中国建设全球最大容量离心机，现已投入运行

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浙江大学主导建设的离心超重力和跨学科实验设施首台主要离心机已在杭州正式投入运行，标志着全球最大容量离心机系统迈出关键一步。这一重大科学基础设施能够创造比地球重力强10到300倍的超重力环境，为科学家提供了在实验室中重现大规模自然过程的革命性工具。该设施的投运不仅填补了中国在超重力实验领域的空白，更为全球科研界在地质学、材料科学、环境工程等多个学科的研究开辟了前所未有的可能性。

这台离心机的核心技术在于其6.4米长的旋转臂系统，该系统位于一个230平方米的圆形地下室内。通过高速旋转驱动附着的实验装置，当离心加速度超过正常重力时，便能产生所需的超重力场。设施首席科学家、中国科学院院士陈云民解释道："我们的目标是通过调节离心加速度和负载来建立研究多相物质运动的实验环境。这些环境将涵盖从短暂时刻到一万年的时间尺度，从原子水平到公里的空间尺度，以及从常温到高温和压力的环境条件。"

超重力技术的核心价值在于其独特的"时空压缩"效应。在传统研究中，科学家往往需要等待数年甚至数十年才能观察到某些缓慢的自然过程，如地质沉积、污染物迁移或材料老化等。而在超重力环境下，这些过程可以被显著加速。例如，在100倍正常重力条件下，研究人员可以使用1米的实验模型来模拟100米的真实世界结构，而通常需要100年才能完成的污染物迁移过程，在超重力环境中仅需3.65天就可以完整观察。

技术突破与工程挑战

建造如此规模的超重力设施面临着巨大的技术挑战。设施总工程师、浙江大学教授凌道生介绍了团队采取的创新解决方案："为确保该设施提供稳定、高质量的超重力环境，满足不同学科的需求，我们采取了一系列措施，包括深挖、低压室和液冷墙技术。"

深挖技术确保了离心机运行时的结构稳定性和安全性。由于超重力实验产生的巨大离心力，传统的地面建筑无法承受如此强大的机械载荷。通过将主要设备安装在深层地下室中，不仅提高了结构的稳定性，还有效隔离了振动对周围环境的影响。

低压室技术的应用解决了高速旋转时的空气阻力问题。在常压环境下，6.4米长的旋转臂高速旋转会产生巨大的空气阻力，不仅影响实验精度，还可能造成设备损坏。通过创建低压环境，大幅减少了空气阻力的影响，确保了实验的准确性和设备的安全运行。

液冷墙技术则是为了解决高强度运行时的散热问题。超重力实验过程中，巨大的机械能会转化为热能，如果不能有效散热，将影响实验精度并可能损害设备。液冷墙系统通过循环冷却液体，有效控制了实验环境的温度，确保了长期稳定运行。

该设施的完整配置包括三台主要离心机、六个实验模块和18台机载设备，形成了一个综合性的超重力实验平台。不同规模的离心机可以满足不同类型实验的需求，而多样化的机载设备则为各个学科的研究提供了专业化的实验工具。

多学科应用前景

离心超重力技术的应用范围极其广泛，涵盖了从基础科学研究到工程技术开发的多个领域。在地质学研究方面，科学家可以利用超重力环境模拟地质演化过程，如沉积层形成、构造运动和地震机制等。这些通常需要数百万年才能完成的地质过程，在超重力实验室中可以在相对较短的时间内重现，为理解地球演化历史提供了宝贵的实验数据。

在环境工程领域，超重力技术为污染治理和环境修复提供了新的研究手段。污染物在土壤和地下水中的迁移扩散是一个缓慢的过程，传统研究方法难以在短时间内获得完整的数据。超重力实验可以加速这些过程，帮助科学家更好地理解污染物的行为规律，开发更有效的治理技术。

材料科学是另一个重要的应用领域。在超重力环境下，材料的制备和加工过程会发生显著变化，可能产生具有特殊性能的新材料。例如，在超重力条件下制备的金属材料可能具有更均匀的微观结构和更优异的机械性能，为航空航天、核能等高技术领域提供新的材料选择。

深海和深地资源开发也是该设施的重要应用方向。通过模拟极端压力和温度条件，研究人员可以更好地理解深海和深地环境中的物理化学过程，为资源开发提供科学依据。这对于中国实施海洋强国战略和保障能源安全具有重要意义。

防灾减灾研究同样受益于超重力技术。地震、滑坡、泥石流等地质灾害的机理复杂，影响因素众多。超重力实验可以在可控条件下重现这些灾害过程，帮助科学家理解其发生机制，开发更准确的预警系统和更有效的防护措施。

国际合作与未来发展

陈云民院士强调了该设施的开放性和国际化发展方向："团队的目标是建立一个开放的世界级研究平台，并期待与来自全球的顶尖科学家合作。"这一表态体现了中国科技界在重大科学基础设施建设中的开放态度和国际视野。

超重力实验技术在全球范围内仍属于前沿领域，只有少数几个国家具备相关能力。中国这一设施的建成，不仅提升了国家在相关领域的科研实力，也为国际科学合作提供了新的平台。通过与国外顶尖研究机构的合作，可以充分发挥设施的科研价值，产生更多高水平的科研成果。

该设施于2019年11月开始建设，历经近六年的建设周期，体现了大型科学基础设施建设的复杂性和技术挑战性。预计到明年年底，包括三台主要离心机在内的完整系统将全面投入运营。届时，这一世界级的超重力实验平台将为全球科学研究提供强有力的技术支撑。

从更广阔的视角看，离心超重力和跨学科实验设施的建成运行代表了中国在大科学装置建设方面的重要进展。这类设施的建设不仅需要雄厚的技术实力和资金投入，更需要多学科协作和长期规划。其成功运行将为中国科技创新体系增添新的重要支撑，为建设科技强国提供有力保障。