Глибоко під містом Ханчжоу інженери нещодавно завершили встановлення масивної обертової машини. Пристрій розташований всередині круглої підземної камери площею 230 квадратних метрів, що знаходиться на глибині 15 метрів під поверхнею. Глибоке підземне розміщення захищає навколишнє середовище від екстремальних вібрацій, які машина виробляє під час роботи.
Обладнання функціонує аналогічно гігантському промисловому циклу віджиму. Воно обертає важкі фізичні моделі з високими швидкостями за допомогою гігантського плеча радіусом 6,4 метра. Вчені використовують цю установку, щоб піддавати фізичні матеріали екстремальним навантаженням і спостерігати за деградацією, що виникає, в контрольованих умовах, пише The Daily Galaxy.
Коли дослідники обертають ці фізичні масштабні моделі на високих швидкостях, вони прискорюють природні процеси, на розгортання яких зазвичай потрібні століття. Машина скорочує часову шкалу природних геологічних явищ до лічених днів.
Подолання колишньої межі потужності в G-тоннах
Машина під назвою CHIEF1900 працює на установці відцентрової гіпергравітації і міждисциплінарних експериментів в Чжецзянському університеті. Побудоване групою Shanghai Electric Nuclear Power Group, пристрій генерує силу до 1900 g-тонн. Стандартна побутова пральна машина виробляє силу близько 2g під час циклу віджимання. CHIEF1900 піддає багатотонні зразки впливу сил, що майже в дві тисячі разів перевищують звичайне тяжіння Землі.
Ця нова установка перевершила попереднього світового рекордсмена серед гіпергравітаційних центрифуг. Протягом багатьох років найпотужнішою машиною була установка на 1200 g-тонн, що експлуатувалася Інженерним корпусом армії США у Віксбурзі, штат Міссісіпі. CHIEF1900 також замінює свого прямого попередника, CHIEF1300, який був введений в експлуатацію раніше на тому ж об'єкті.
Екстремальне тертя і механічний рух, необхідні для досягнення 1900 g-тонн, генерують величезну кількість тепла. Щоб запобігти плавленню внутрішніх компонентів, інженери розробили вакуумну систему охолодження в поєднанні з примусовою вентиляцією повітря. Система включає в себе найбільший діаметр фланця, коли-небудь створений для цього конкретного завдання, щоб об'єднати вакуумне відкачування з лініями льодовикового холодоагенту.
Стиснення фізичного часу за допомогою екстремальної сили
Основне застосування машини CHIEF1900 полягає в скороченні як часу, так і фізичного масштабу в лабораторних експериментах. Коли дослідники поміщають триметрову масштабну модель греблі в камеру обертання при 100g, модель відчуває ті ж рівні внутрішнього напруження, що і повномасштабна 300-метрова структура в реальному світі. Ця маніпуляція масштабом дозволяє інженерам спостерігати потенційні точки руйнування в масивних інфраструктурних проектах, таких як глибоководні платформи і високонапірні гідроелектростанції, ще до початку будівництва.
Гіпергравітаційне середовище також прискорює повільні геологічні рухи. Інженери планують використовувати екстремальні сили, щоб перевірити, як високошвидкісні залізничні колії резонують з навколишнім ґрунтом. Екстремальні швидкості обертання дозволяють вченим точно визначити, коли і де ґрунт не витримає постійної вібрації важких поїздів, що проходять зверху.
Без цієї машини відстеження того, як забруднювачі з глибоких шарів ґрунту мігрують у ґрунтові води, вимагає періодів спостереження, що охоплюють сотні або десятки тисяч років. Усередині обертової камери дослідники конденсують шлях цих забруднювачів всього до 3,65 днів.
Чень Юньмінь, головний вчений установки в Чжецзянському університеті, заявив, що результати дозволяють команді створювати експериментальні середовища тривалістю від мілісекунд до десятків тисяч років при нормальних або екстремальних температурах.
Створюючи такі точні умови, команда розраховує зібрати нові фізичні дані, замість того щоб повністю покладатися на комп'ютерне моделювання.
Майбутні операції в Ханчжоу
Будівництво машини вимагало від розробників створення багатьох компонентів повністю з нуля. Екстремальні робочі швидкості в поєднанні з великою довжиною механічних плечей вивели структурну цілісність стандартних промислових деталей за межі їх міцності.
Підземний майданчик є інвестицією в розмірі 285 мільйонів доларів в інфраструктуру фізичних наук. Схвалений Національною комісією з розвитку та реформ у 2021 році, Центр відцентрової гіпергравітації та міждисциплінарних експериментів включає шість спеціалізованих експериментальних кабін. Ці кабіни зосереджені на різних областях досліджень, таких як проектування схилів і гребель, сейсмічна геотехніка, глибоководна інженерія та геологічні процеси.
Розробники мають намір використовувати лабораторію гіпергравітації як загальну глобальну платформу. Вітчизняні та міжнародні дослідницькі групи будуть бронювати операційний час на машині CHIEF1900 подібно до того, як астрономи резервують час на великих телескопах.
Весь об'єкт включає три основні блоки і 18 бортових пристроїв, що підтримують випробувальні кабіни. Ще два додаткових блоки на майданчику залишаються на стадії будівництва.
"Це дає нам шанс відкрити абсолютно нові явища або теорії", – заявив Чень Юньмінь.
Раніше УНІАН повідомляв, що в надрах Землі вчені знайшли два "острови" розміром з континент.
