Китайські інженери запустили один із найамбітніших наукових проєктів сучасності – підземну гіперґравітаційну центрифугу CHIEF1900, здатну створювати навантаження до 1 900 g. Це рекорд не лише для Китаю, а й для всього світу: нова установка істотно перевершує попередні розробки й відкриває можливість моделювати процеси, що в реальності тривають століттями, за лічені години.
Що таке CHIEF1900 і хто його створив
Гіперґравітаційна установка CHIEF1900 є частиною масштабного наукового комплексу Centrifugal Hypergravity and Interdisciplinary Experiment Facility (CHIEF), який розгортається в Китаї як міждисциплінарний центр досліджень. Проєкт реалізує компанія Shanghai Electric Nuclear Power Group у співпраці з провідними університетами країни.
Сама назва CHIEF1900 вказує на її головну характеристику – здатність створювати навантаження до 1 900 g-тонн. Це умовна величина, яка описує поєднання маси зразка і прискорення, що на нього діє, та дає змогу моделювати надзвичайно інтенсивні гравітаційні поля. Новий комплекс перевершує попередню установку CHIEF1300 приблизно на 46%, що робить його одним з найпотужніших гіперґравітаційних приладів у світі.
Головним науковим керівником проєкту виступає професор Чень Юньмін із Чжецзянського університету – одного з найстаріших і найпрестижніших вищих навчальних закладів Китаю, розташованого в місті Ханчжоу. У розмові з виданням South China Morning Post він пояснив, що команда прагне створювати експериментальні умови, які охоплюють діапазон від мілісекунд до десятків тисяч років, а також від атомного рівня до кілометрових масштабів, причому як за нормальних, так і за екстремальних температур і тисків. На думку вченого, це відкриває змогу спостерігати явища, які раніше були просто недосяжними для лабораторних умов, і навіть формувати нові фізичні теорії.
Як гіперґравітація стискає час і простір для науки
Принцип роботи таких центрифуг ґрунтується на тому, що об’єкт, який обертається з дуже високою швидкістю по колу, зазнає значно більшого ефективного прискорення, ніж звичайне земне тяжіння. Коли дослідники збільшують це прискорення в десятки, сотні або навіть тисячі разів, вони можуть ніби «стиснути» час і простір у масштабах експерименту.
Наприклад, процеси, пов’язані з осіданням ґрунтів, деформацією дамб або повзучістю матеріалів, у природних умовах розгортаються роками чи десятиліттями. В умовах гіперґравітації можна відтворити еквівалент такого навантаження за години або дні. Так само моделі гірських масивів, схилів чи фундаментів споруд під дією підсиленої гравітації поводяться так, як реальні об’єкти впродовж усього строку їх експлуатації.
Від дамб до ядерних сховищ: що саме вивчатимуть
Як попередня, так і нова центрифуга CHIEF створені для того, щоб відпрацьовувати сценарії, які у звичайних умовах практично неможливо перевірити. Моделі будівель, мостів, дамб чи підземних сховищ розміщують у спеціальних контейнерах і піддають надпотужним прискоренням, фіксуючи всі деформації та пошкодження.
Такі експерименти дають змогу:
- оцінювати стійкість великих гідротехнічних споруд – насамперед дамб і водосховищ, від яких залежить безпека цілих регіонів;
- вивчати можливі сценарії руйнувань під час землетрусів, зокрема в сейсмічно активних зонах, де навіть невелика помилка проєктування може коштувати тисяч життів;
- моделювати зсуви, обвали й інші гідрогеологічні процеси, що особливо важливо для гірських районів і територій зі складною геологічною будовою;
- перевіряти довгострокову надійність сховищ ядерних відходів, де мова йде про безпеку на проміжку в сотні й тисячі років;
- досліджувати поведінку нових матеріалів і конструкцій у тривалому навантаженні, перш ніж запроваджувати їх у реальних проєктах.
Саме завдяки цьому гіперґравітаційні комплекси поступово стають інструментом не лише академічної науки, а й прикладної інженерії. Вони допомагають ухвалювати обґрунтовані рішення під час будівництва великих інфраструктурних проєктів – від швидкісних магістралей до електростанцій.
