压缩时空 重现自然演变过程——探访超重力离心模拟与实验装置
科技日报·2026-02-10 10:27

项目进展与里程碑 - 国家重大科技基础设施超重力离心模拟与实验装置(CHIEF)建设迎来关键节点,其核心主机超重力重载机(CHIEF1900)和高速机(CHIEF1500)正在进行最后安装,即将进入调试阶段,标志着装置即将全面建成投用 [1] - 装置由3台离心机主机及18套机载装置组成,其首台主机模型机(CHIEF1300)已于2025年9月投入运行并开展实验 [1] - 自CHIEF1300投入运行以来,已吸引全球科研机构前来合作,任务排期至2026年11月 [8] 技术性能与全球地位 - CHIEF的3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、功能最强的多学科超重力实验平台 [3] - CHIEF1300的综合性能指标达到1300g·t(重力加速度·吨),位居世界前列,其双臂长6.4米,两端悬挂8吨吊篮,可模拟10g至300g的超重力环境 [2] - 团队自主研制的18套机载实验装置中,6套为国际首创,12套达国际领先水平 [7] 核心功能与应用价值 - 装置能够模拟超过地球重力千百倍的“超重力场”,通过压缩时空,在短时间内模拟出长历时、大尺度的自然演变与工程过程 [1] - 该装置是重大工程防灾减灾、深地深海资源开发及地质过程研究等领域不可或缺的科研利器,为解决岩土灾变、深海勘探、材料研制等重大工程难题提供前所未有的研究手段 [1][3] - 装置构建了从原子尺度到千米尺度、从瞬间变化到万年历程的多维实验环境,能在单次实验中再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 [3][7] 关键技术创新与突破 - 团队攻克了超重力离心机在高速旋转时产生巨大热量的难题,研制了全球最大法兰直径的真空温控系统,通过多重冷却技术组合解决了高热负荷下的温控难题 [4] - 团队创造性地提出“上下两端支撑+三导液压轴承”的结构体系,成功破解了大容量、高离心加速度长臂离心机的稳定性难题,将上下支点的偏离误差控制在0.05毫米内 [5] - CHIEF1300配备了不平衡力动态调节的能力,可以应对实验过程中产生的动态不平衡力,实现自动调节补偿 [5] - 项目共实现了48项关键技术的突破与取得了80余项专利 [6] 具体应用场景与实验装置 - 深海高压温控实验装置首次在离心机上模拟了可燃冰的开采过程,可模拟最深2000米的压力与温度环境,结合20兆帕高压与200g超重力,仅用1米高模型即可模拟200米深的沉积层 [7] - 其他机载装置功能多样,例如造波造啸装置能高精度模拟极端海洋环境,超重力振动台可揭示9度烈度地震下百米级复杂场地的灾变规律 [7] - 这些装置支撑着边坡与高坝、岩土地震工程、深海深地工程、地质过程等六大领域的科学研究 [7] 战略意义与行业影响 - CHIEF刷新了世界超重力离心机的容量纪录,意味着突破新的物理极限,将引领我国超重力科技步入国际前列 [8] - 该国之重器将为重大工程研发、资源开发与前沿科学提供关键支撑 [8] - 装置的建设初心在于将现实中难以复现的场景“搬进”实验舱,以验证新技术、探索新规律,应对我国在防灾减灾、能源开发等领域面临的大尺度、长周期科学挑战 [3]

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