До обвалення гігантського радіотелескопа «Аресібо» в Пуерто-Рико 4 роки тому призвели ураган «Марія», повзучість цинку, і феномен, виявлений радянськими вченими ще 1963 року. Такого висновку дійшли автори звіту, які досліджували причини обвалення.
1 грудня 2020 року стало чорним днем у світовій спостережній астрономії, коли обвалилася конструкція одного з найзнаменитіших телескопів у світі – радіообсерваторії «Аресібо» в Пуерто-Рико. Телескоп, за допомогою якого зроблено чимало фундаментальних відкриттів у всесвіті, надсилали послання позаземним цивілізаціям, який закарбували в низці культових фільмів, припинив своє існування після того, як на його дзеркало через троси, що луснули, звалилася 900-тонна конструкція приймача.
Обвалення не сталося раптово – тривожні ознаки почали з’являтися задовго до грудня. Так, 10 серпня 2020 року вискочив із гнізда один із 18 тросів завтовшки 8 сантиметрів, що підтримують конструкцію приймача, яка висить. Через 3 місяці обірвався другий трос, після чого Національний науковий фонд США (NSF) оголосив про неможливість врятувати інструмент, а ще за деякий час приймач впав на дзеркало телескопа.
Одразу після обвалення фахівці почали ставити собі питання – чому впала конструкція, яка зуміла простояти десятиліття, витримати не один землетрус і ураган. Тоді серед можливих причин вказували конструкторські помилки, проблеми в обслуговуванні та тропічні умови, що прискорюють корозію металу.
Майже через 4 роки Національні академії наук, інженерії та медицини США опублікували доповідь із висновками про причини обвалення.
Експерти дійшли висновку, що ключову роль у деградації конструкцій телескопа зіграв ураган «Марія», яких пронісся над Пуерто-Рико у вересні 2017 року. Другою причиною стала повзучість цинку – металу, який десятиліттями утримував багатожильні троси в гніздах кріплення.
«Комітет встановив, що 39-місячний ланцюжок відмов розпочався 20 вересня 2017 року з урагану «Марія» і призвів до обвалення телескопа», – ідеться у звіті.
Експерти дійшли висновку, що перевірками було виявлено невелике (приблизно пів дюйма) витискування тросів зі своїх гнізд і до урагану «Марія», однак за час після урагану цей параметр став сягати півтора дюйма, проте інженери, які проводили перевірки, не били на сполох. «Насторожує відсутність задокументованих побоювань найнятих інженерів щодо несуттєвості виходу тросів або щодо небезпечних чинників у період між ураганом «Марія» 2017 року та обвалом», – йдеться у звіті.
Учені встановили, що до поступового вивалювання тросів із гнізд призвела «повзучість» цинку, за допомогою якого металеві жили кріпилися в гніздах. Щоб закріпити багатожильний трос, ще під час будівництва телескопа його просовували в металеве гніздо, розплітали там і заливали розплавленим цинком, який мав утримувати трос у такому кріпленні десятиліттями. При цьому навіть виявлені незадовго до аварії порушення конструкції не викликали у перевіряльників занепокоєння, оскільки троси залишалися під навантаженням, у 2 рази меншим за розрахункове максимальне.
«Гнізда поступово втрачали критичну кількість своїх кріплень жил внаслідок повзучості цинку – процесу, за якого цинк повільно деформується під час навантаження, удвічі меншого за номінальну напругу», – ідеться у звіті. Хоча автори доповіді погодилися з висновками сторонніх експертів про повзучість цинку як причину обвалення, головне питання, на яке не було дано точної відповіді, – «Чому таке надмірна повзучість відбулася при такому низькому навантаженні?».
Експертів здивував той факт, що такі кріплення не унікальні, їх використовують у різних тросових конструкціях понад сто років, і про подібні відмови «ніколи не повідомлялося». Ба більше, у кріпленні тросів на телескопі «Аресібо» не було майже нічого унікального – тип, розміри тросів та їхні кріплення використовували під час будівництва в 60-ті роки та під час реконструкції в 90-ті, їх обирали за каталогами, їх було перевірено десятиліттями безвідмовної служби.
«Єдина гіпотеза, розроблена комітетом, яка може пояснити побачену картину і граничні ефекти прискореної повзучості цинку – ефект електропластичності», – ідеться в доповіді. У 1963 році радянські вчені Троїцький і Ліхтман показали, що імпульси електричного струму зменшують напругу, необхідну для початку деформації металів, зокрема цинку. Трохи раніше, в 1959 році подібний ефект американський учений Меклін описав на кристалах кухонної солі.
Вчені припускають, що причиною виникнення електропластичності цинку могли бути унікальні електромагнітні умови, в яких перебувала вся конструкція телескопа, і троси, що підтримують. «Конкретно – кабелі телескопа «Аресібо» були підвішені вздовж променів найпотужнішого радіопередавача на Землі. Телескоп «Аресібо» мав два високопотужні радарні випромінювачі, один на частоті 430 МГц, другий – 2380 МГц», – йдеться у звіті.
Інакше кажучи, струм міг індукуватися в багатожильних тросах потужними електромагнітними хвилями самого телескопа, що призводило до ослаблення тросів у гніздах, припускають автори доповіді.