Радиотелескоп Аресибо был построен в начале 1960-х годов. Его «сердцем» была неподвижная сферическая чаша диаметром 305 метров и глубиной около 51 метров, вмонтированная в естественную карстовую воронку. Поверхность состояла из более чем 38 тысяч алюминиевых панелей, отражающих радиоволны на подвешенную высоко над центром приёмную платформу. Эта платформа весила более 900 тонн и удерживалась тремя башнями высотой свыше 110 метров каждая, натянутыми стальными тросами.
Рабочий диапазон частот составлял примерно 50 МГц – 10 ГГц, что позволяло вести как радионаблюдения пульсаров и квазаров, так и активные эксперименты с мощным передатчиком для радиолокации планет и астероидов. Аресибо участвовал в знаменитом проекте SETI по поиску внеземных сигналов и даже отправил в космос знаменитое Аресибское послание в 1974 году.
В течение почти 60 лет он был одновременно научным, оборонным и технологическим символом - сочетанием гигантских масштабов, высокой точности и амбиций целой эпохи. Но увы, сейчас, как вы наверняка заметили, я говорю о нём в прошедшем времени. Телескоп развалился. При этом причина весьма интересна с технической точки зрения.
Гигант сломался буквально из-за электрического тока. Как это произошло?
1 декабря 2020 года махина рухнула из-за многочисленных повреждений поддерживающих тросов, удерживавших большую сферическую антенну в фокусе гигантской антенны диаметром 300 метров. На момент обрушения эта подвесная конструкция весила 1000 тонн, что примерно вдвое больше первоначального проектного веса. Но это не было причиной разрушения, поскольку для выдерживания возросшей нагрузки были добавлены дополнительные тросы и достигнут запас прочности.
Тросы представляли собой «пряди» стальных прутков диаметром четверть дюйма, скрученные в стальной канат. Разрушение произошло в концевых соединениях тросов.
Кабельные муфты представляли собой «розетки Spelter», названные в честь их изобретателя. Розетка Spelter обладает весьма ценным свойством: она не снижает нагрузочную способность кабеля на концах, в отличие от большинства других методов кабельной концевой заделки.
Гнездо типа «Спелтер» представляет собой коническую полость. Кабель вставляется в узкий конец этого конуса, а затем отдельные жилы провода раздвигаются, образуя этакую «метлу». Затем добавляется стопор, который удерживает жилы троса разведенными в разные стороны и логичным образом не пропускает утолщение через узкое отверстие. Стопором тут может служить пробка из любого наполнителя. В случае с Аресибо таким наполнителем был расплавленный цинк. Им заливали «метлу».
Предполагалось, что цинк также будет защищать тросы ещё и от вредного влияния окружающей среды. Кабели тоже были оцинкованы.
Напомню, что Аресибо был не только радиотелескопом, представляющим собой, по сути, большую антенну и чувствительный приёмник. В то время он также был и самым мощным в мире радио- и радиолокационным передатчиком, выдающим миллион ватт. Например, в 1974 году с его помощью была отправлена информация о человечестве в шаровое скопление M13, расположенное примерно в 25 000 световых годах от нас.
Стальные кабели над основной антенной оказались на пути исходящих радиосигналов. И, конечно же, это означало, что в них индуцировались вихревые токи.
Похожие ситуации вообще очень интересны и однажды я уже рассказывал на канале, как мой рукомойник одной лишь индукцией расплавил водонагреватель рядом. Забавно, но суть в том, что не всегда учитываешь такие "паразитные" явления. Так получилось и с телескопом.
Однако, инженеры, которые проектировали исходный вариант Аресибо, учли это явление. Кабели первой системы заземлялись правильным образом и электрический ток, наведенный в кабелях от мощного радиосигнала, проходил к земле по правильному пути. В новых же кабелях заземление пропускало ток к Земле только через цинковые стопоры кабеля.
Когда в таких условиях по металлическим элементам начинает течь наведённый ток, он вызывает локальный нагрев и электрохимические процессы. В стальных тросах, покрытых цинком, это особенно опасно.
Цинковое покрытие, а вместе с ним и пробки из цинка, начинают разрушаться быстрее из-за усиленной гальванической коррозии. Электрический ток ускоряет перенос ионов между цинком и сталью. В местах креплений, где металл испытывает механическое напряжение, этот процесс идёт ещё быстрее - получаем классическую картину стресс-коррозии.
Микроразогрев в отдельных участках усиливает капиллярное проникновение влаги и соли в трещины покрытия. В итоге то, что должно было служить десятилетиями, начало деградировать в разы быстрее. Когда первый трос порвался на 44% нагрузки, это было уже не просто следствие возраста - это была цепочка из коррозии, усталости металла и электролитического воздействия наведённых токов.
Первым тревожным сигналом стало то, что один из вспомогательных тросов вырвался из гнезда при нагрузке всего 44% от расчётной. Это было аномально: тросы проектировались с большим запасом прочности. Инженеры поняли, что дело серьёзное, но повреждения оказались труднодоступными для полного обследования - конструкция была слишком опасной для прямого ремонта.
Пока велись расчёты и обсуждались варианты ремонта, произошёл второй обрыв. К этому моменту стало ясно, что платформа находится на грани катастрофы. Нагрузка на оставшиеся тросы возросла, а коррозия продолжала их ослаблять.
Третий обрыв оказался фатальным. Оставшиеся тросы не выдержали перегрузки, и платформа сорвалась, падая на 305-метровую чашу.
Ирония в том, что радиотелескоп, созданный для улавливания и передачи электромагнитных сигналов, в итоге частично пострадал из-за того же самого явления - электричества, но в неконтролируемой форме.
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться.