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浙江在線1月18日訊（浙江在線記者 曾福泉 通訊員 柯溢能 吳雅蘭）浙江首個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的可行性研究報(bào)告日前獲批，進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段。5年后，一個(gè)與貴州“天眼”、上海光源、合肥“人造太陽”等大科學(xué)裝置同一量級(jí)的國之重器，將浮現(xiàn)在浙江大地上。

這個(gè)“國字號(hào)”大科學(xué)裝置全稱為超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置，由浙江大學(xué)牽頭建設(shè)，組建了以10位院士為核心的科研團(tuán)隊(duì)，浙大陳云敏院士擔(dān)任項(xiàng)目首席科學(xué)家。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)用這個(gè)巨大裝置的英文縮寫給它起了個(gè)名字，叫CHIEF，寓意它成為同類裝置中的翹楚，引領(lǐng)全球科學(xué)家探索超重力科技前沿。

長期以來，缺少國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是浙江創(chuàng)新發(fā)展的一個(gè)突出短板。遠(yuǎn)的如北京、廣州，近的如上海、安徽這些長三角小伙伴，都因高能級(jí)科技平臺(tái)的落戶而崛起一個(gè)個(gè)創(chuàng)新高地，進(jìn)而發(fā)展為科創(chuàng)中心。浙江要有國內(nèi)頂尖、世界一流的重大科學(xué)裝置，已經(jīng)成為創(chuàng)新強(qiáng)省建設(shè)的明確目標(biāo)。

由此，CHIEF的落戶備受期待。它長什么樣？建成后將如何運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)揮哪些作用？國之重器的落戶，對(duì)浙江意味著什么？近日，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的三位重量級(jí)專家——項(xiàng)目首席科學(xué)家陳云敏院士、材料科學(xué)專家張澤院士和地質(zhì)學(xué)家楊樹鋒院士就這些問題接受了記者采訪。

CHIEF長什么樣

“長臂巨人”、一眼“萬年”

幾位專家打了個(gè)比方，CHIEF建成后的樣子，就像一個(gè)長著兩只強(qiáng)有力的長手臂的巨人，一手抓一個(gè)“籃子”，飛快地原地轉(zhuǎn)圈。“籃子”——也就是實(shí)驗(yàn)艙——里面裝著的東西就會(huì)受到超重力場的影響。

我們?nèi)粘８惺艿降闹亓霰环Q為常重力場，重力加速度為1個(gè)g。大于1個(gè)g的就叫作超重力。神舟十一號(hào)航天員陳冬描述過，飛船上升時(shí)，重力加速度達(dá)5.5個(gè)g，這樣的超重力會(huì)讓航天員產(chǎn)生胸悶、呼吸不暢等反應(yīng)，是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

超重力環(huán)境帶來的不尋常效應(yīng)遠(yuǎn)不止于此。它能讓空間變小、時(shí)間變快。比如，科學(xué)家想知道100層樓高的房子對(duì)地基的影響，他們只需要造一層樓高的模型，再將其置于100個(gè)g的超重力作用下，所得的結(jié)果是完全一樣的。又如，大自然在數(shù)百萬年里發(fā)生的地質(zhì)變遷，科學(xué)家在超重力環(huán)境中用幾天就能模擬出來。

“CHIEF的兩臂高速旋轉(zhuǎn)，在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生超重力場。轉(zhuǎn)速越快，超重力場就越強(qiáng)。轉(zhuǎn)臂半徑越大，超重力場就越均勻。”陳云敏院士介紹，CHIEF主體部分由兩臺(tái)離心機(jī)和6座超重力實(shí)驗(yàn)艙構(gòu)成，建成后，離心機(jī)最大容量達(dá)1900g·t（重力加速度·噸），最大離心速度達(dá)1500g，最大負(fù)載超過32噸，將成為世界上容量最大、應(yīng)用范圍最廣的綜合超重力多學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。18臺(tái)機(jī)載裝置中6臺(tái)國際首創(chuàng)、12臺(tái)技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先。

有了超重力效應(yīng)賦予的一眼“千里”、一眼“萬年”的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，許多高難度課題研究成為可能。本設(shè)施設(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。

