مدينة هانغتشو تفتتح آلات قادرة على محاكاة آلاف السنين في لحظات قليلة.
لا يقتصر التنافس على التفوق التكنولوجي على الرقائق الإلكترونية أو الذكاء الاصطناعي فحسب، بل يشمل أيضاً الفيزياء البحتة – تلك الفيزياء الثقيلة، المكونة من أطنان من الفولاذ وقوى جاذبية هائلة. وقد حققت الصين للتو إنجازاً جديداً في هذا المجال، متجاوزةً رقمها القياسي في أبحاث الجاذبية الفائقة .
يُطلق عليه اسم CHIEF1900 ، وهو جهاز طرد مركزي عملاق بنته مجموعة شنغهاي للطاقة النووية الكهربائية ، وتم تسليمه إلى جامعة تشجيانغ في 22 ديسمبر. إنه ليس مجرد أداة مختبرية بسيطة، بل هو جهاز هندسي متطور مصمم "لضغط المكان والزمان"، مما يسمح للباحثين بإعادة تمثيل أحداث كارثية مثل انهيار السدود أو الزلازل المدمرة داخل بيئة محكمة وفي وقت قصير.
رقم قياسي عالمي جديد: وداعاً للهيمنة الأمريكية
حتى وقت قريب، كان الرقم القياسي لهذا النوع من البنية التحتية مسجلاً باسم فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي، من خلال منشأة تقع في فيكسبيرغ، ميسيسيبي، قادرة على توليد ما يقارب 1200 طن متري. أما الآن، فقد أصبح هذا الرقم القياسي من الماضي البعيد.
لقد تفوقت الصين بالفعل على الأمريكيين بصاروخ CHIEF1300 (الذي دخل الخدمة منذ سبتمبر)، ولكن مع وصول صاروخ CHIEF1900 أصبحت الفجوة محرجة لواشنطن.
إليكم الأرقام المهمة:
- تبلغ السعة 1900 طن متري .
- تجمع وحدة القياس هذه بين التسارع الجاذبي ( g ) وكتلة العينة بالطن.
- ولتقديم مقارنة مفهومة للجميع: نادراً ما تتجاوز قوة الغسالة المنزلية العادية 2 غرام-طن خلال دورة العصر. أما هنا، فنحن نتحدث عن قوى أكبر بألف مرة تقريباً عند تطبيقها على أحمال ضخمة.
تغطية لجهاز الطرد المركزي الصيني العملاق
ضغط الزمن: الفيزياء في خدمة الهندسة
لكن ما هو الغرض العملي والاقتصادي لمثل هذه الآلة؟ المبدأ رائع وعملي للغاية. جميع الأجسام على الأرض تخضع للجاذبية. من خلال توليد قوة طرد مركزي أكبر بمئات أو آلاف المرات من قوة الأرض، تستطيع آلات مثل CHIEF محاكاة عمليات في غضون ساعات قليلة، بينما تستغرق في الطبيعة عقودًا أو آلاف السنين .
أوضح البروفيسور تشين يونمين، العالم الرئيسي للمشروع، المفهوم بوضوح: "نهدف إلى إنشاء بيئات تجريبية تمتد من أجزاء من الثانية إلى عشرات الآلاف من السنين".
إليك كيفية عمل "الضغط":
- السدود والبنية التحتية: لاختبار استقرار سد بارتفاع 300 متر، لا داعي لانتظار زلزال حقيقي أو بناء سد حقيقي ثم هدمه. يقوم العلماء ببناء نموذج مصغر بطول ثلاثة أمتار وتدويره بقوة 100 ضعف قوة الجاذبية الأرضية. هذا يحاكي تمامًا مستوى الإجهاد الهيكلي الذي سيتعرض له السد الحقيقي في الواقع.
