В новом отчете рассматривается начало и прогрессирование отказа опорных тросов
Согласно новому отчету Национальной академии наук, инженерии и медицины, разрушение телескопа Аресибо в Пуэрто-Рико в декабре 2020 года произошло в конце 39-месячной истории, которая началась с урагана Мария в 2017 году. Комиссия, подготовившая отчет, установила, что основной причиной обрушения стал длительный отказ кабелей телескопа, вызванный ползучестью цинка. О механизмах, лежащих в основе этих сбоев, беспрецедентных более чем за столетие использования подобных разъемов в других конструкциях, можно только догадываться, но, возможно, свою роль сыграли уникальные условия внутри радиотелескопа.
Первоначально построенный с 1960 по 1963 год, телескоп представлял собой платформу, подвешенную почти на 500 футов над отражателем диаметром 1000 футов, или тарелкой, на трех башнях. Каждая башня была соединена с платформой четырьмя основными тросами диаметром 3 дюйма и длиной 575 футов. Пять опорных тросов от каждой башни к опорному анкеру уравновешивали нагрузку платформы на башни. А в 1997 году, когда вес платформы был увеличен до 913 тонн, кабельная система была также дополнена 12 вспомогательными кабелями.
Комитет определил «Марию», которая на момент столкновения с телескопом Аресибо относилась к шторму 4-й категории, как начало последовательности отказов, отчасти потому, что проверки в 2003 и 2011 годах не выявили заметного увеличения отрыва передней кромки цинка, в то время как проверки после «Марии» в конце 2018 и начале 2019 года показали, что проскальзывание кабеля имело место. увеличен с 0,5 дюйма. до более чем 1,5 дюйма. во вспомогательных разъемах на заземляющем конце одной опоры и 1,125 дюйма. на опорном конце одного из основных кабелей.
“Телескоп ”Аресибо» после публикации «Марии» честно предупредил о том, что у него возникли структурные проблемы из-за увеличения количества выдергиваемых кабельных разъемов», — написал комитет в своем отчете.
Согласно отчету, первый сбой произошел 10 августа 2020 года, когда опорный конец вспомогательного кабеля вырвался из своего оцинкованного гнезда, несмотря на то, что нагрузка на него составляла менее половины расчетной и он даже не был самым нагруженным. В то время кабель находился в эксплуатации всего 23 года, по сравнению с примерно 57 годами для основных кабелей.
Затем, 6 ноября, один из основных кабелей на той же башне вышел из строя в оцинкованном разъеме spelter. Ремонт должен был начаться через несколько дней, но второй кабель оборвался, что увеличило нагрузку на оставшиеся три основных кабеля на башне. Национальный научный фонд объявил, что безопасный ремонт невозможен, и телескоп придется вывести из эксплуатации.
Наконец, 1 декабря еще один из трех оставшихся кабелей вышел из строя, что привело к увеличению нагрузки на последние два сверх их номинальной прочности. Платформа весом в 913 тонн рухнула.
Уникальное место, беспрецедентный сбой
Члены комиссии отмечают в отчете, что им не удалось найти другой зарегистрированный случай сбоя в работе разъема spelter. Так что же отличалось в этом случае?
Хотя комитет называет это всего лишь гипотезой, одна из теорий указывает на “правдоподобный, но недоказуемый ответ”, согласно которому “уникально мощное электромагнитное излучение телескопа”, в котором кабели пересекали луч мощного радиопередатчика, могло способствовать растрескиванию цинка в гнезде.
Исследователи изучили электропластичность цинка и обнаружили, что электрический ток, протекающий через цинк, увеличивает скорость его ползучести. Однако эти лабораторные эксперименты проводились при гораздо большей плотности и в течение гораздо более короткого периода времени, чем при использовании цинка в телескопической розетке. Комитет не обнаружил данных о долговременной электропластичности цинка при слабом токе.
Таким образом, состояние телескопа потенциально может объяснить, почему произошел этот сбой, когда подобного никогда раньше не наблюдалось, почему частота и характер отрывов кабеля были неодинаковыми, почему сравнительно молодая вспомогательная кабельная розетка вышла из строя первой, а также общее время обрыва проводов кабеля, считают в комитете.
«Единственная гипотеза, которую смог выдвинуть комитет, которая дает правдоподобный, но недоказуемый ответ на все эти вопросы и наблюдаемую картину отказа гнезда, заключается в том, что расползание цинка в гнезде неожиданно ускорилось в условиях уникально мощного электромагнитного излучения телескопа Аресибо”, — написали в комитете.
