心加速度翻倍（150g到300g）；旋转半径从4.5米增加到6.4米；最高转速从每分钟180转提升到每分钟214转；最高容量400g·t（重力加速度·吨）提升到1300 g·t（重力加速度·吨）。其最大转速每分钟214转，从启动到达到300g大约需要30分钟。

此外，容量为1500g·t和1900g·t的两台离心机正在加紧安装建设中。所有设备预计于2026年底完成建设。未来，从深海能源开发到抗震建筑设计，从核废料处理到新材料研发，超重力离心模拟与实验装置将成为多学科研究的强大助推器。

超高速运转、更长的机械臂、更加极端的运行工况……CHIEF实现的多个“最”表明了团队难以在过去的经验上寻找答案，要在结构、接口、系统等等问题上破旧立新。浙江大学多学科平台提供了这种可能，来自建工、控制、软件、能源、环境、材料等多学科背景的科学家与工程师组成的团队为CHIEF的复杂系统提供了新智慧，用交叉学科知识形成合力。

超重力离心机在高速旋转时会产生大量热量，让离心机主机环境迅速升温。为了保证离心机和机载装置的安全，团队设计拥有全球最大法兰直径的真空温控系统，通过抽真空、冰河冷媒、通风冷却的不同组合来带走离心机高速旋转产生的热量，确保离心机能够在高转速下安全平稳运行。

“我们希望通过离心加速度和负载的调控，构建从瞬态到万年时间尺度、从原子级到千米级空间尺度、从常温常压到高温高压等多相介质物质运动的实验环境。”CHIEF首席科学家、中国科学院院士、浙江大学教授陈云敏介绍，CHIEF能够在单次实验中再现岩土体千米尺度演变与灾变、污染物万年历时迁移及获取千种材料成分，进而发现新现象、新理论。

“结合我国大型水轮机等旋转机械制造的成功经验，我们创造性地提出上下两端支撑、三导液压轴承的大容量、高离心加速度长臂的离心机结构体系。” CHIEF总工程师、浙江大学求是特聘教授凌道盛说。此外，CHIEF1300还配备了不平衡力动态调节的能力，可以应对实验装置在实验过程中产生的动态不平衡力，实现自动调节补偿。

动力基础“扛得牢”、离心机“稳得住”、机载装置在实验舱“住得安”，为CHIEF开展更复杂、高品质的动态实验奠定了基础。

CHIEF目前共有18套自主研制的能够再现多物理场极端环境的机载实验装置，其中6台国际首创，12台达国际领先水平，全面支撑起多学科交叉研究。这种试图在高速运转的离心机上开展动态变化、多因素作用的实验，陈云敏院士生动形容，就像是“让孙悟空在离心机里翻筋斗”。

“超重力的世界非常精彩！”陈云敏说，超重力离心模拟与实验装置将致力于构建开放共享的国际前沿科研平台，期待与全球顶尖科研力量与团队开展合作，为全球科学研究的持续进步与创新发展注入动力。

编辑 | 王姝 校读 | 赵琦

责编 | 李伟民 监制 | 尤成勇