- انتقال الملوثات: هل تريد معرفة كيف ستخترق مادة سامة التربة على مدى الألف عام القادمة؟ لا داعي للانتظار حتى عام 3025. تعمل عملية الطرد المركزي على تسريع العملية الفيزيائية لهجرة السوائل عبر التربة.
هيكل ضخم تحت الأرض
إن مشروع CHIEF ( مرفق التجارب متعددة التخصصات في مجال الجاذبية الفائقة الطاردة المركزية ) ليس مجرد آلة مخزنة في مستودع، بل هو بنية تحتية وطنية استراتيجية، تمت الموافقة عليه في عام 2021 بميزانية قدرها ملياري يوان (حوالي 285 مليون دولار أو 260 مليون يورو). ويُظهر هذا المبلغ الضخم كيف تستغل بكين الإنفاق العام لدفع عجلة التقدم التكنولوجي.
يقع المختبر بأكمله على عمق 15 متراً تحت الأرض . هذا الاختيار ليس بدافع السرية – أو على الأقل ليس فقط – بل بدافع قوانين الفيزياء: فمن الضروري تقليل الاهتزازات وضمان استقرار التشغيل عند تدوير أطنان من المواد بسرعات تفوق سرعة الصوت.
دفعت أعمال البناء المهندسين الصينيين إلى خوض غمار تحديات غير مسبوقة. فعلى سبيل المثال، كانت التحديات الحرارية هائلة. إذ أن احتكاك الهواء عند تلك السرعات كان كفيلاً بتوليد حرارة كافية لإذابة النظام. فما الحل؟ نظام تحكم حراري قائم على الفراغ، يستخدم أكبر قطر شفة في العالم، ويجمع بين مضخات الفراغ، ومبرد جليدي، وتهوية قسرية.
جهاز الطرد المركزي في فيكسبيرغ، الذي يستخدمه فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي
التطبيقات: من المدنية إلى العسكرية
على الرغم من أن جامعة تشجيانغ تُكثر الحديث عن "الكوارث الطبيعية" و"السدود"، إلا أنه من السذاجة تجاهل الإمكانات المزدوجة (المدنية والعسكرية) لهذه التقنية. فالجاذبية الفائقة ضرورية لـ:
- هندسة أعماق البحار: محاكاة الضغوط الشديدة في الأعماق لاختبار الغواصات والطائرات بدون طيار والبنية التحتية لاستخراج الموارد (الغاز والمعادن النادرة).
- الفضاء الجوي: اختبار المواد التي يجب أن تتحمل إعادة الدخول إلى الغلاف الجوي أو التسارع الشديد (الصواريخ).
- الجيولوجيا والزلازل: فهم كيفية تفاعل الصفائح التكتونية أو التربة مع الأحداث الزلزالية العنيفة.
- المواد الجديدة: ابتكار سبائك أو مركبات لا يمكن أن تتشكل إلا تحت ضغوط الجاذبية المحاكاة، والتي يستحيل الحصول عليها في ظل الظروف القياسية.
جدول المقارنة: سيادة التنين
لفهم القفزة التكنولوجية، إليكم مقارنة سريعة بين الهياكل القائمة:
| نبات | قرية | السعة (غ-طن) | ولاية |
| CHIEF1900 | الصين | 1900 | قيد التركيب (2025) |
| CHIEF1300 | الصين | 1300 | جاهز للتشغيل (2024) |
| فيلق الجيش الأمريكي | الولايات المتحدة الأمريكية | حوالي 1200 | تشغيلي (سجل قديم) |
| غسالة ملابس منزلية | عالم | ~2 | التشغيل |
نهج بكين الكينزي
بينما ننشغل في أوروبا بميثاق الاستقرار، تستخدم الصين ميزانيتها العامة لإنشاء "موارد عامة" للبحوث ستكون متاحة أيضاً للصناعة. في الواقع، صُمم مجمع CHIEF للاستخدام من قبل الجامعات ومعاهد البحوث والصناعات، المحلية والأجنبية على حد سواء.