在邊坡與高壩實(shí)驗(yàn)艙，啟動(dòng)極端氣候與環(huán)境模擬裝置，可以模擬暴雨，52分鐘實(shí)現(xiàn)一年四季濕度變化，像2013年云南鎮(zhèn)雄氣候環(huán)境作用下的大型滑坡這樣的事件就可得到再現(xiàn)。巖土地震工程實(shí)驗(yàn)艙里的三向振動(dòng)臺(tái)能同時(shí)在3個(gè)方向進(jìn)行振動(dòng)，能模擬出汶川地震中的拋射效應(yīng)、蹦床效應(yīng)，推動(dòng)近場地震動(dòng)研究的發(fā)展。深海工程實(shí)驗(yàn)艙里的“油氣開采平臺(tái)”將接受大風(fēng)大浪和海嘯的考驗(yàn)，能研究鉆井平臺(tái)等海洋工程設(shè)施遇到的破壞機(jī)制。地質(zhì)過程實(shí)驗(yàn)艙能夠模擬百公里巖石圈歷時(shí)上百萬年的地質(zhì)過程，再現(xiàn)青藏高原的隆起過程……

陳云敏介紹，“十二五”時(shí)期，浙大團(tuán)隊(duì)就向國家提出了超重力離心機(jī)項(xiàng)目的規(guī)劃建議。項(xiàng)目正式列入《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》后，浙江又積極申報(bào)項(xiàng)目落戶，項(xiàng)目建議書、可行性研究報(bào)告先后獲批。CHIEF建設(shè)地點(diǎn)位于杭州市余杭區(qū)未來科技城，建筑面積34560平方米，建設(shè)周期5年，項(xiàng)目總投資超20億元。

大科學(xué)裝置的研制處處充滿了創(chuàng)新，一切都需要重新摸索?！耙环矫嬉龅絿H領(lǐng)先，一方面又要確保技術(shù)成熟，能順利產(chǎn)出成果?！标愒泼暨@樣闡釋CHIEF建設(shè)的高難度。對(duì)工程建設(shè)而言，光說“原理上行得通”是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須要在技術(shù)上消除所有隱患。國內(nèi)外許多企業(yè)參與建設(shè)這一項(xiàng)目，大量零部件都是為了CHIEF專門設(shè)計(jì)制造的，有一個(gè)不過關(guān)，裝置的科學(xué)目標(biāo)可能就實(shí)現(xiàn)不了。陳云敏帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)埋頭開展預(yù)研工作，在正式開工之前把可能碰到的技術(shù)難題都提出來，目前已經(jīng)列出了48項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

CHIEF能做哪些事

面向國家重大戰(zhàn)略需求

因?yàn)槟軌蚶贸亓ΨN種神奇效應(yīng)，營造日常環(huán)境中不存在的極端物理?xiàng)l件，超重力離心機(jī)被視為一種“革命性的工程工具”。首臺(tái)超重力離心機(jī)于1931年在美國建成，世界上許多發(fā)達(dá)國家和高水平研究機(jī)構(gòu)隨后競相投入建設(shè)超重力實(shí)驗(yàn)裝置。目前世界上容量最大的美國陸軍工程師兵團(tuán)離心機(jī)容量達(dá)到1200g·t。

浙大在超重力研究方面有著深厚基礎(chǔ)，2010年建成了容量400重力加速度·噸、最大150倍重力加速度的超重力離心機(jī)與機(jī)載裝置，稱為“ZJU400”，在巖土體地震液化、固體廢棄物填埋場環(huán)境災(zāi)害防控方面開展了大量實(shí)驗(yàn)，已取得一系列國際先進(jìn)的科研成果。

已經(jīng)有了“ZJU400”，為什么還非建CHIEF不可？科學(xué)家們解釋說，容量對(duì)于超重力離心機(jī)至關(guān)重要，CHIEF瞄準(zhǔn)1900g·t的未來世界最大容量，正是為了開拓科技前沿，解決國家重大戰(zhàn)略需求背后蘊(yùn)藏的亟待探知的科學(xué)問題。

中國已經(jīng)吹響了“向地球深部進(jìn)軍”的號(hào)角，深地開拓科技問題上升到國家戰(zhàn)略高度。楊樹鋒院士說，地球深部蘊(yùn)藏著礦產(chǎn)、油氣資源，如何找到它們，研究其形成規(guī)律，長期缺乏有效的科學(xué)手段。2017年，我國在南海成功試采“可燃冰”，但要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開采，急需攻克千米級(jí)深海地層水合物相變多場相互作用機(jī)制及災(zāi)變效應(yīng)的科學(xué)難題。

