رأينا أنه في 18 حزيران الفائت اختفى طاقم الغواصة السياحية "تيتان" أثناء نزولها لمشاهدة حطام السفينة "تيتانيك"، وعلى متنها رئيس الشركة المنظمة للرحلة ستوكتون راش، والمليونير شاهزادا داود باكستاني الأصل وابنه سليمان، فضلاً عن الملياردير البريطاني هاميش هاردينغ، والمستكشف الفرنسي بول هنري نارجوليه. ولاحقاً تم الإعلان عن انفجارها في أعماق المحيط الأطلسي ومقتل جميع ركابها، فيما تم انتشال حطامها وفتح تحقيق لمعرفة سبب الحادث الكارثي.
تبين أنه خلال رحلة سابقة فقد قائد سابق لـ"تيتان" السيطرة عليها، مما تسبب بدورانها في دوائر، وعلق الركاب المذعورون على متنها لساعات. وتظهر اللقطات، التي تم تصويرها داخل الغواصة، وهي تخرج عن نطاق السيطرة، بينما كان الطاقم المكون من 5 أفراد يغوص على عمق 12500 قدم تحت مستوى سطح البحر، ما دفع القائد سكوت غريفيث للقول: "لدينا مشكلة".
كما كشف مقطع من فيلم وثائقي لهيئة الإذاعة البريطانية عام 2022، أن الطاقم كان على بعد 300 متر من أنقاض سفينة "تيتانيك" عندما بدأت دافعات "تيتان" بالتعطل.
حسناً، بعد هذا التحطم الكارثي والحادثة المرعبة التي سبقته بحوالي العام بدأ العلماء بالبحث العميق حول الأسباب، وما الذي يمكن أن يكون قد أدى إلى انفجار الغواصة تيتان التابعة لشركة أوشن غيت في أعماق المحيط الأطلسي.
تركز التحقيقات على الهيكل التجريبي المصنوع من ألياف الكربون، وهو الأول من نوعه الذي يستخدم في مركبات أعماق البحار، كسبب محتمل. رغم أن مركبات ألياف الكربون توفر مزايا مثل الوزن الخفيف والقوة العالية، إلا أن قدرتها على تحمل ضغوط أعماق البحار ليست مفهومة جيداً، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث والاختبار في مثل هذه التطبيقات.
تُعرف ألياف الكربون باسم ألياف الغرافيت أيضاً، وهي عبارة عن ألياف أو أنابيب رفيعة جداً يصل قطرها إلى حوالي 5 إلى 10 ميكرومتر، وتتكون بشكل رئيس من ذرات عنصر الكربون، وهي تُشبه الألياف الأخرى مثل الألياف الزجاجية والألياف الضوئية ولكنها سوداء اللون وقد حصلت على هذا اللون من الكربون المكوّن لها، كما أنها باهظة الثمن، ويتم إنتاج هذا النوع من الألياف عن طريق ربط ذرات الكربون معاً في بلورات متوازنة وموازية للمحور الطويل للألياف حتى تكون قوية بالنسبة إلى حجمها، ثم يتم تجميع عدد كبير جداً من هذه الألياف معاً لتكوين القطر المحدد أو تكوين نسيج منه، وفي الغالب يتم دمجها مع مواد أخرى لتحسين نوعيتها وتكوين المركبات مثل الراتنج البلاستيكي لتشكيل أقوى البوليمرات والتي تتحمل أوزاناً عالية جداً، أو يتم دمجها مع الغرافيت لتشكيل مركبات الكربون والكربون المقوى التي تتحمل الحرارة العالية جداً.
تتميز ألياف الكربون بأن لديها قوة شد عالية جداً، فهي قوية جداً بالنسبة إلى حجمها. كما تتميز بمقاومتها الكيميائية العالية. وتتحمل درجات الحرارة العالية مع التمدد الحراري المنخفض. يتم تصنيع حوالي 90% منها من البولي أكريلونترايل و10% منها من حرير الرايون أو عملية البترول. تتصف بالمرونة العالية، ولها أكثر معامل كفاءة مرونة للتطبيقات الصعبة. وهي أقوى أنواعها أقوى من الفولاذ بخمس مرات. كما أن لديها القدرة على الانثناء. وتتميز بالصلابة العالية والوزن الخفيف.
