一眼万年一步千里 杭州正在试验“时空压缩机”

杭州超重力场项目鸟瞰图 余杭区融媒体中心供图

哪吒踏上风火轮，足下生风，可日行万里。杭州也有一“法宝”，能压缩时空，一步可行千里。这便是杭州正在建设的杭州超重力场项目。

杭州超重力场项目，即“超重力离心模拟与实验装置”，由浙江大学牵头建设，位于杭州未来科技城，目前，土建建设已经进入尾声，能产生超重力场的模型机也已经进入空载调试阶段，计划下个月进入带载调试阶段。调试成功后，设备就将正式投入使用。

杭州超重力场如何实现“一眼可望万年、一步可行千里”？近日，橙柿互动“寻龙小队”登门，一探究竟。

超重力是如何形成的？

杭州超重力场项目是个大家伙，占地89亩，总建筑面积约34560平方米，相当于9个足球场大小，将建成3台超重力离心机、6座实验舱的18台机载装置以及实验大楼、110千伏变电站、数据中心及智慧实验园区、温控分系统等配套设施。

3台超重力离心机——模型机、重载机和高速机，是项目的“镇馆之宝”，都位于超重力实验大楼，它们是产生超重力的核心设备。

超重力是如何形成的？

浙江大学超重力研究中心实验师王荣做“导游”，带着我们走进实验大楼，打开了一扇通往未来的大门。

刚走进超重力实验大楼的大门，眼前所见，都是高科技设备。在这个“有墙的工地”里，“住”着各种重型设备。坐上电梯，我们前往离心机所在的地下室，有一种在电影《流浪地球》里坐太空电梯的错觉，仿佛下一秒，就要被送到未来世界。

电梯门打开，眼前是一扇巨型大门，门后是一个占地约230平方米的圆形地下室。在这个偌大的地下室里，只有一台占据了整个房间的巨型机器，从外观上看，就像是一个“巨型天平”。

“这就是模型机了，看起来就像一个巨人。”王荣说，“模型机的转臂半径长7米，工作的时候，就像巨人用两只手臂拎着两个大吊篮飞速旋转，可产生300倍的超重力。”

离心机通过高速旋转来产生离心力。物体在旋转时，由于惯性作用产生的力量会将物体向外推。当旋转速度达到一定的程度时，离心力的大小就能远远超过地球的常规重力，从而形成超重力环境。

“出于安全考虑，离心机都放置在地下室，因为高速旋转时会产生极高的热量，运行1小时，将升温到100℃。”王荣说，“这个房间里的布置看起来很简单，却配备了各种先进的冷却系统。”

按照计划，3月，模型机将进入带载调试阶段；4月，重载机和高速机陆续进场安装。调试成功后，设备就能正式投入使用了。

三台离心机各有特点：模型机像一辆皮卡，综合性能强；重载机像一辆卡车，能装载更重的重量；高速机则像一辆跑车，性能最优越，转速最快，可产生1500倍的超重力。

到底什么是超重力？

科学家们把我们在地球上承受的正常重力称作常重力，用1g（重力加速度单位）来表示，超过这个重力就叫超重力。比如，航天员乘坐火箭飞离地球时，会受到5个g的超重力，相当于承受了5个自己的重量。

除了产生的超重力外，离心机还有一个重要单位——“g·t”，在超重力领域中代表“重力加速度乘以吨”，通常用于表示离心机的容量。

“目前，世界上容量最大的离心机在美国，容量为1200g·t。而杭州超重力实验大楼的这台模型机的容量是1300g·t，已经打破了世界纪录。等重载机建设完成后，这一纪录将突破至1900g·t。”王荣介绍。

如何实现一眼万年、一步千里？

在超重力环境下，科研人员可以模拟“一眼万年”或者“一步千里”的时空压缩。

是不是相当于“穿越时空”？

“这其实是大家的误解。”王荣解释，用专业术语来讲，超重力实验能实现“缩尺”和“缩时”。

所谓“缩尺”，是指可以缩小实验对象的尺寸，用最小的研究成本获得所需要的性能数据。

比如，某个实验需要模拟深海从海平面到1000米处的水压环境，按照传统方法，需要建设千米实验水槽，不仅成本高，而且难以实现。然而，借助超重力离心机，只需1米高的水柱模型，通过对其施加1000倍重力，效果就和真实深海一样，能节省大量的人力和物力。

所谓“缩时”，指的是加速物质运移的过程，减少其发生的时间。

比如，要研究地球深处的某种物质在重力影响下产生的变化，如果放到自然界，这种变化过程可能需要持续成百上千年才会发生，但在超重力环境下，就能加快它的变化时间，不用等上成百上千年了。

为了帮助我们理解，王荣又举了一个简单的例子，“要沉淀分离一杯浑浊的泥水，在自然环境中，需要1天的时间，在超重力离心机上，1分钟就能实现泥是泥、水是水。”

在超重力环境下，还能做许多事——能测试不同地基抗震的性能，为建筑物和土石坝的地基抗震设计提供数据支持；能低成本模拟深海环境，研究天然气水合物（可燃冰）的开采方法；能模拟核废料在地下的迁移过程，帮助评估其对环境污染的长期影响，从而制定有效的环境保护策略……

“预计到2026年，杭州超重力场将完全建成投用。到时候，将成为世界容量最大、实验能力最强的多学科超重力实验设施，对国内在化学工程、生命科学等领域加速地质研究、优化工程设计、推动新材料开发等都具有重要意义。”王荣说。