يُعدّ هذا مثالاً كلاسيكياً على كيفية قيام الدولة بدور رائد أعمال في المقام الأول، حيث تتحمل مخاطر استثمارات ضخمة (276.5 مليون دولار) لإنشاء بنية تحتية تُوفر مزايا تنافسية للبلاد بأكملها لعقود قادمة. فمن الطاقة المتجددة (الطاقة الحرارية الأرضية العميقة) إلى الأمن القومي والوقاية من الكوارث، يُتوقع أن يكون العائد على الاستثمار هائلاً.
الخلاصة: جرس إنذار
يُعدّ تركيب نظام CHIEF1900 دليلاً إضافياً على تحوّل مركز ثقل العلوم التطبيقية شرقاً. فقدرة الصين على "التلاعب" بالجاذبية تُمكّنها من اختبار المستقبل قبل وقوعه. سواءً أكان الأمر يتعلق بمعرفة مدى صمود سدّ ما لخمسين عاماً، أو قدرة طائرة عسكرية مسيّرة جديدة على تحمّل مناورات مستحيلة، فإن بكين تمتلك الآن أقوى أداة في العالم لاكتشاف ذلك. أما الغرب؟ في الوقت الراهن، كما يقول.
أسئلة وأجوبة
كيف تعمل أجهزة الطرد المركزي على "ضغط الوقت"؟
هذا ليس خيالًا علميًا ولا سفرًا عبر الزمن على غرار فيلم "العودة إلى المستقبل". إنها مسألة قوانين التناسب الفيزيائي. فبزيادة قوة الجاذبية (عن طريق قوة الطرد المركزي) على نموذج مصغر، تتسارع العمليات الفيزيائية مثل الترسيب، وترشيح السوائل، وإجهاد المواد. ما يستغرق سنوات ليحدث في الطبيعة عند جاذبية الأرض (1g)، يحدث في دقائق أو ساعات عند جاذبية 100g أو 1000g، مع الحفاظ على المصداقية العلمية للبيانات المُجمعة.
ما هي الآثار العسكرية لهذه التقنية؟
على الرغم من تصنيفها كمنشأة مدنية، إلا أن الجاذبية الفائقة تُعدّ بالغة الأهمية لقطاع الدفاع. فهي تُتيح اختبار مكونات الصواريخ فرط الصوتية، ومقاومة الرؤوس الحربية لدخول الغلاف الجوي، ومتانة المخابئ تحت الأرض أو تحت الماء تحت ضغط عالٍ. وبفضل هذه المنشأة، الأقوى في العالم، تستطيع الصين اختبار مواد مركبة جديدة لصناعة الدفاع بمستوى من اختبارات الإجهاد لا تستطيع الولايات المتحدة، حاليًا، محاكاته بنفس الكثافة في المختبر.
لماذا كان من الضروري بناء المصنع تحت الأرض؟
الاستقرار هو الأساس. آلة تدور أطنانًا من المواد بسرعات تولد قوة 1900 ضعف قوة الجاذبية الأرضية تُحدث اهتزازات هائلة وطاقة حركية هائلة. لو كانت على السطح، لكانت الاهتزازات البيئية (حركة المرور، الرياح) قد تُعطّل التجارب، والعكس صحيح، فقد تُلحق الآلة أضرارًا بالمنشآت المحيطة. وجودها على عمق 15 مترًا تحت الأرض، في بيئة مُحكمة ومعزولة حراريًا، يضمن السلامة والدقة المتناهية اللازمة لإجراء تجارب تُكلّف ملايين الدولارات.
المقال الذي يحمل عنوان "الصين "تضغط" المكان والزمان: إليكم CHIEF1900، جهاز الطرد المركزي الذي حطم الأرقام القياسية والذي يتفوق على التكنولوجيا الأمريكية" مأخوذ من موقع Scenari Economici .