浙江在線2月1日訊(浙江在線通訊員 周煒 孫婧宜 記者 章咪佳)記者日前了解到,國(guó)家發(fā)改委正式批復(fù):浙江大學(xué)將牽頭建設(shè)超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,項(xiàng)目選址杭州未來(lái)科技城,這是在浙江省建設(shè)的首個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。
這則消息背后,是這樣一出大戲:5年后,杭州會(huì)出現(xiàn)兩臺(tái)(一組)大家伙,它們占地89畝,和9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)差不多大,總投入將超過(guò)20億元人民幣;它的學(xué)名叫超重力離心機(jī),簡(jiǎn)稱“CHIEF”,正好是“首領(lǐng)”的英文。
CHIEF裝置建成后,將成為全世界容量最大、應(yīng)用范圍最廣的綜合超重力多學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
“首領(lǐng)”主要功能:
壓縮時(shí)空,瞬息萬(wàn)年
CHIEF項(xiàng)目首席科學(xué)家——中國(guó)科學(xué)院院士、浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授陳云敏帶我們?nèi)タ戳艘粋€(gè)現(xiàn)有的超重力離心機(jī),它藏在浙大建工實(shí)驗(yàn)大廳的地底下,是一個(gè)離心加速度達(dá)到150倍重力加速度的超重力離心機(jī)。不過(guò),和未來(lái)的CHIEF相比,它可能是迷你版了。
CHIEF離心機(jī)容量超過(guò)1500重力加速度·噸,最大離心速度達(dá)1500倍重力加速度,最大負(fù)載超過(guò)30噸。
兩臺(tái)主機(jī),一臺(tái)為“高負(fù)載低加速度離心機(jī)”,有效回轉(zhuǎn)半徑10米——也就是一條手臂就有10米長(zhǎng),可搭載16臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置;
另一臺(tái)是“低負(fù)載高加速度離心機(jī)”,有效回轉(zhuǎn)半徑4.2米,可搭載4臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置。
“首領(lǐng)”的原理,源自在地球重力場(chǎng)的作用下,不同密度的物質(zhì)之間發(fā)生著相對(duì)運(yùn)動(dòng)。比如,在重力的驅(qū)動(dòng)下,比較重的鐵和鐵合金逐漸運(yùn)移到地球深部核心,而石英、橄欖石等較輕的巖土體和礦物則逐漸運(yùn)移到地球表層。越往深處,巖土體的密度增大,承重能力也逐步增加。
如果重力強(qiáng)度發(fā)生變化,會(huì)產(chǎn)生很多神奇的效應(yīng)。舉個(gè)例子,科學(xué)家想知道100米高的大壩的失穩(wěn)性狀,只需要造一米高的模型,加上100倍重力加速度的超重力,就能模擬實(shí)際效果。
其次,超重力場(chǎng)增大了不同物質(zhì)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力,從而產(chǎn)生縮時(shí)作用。比如超重力場(chǎng)下的爆氣試驗(yàn),增大了氣泡的運(yùn)動(dòng)速度,加速了相分離。
陳云敏介紹,建成后的CHIEF,將構(gòu)建瞬態(tài)到萬(wàn)年時(shí)間尺度、從原子級(jí)到千米級(jí)空間尺度、從常溫常壓到高溫高壓等多相介質(zhì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,具備單次實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)巖土體千米尺度演變與災(zāi)變、污染物萬(wàn)年歷時(shí)遷移、獲取千種材料成分的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
“該設(shè)施建成后可為深海深地資源開(kāi)發(fā)、防災(zāi)減災(zāi)、廢棄物地下處置、新材料制備等領(lǐng)域的研究提供有力支撐?!标愒泼艚榻B。目前實(shí)驗(yàn)艙所搭載的20多個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中,有6個(gè)為世界首創(chuàng),
簡(jiǎn)單地說(shuō),超重力離心機(jī)的特異功能就是:壓縮時(shí)空,瞬息萬(wàn)年。
邊建設(shè)邊探索
科學(xué)家表示要對(duì)得起良心
在CHIEF項(xiàng)目中,中國(guó)科學(xué)院院士、浙江大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、材料科學(xué)家張澤的角色是材料制備實(shí)驗(yàn)艙的負(fù)責(zé)人。