CHIEF1300: попередник-рекордсмен
Проєкт CHIEF уперше голосно заявив про себе у 2024 році, коли китайські науковці представили його масштаб і плани розвитку. Тоді ще йшлося про підготовчий етап: будувалися корпуси, монтувалося обладнання, відпрацьовувалися системи безпеки.
У вересні 2025 року в експлуатацію ввели центрифугу CHIEF1300. Вона вже тоді вважалася однією з найпотужніших установок у світі, здатною забезпечити навантаження до 1 300 g-тонн. На ній відпрацьовували перші серії дослідів, що дали змогу перевірити методики вимірювання та моделювання, а також сформувати базу даних для подальших досліджень.
Тепер, із запуском CHIEF1900, попередня машина частково відходить на другий план, однак залишається важливою частиною комплексу: менш потужні, але численні за кількістю експерименти зручно виконувати саме на ній, тоді як нову установку планують використовувати для найскладніших і найдорожчих дослідів.
Підземне розташування та технічні виклики
CHIEF1900 змонтовано на глибині близько 15 метрів під землею – безпосередньо під кампусом Чжецзянського університету в Ханчжоу. Це місто на сході Китаю відоме не лише швидким розвитком високих технологій і статусом одного з економічних центрів країни, а й мальовничим Західним озером, внесеним до списку світової спадщини ЮНЕСКО. Сьогодні до традиційних туристичних образів Ханчжоу додається ще й репутація наукового осередку з установками, що працюють на межі сучасної техніки.
Розташування центрифуги під землею – не дизайнерська примха, а вимога безпеки та точності: під час роботи такі установки створюють істотні вібрації, які могли б впливати на довколишні будівлі й обладнання, якби комплекс був на поверхні. Ґрунтовий масив діє як природний демпфер, поглинаючи коливання й ізолюючи зовнішній простір від впливу машини.
Ще одна складність – значне теплове виділення під час роботи центрифуги. За високих швидкостей обертання механічні втрати енергії перетворюються на тепло, здатне пошкодити обладнання або викривити результати дослідів. Щоб уникнути цього, інженери застосували вакуумну систему охолодження та циркуляції повітря: частину блока ізолюють від зовнішнього повітря, зменшуючи опір, а спеціальні контури відводять тепло й підтримують стабільну температуру.
Фінансування та міжнародні амбіції
Будівництво гіперґравітаційного комплексу обійшлося приблизно у 285 мільйонів доларів США. Для наукових інфраструктурних проєктів такого масштабу це значні, але не безпрецедентні вкладення: подібні кошти витрачають на великі колайдери, обсерваторії або космічні місії. У випадку CHIEF1900 йдеться про створення лабораторії, яка може працювати десятиліттями, обслуговуючи як національні, так і міжнародні проєкти.
Китайська сторона не приховує, що комплекс позиціюється як осередок глобальних досліджень. Команда Ченя Юньміна запрошує науковців з усього світу використовувати можливості нової установки. Для багатьох дослідницьких груп це шанс отримати доступ до гіперґравітаційних експериментів, які вони не можуть виконати у своїх країнах через брак відповідної інфраструктури.
Що далі: запуск експериментів
Попри те що монтаж CHIEF1900 вже завершено, повноцінні досліди на установці ще не розпочалися. Наразі тривають заключні етапи налаштування, перевірки систем безпеки й тестування обладнання. Такі процедури є критично важливими для складних інженерних споруд із надвисокими навантаженнями: навіть незначна помилка на цьому етапі може призвести до аварії або неточних вимірювань.
Очікується, що найближчим часом центрифуга вийде на робочий режим. Після цього дослідники зможуть проводити серії експериментів, покликаних дати відповіді на запитання, які сьогодні турбують і інженерів, і геофізиків, і фахівців з ядерної безпеки. У перспективі гіперґравітаційний комплекс у Ханчжоу може стати одним із важливих наукових центрів, де моделюють майбутнє великих інфраструктурних проєктів та оцінюють їхню довготривалу безпеку.