研究地球內(nèi)部物質(zhì)的運(yùn)移和演變，涉及時(shí)間跨度長、空間跨度大。“超重力‘壓縮時(shí)空’的效應(yīng)大有用武之地，能幫我們做成多年來一直想做的事?！睏顦滗h說，我國的資源勘探正在向千米級(jí)深地進(jìn)軍，對(duì)于百萬年、數(shù)百公里的地質(zhì)構(gòu)造和成巖成礦過程規(guī)律的研究，將為我們尋找合適的礦產(chǎn)資源提供精準(zhǔn)指導(dǎo)。

新材料研發(fā)是高端制造業(yè)的基礎(chǔ)，合金材料的高通量制備及優(yōu)化篩選，將是我們研發(fā)戰(zhàn)略性新型材料的重要路徑。張澤院士對(duì)此深有感觸。我們多年埋頭攻關(guān)自己的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，很多材料平常狀態(tài)下表現(xiàn)優(yōu)異，制成渦輪葉片高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，性能卻大打折扣?！皽u輪葉片就是在高溫、高離心力加速度的環(huán)境下工作的，我們此前長期缺乏這樣的實(shí)驗(yàn)條件?！睆垵烧f，利用大容量的超重力離心機(jī)，還能夠制備尺寸更大的高通量樣品，幫助我們更快更好地發(fā)現(xiàn)高性能材料。

污染物在地下環(huán)境中如何遷移？科學(xué)家考慮的不是一兩代人的時(shí)間，而是一萬年的尺度。我國大壩數(shù)量居世界之首，一旦潰壩將造成災(zāi)難性后果。邊坡與高壩的防災(zāi)減災(zāi)，急需科學(xué)家來揭示300米級(jí)的高壩潰決和邊坡失穩(wěn)、滑動(dòng)和流滑機(jī)理。我國還是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，發(fā)展高性能的抗震設(shè)計(jì)方法，關(guān)鍵的科學(xué)難題在于探索復(fù)雜場地的地震規(guī)律和巖土體致災(zāi)效應(yīng)。陳云敏說，在這些領(lǐng)域，CHIEF都能發(fā)揮它的“特長”。

浙江為什么需要CHIEF

有了金剛鉆，才能攬瓷器活

國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施著眼于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，它面向國際科技發(fā)展前沿，聚焦我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國家安全戰(zhàn)略性、瓶頸性科技難題。它不僅催生一批世界一流研究成果，其建設(shè)過程還能鍛煉科研隊(duì)伍、研發(fā)關(guān)鍵設(shè)備，培育起能夠生產(chǎn)這些設(shè)備的高技術(shù)企業(yè)。

“有了金剛鉆，才能攬瓷器活。待這樣重量級(jí)的裝置落地，就能做一些別人做不了的大事，就能吸引愿意做大事的人?！睆垵稍菏空f。

環(huán)視長三角地區(qū)，就有上海張江、安徽合肥兩個(gè)綜合性國家科學(xué)中心。在這兩地，國家大科學(xué)裝置密集，匯聚了一批中國最頂尖的研發(fā)機(jī)構(gòu)和研究團(tuán)隊(duì)，有一些領(lǐng)域代表了全球一流水平。抓住科技革命的機(jī)遇，依靠原始創(chuàng)新引領(lǐng)技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)發(fā)展——這是許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)正在踐行的發(fā)展戰(zhàn)略。

不創(chuàng)新不行，創(chuàng)新慢了也不行。要讓創(chuàng)新真正成為浙江發(fā)展最鮮明的時(shí)代特色。CHIEF落戶，將為浙江科技創(chuàng)新發(fā)展提供強(qiáng)大的源頭供給，發(fā)揮重要支撐作用。

同時(shí)，大科學(xué)裝置還是一個(gè)開放的平臺(tái)，可以讓我們?cè)趪H合作與競爭中更具話語權(quán)，是參與國際前沿科技競爭的利器。陳云敏介紹，建成后，25%的機(jī)時(shí)數(shù)用于浙江大學(xué)的各學(xué)科用戶，其余75%的機(jī)時(shí)數(shù)目將用于基礎(chǔ)研究用戶、國際用戶和企業(yè)用戶。項(xiàng)目還將開展國際平行試驗(yàn)，發(fā)布超重力基準(zhǔn)試驗(yàn)，共享重大工程超重力試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建多學(xué)科科普平臺(tái)，面向社會(huì)公眾開放和提供技術(shù)培訓(xùn)。

　　來源：浙江在線

千島湖新聞網(wǎng)　責(zé)任編輯：徐滿萍