陳云敏和張澤是浙大兩位出了名的幽默院士,在一起可以說(shuō)相聲。
在介紹了CHIEF團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家后,陳云敏說(shuō):“張澤院士經(jīng)常說(shuō)我操勞,你著什么急呢。呵呵,我是學(xué)土木工程的,比如我造大樓,不能造著試試、倒了就倒了,這是工程和科學(xué)的區(qū)別??茖W(xué)是探索。我們做工程是必須要做好?!?/p>
陳云敏的操勞來(lái)自現(xiàn)實(shí)情況,“目前,超重力設(shè)施的科學(xué)目標(biāo)和工程目標(biāo)已經(jīng)明確,預(yù)算是20億左右,國(guó)家投入如此巨資,如果失敗,科學(xué)家良心上過(guò)不去?!彼f(shuō),“大科學(xué)裝置的要求是技術(shù)成熟、國(guó)際領(lǐng)先,從某種程度上說(shuō),這兩個(gè)要求存在著一定矛盾,凡是科學(xué)前沿的東西,都是未知和不成熟的,這就給我們帶來(lái)非常大的挑戰(zhàn)?!?/p>
目前對(duì)CHIEF團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),最重要的是關(guān)鍵技術(shù)的凝練,它是這個(gè)項(xiàng)目能否成功的關(guān)鍵。
“我們一共凝練了54項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),接下來(lái)要一項(xiàng)一項(xiàng)要進(jìn)行可行性論證,邀請(qǐng)最好的專家前來(lái)論證。”
但是,即使專家認(rèn)為這個(gè)是可以實(shí)現(xiàn)的,也不能百分百保證實(shí)現(xiàn),因?yàn)橄嚓P(guān)的實(shí)驗(yàn)在常重力下實(shí)現(xiàn),可放在1500倍重力加速度下會(huì)表現(xiàn)如何,誰(shuí)也不知道。
CHIEF一共有六座實(shí)驗(yàn)艙,既有高新技術(shù)、高新材料方面的研究,也有非常基礎(chǔ)性的重大的科學(xué)探索。
“比如說(shuō)我們有一個(gè)設(shè)計(jì)方案,關(guān)于南海的可燃冰開(kāi)采,這個(gè)方案不能直接到海上去做實(shí)驗(yàn),那樣做代價(jià)是非常高的。”
所以CHIEF的使命就是進(jìn)行重大工程的設(shè)計(jì)、研究和驗(yàn)證?!拔覀兦懊嫠膫€(gè)艙,邊坡與高壩、巖土地震工程、深海工程、深地工程主要是圍繞著我們國(guó)家的重大工程,設(shè)計(jì)是圍繞著我們國(guó)家建設(shè)的工程難題和需求來(lái)的?!标愒泼粽f(shuō),“比如說(shuō)大壩,我國(guó)的壩是世界上最高的,那我們就要重現(xiàn)大壩在極端情況下的潰決。300米級(jí)的高壩,它會(huì)受到哪些因素影響?它為什么會(huì)潰決?那研究清楚了就會(huì)提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)技術(shù)?!?/p>
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正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、天眼
都是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施
國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是提升人類探索未知世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、實(shí)現(xiàn)科技變革能力的大型復(fù)雜科學(xué)研究裝置或系統(tǒng),是推動(dòng)國(guó)際科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的國(guó)之重器。它面向國(guó)際科技發(fā)展前言,聚焦我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全戰(zhàn)略性、瓶頸性科技難題,兼具科學(xué)研究與工程建設(shè)雙重屬性。
近年來(lái),我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得顯著進(jìn)展,北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、上海光源、天眼FAST射電望遠(yuǎn)鏡等一批設(shè)施全球領(lǐng)先。
“十三五”期間,我國(guó)將啟動(dòng)建設(shè)10個(gè)優(yōu)先布局項(xiàng)目。浙江大學(xué)牽頭的超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置為其中之一。
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