تُستخدم الألياف الكربونية في العديد من التطبيقات المختلفة في المجالات المختلفة مثل قطاع الهندسة المدنية والعسكرية والإنشاءات ومجال الفضاء وفي صناعة المركبات ذات المواصفات العالية والمميزة وفي قطاع الآلات الموسيقية أيضاً وغيرها الكثير من المجالات، لكن هل استخدمت هذه الألياف في المركبات البحرية التي تتحمل درجات عالية من الضغط مثل الغواصات؟!
مع حطام غواصة تيتان أوشن غيت الآن في حيازة السلطات المختصة، يعمل المحققون بجد (حرفياً) في تفكيك ما تسبب في انفجار السفينة في المحيط الأطلسي منذ أكثر من أسبوعين.
تحدث آرون بانسيل أستاذ الفيزياء المتميز في جامعة نورث إيستيرن بالفعل إلى شبكة أخبار نورث إيستيرن العالمية، في محاولة لاكتساب فهم أفضل لما يمكن أن يحدث بالضبط مع كل تلك القامات تحت السطح، حيث مات أفراد طاقم الغواصة تيتان الخمسة.
تمت مناقشة أحد التفسيرات المحتملة على نطاق واسع: هيكل السفينة التجريبي المصنوع من ألياف الكربون، والذي قامت الشركة بتحويله في ستة أسابيع فقط، وفقاً لأحد التقارير قد يكون السبب المحتمل للحادثة.
استعانت شبكة أخبار نورث إيستيرن العالمية بـ "بانسيل" مرة أخرى لتقديم نظرة عامة موجزة (وتاريخ) لاستخدام مواد ألياف الكربون في المراكب المائية في أعماق البحار. وقد تم تحرير المحادثة من أجل الإيجاز والوضوح.
كان هناك الكثير من الأحاديث حول تكوين ألياف الكربون للغواصة تيتان. هل يمكنك أن تشرح لماذا قد لا تصمد مادة ألياف الكربون مثل التيتانيوم والألومنيوم والفولاذ تحت ضغط أعماق المحيط؟
بالنسبة إلى المكونات التي تتطلب وزناً خفيفاً وقوة عالية، فقد تم تطوير المركبات القائمة على ألياف الكربون بنجاح لاستخدامها في صناعات الطيران والسيارات والرياضة والطب والاستهلاك.
عندما يتعلق الأمر بالتطبيقات في أعماق البحار، فإن هذا ليس هو الحال، ويتم استخدام الفولاذ والتيتانيوم والألمنيوم على نطاق واسع لصنع أجسام تتحمل الضغط.
كانت تيتان أول مركبة في أعماق البحار بهيكل مصنوع أساساً من ألياف الكربون. إن قدرة ألياف الكربون على تحمل دورات الإجهاد المتكررة، وخاصة الإجهاد الانضغاطي، تحت ضغوط أعماق البحار ليست مفهومة جيداً، مما يجعل من الصعب تصميم هياكل آمنة تعتمد على ألياف الكربون.
يجب أيضاً مراعاة التأثيرات المتدهورة لامتصاص الماء على مركب الإيبوكسي الكيميائي الذي يرتبط بألياف الكربون في المركب عند تقييم فشل تيتان. لكن من المهم أن نعرف متى بدأ يُنظر إلى ألياف الكربون على أنها مادة مرشحة لهذه الأنواع من المراكب المائية؟
يبدو أن المغامر ستيف فوسيت بدأ في استكشاف استخدام ألياف الكربون حوالي عام 2000 لهيكل غواصة لشخص واحد للغوص في قاع بحر تشالنجر ديب، وهو أعمق نقطة في خندق ماريانا، على عمق 36000 قدم تقريباً. لكن ومن المؤسف القول أنه لم يتم اختبار أو نشر الغواصة تشالنجر ديب التي صممها فوسيت. كانت تيتان أول غواصة تخوض في أعماق البحار بهيكل من ألياف الكربون.
لماذا تختبر الشركات هذه المواد الجديدة، وهل هناك بدائل أخرى واعدة؟
المواد الجديدة هي العمود الفقري الذي يتم فيه تحقيق تقدم العلوم والهندسة التحويلية. توفر ألياف الكربون العديد من المزايا مقارنة بالمعادن، مثل القوة العالية وخفة الوزن ومقاومة التآكل.
قامت تيتان بالعديد من جولات الغطس إلى حطام سفينة تايتانيك، وعلينا حجب الحكم على الزناد الأساسي الذي سبب انفجارها الداخلي حتى اكتمال الدراسات الجارية.
تخميني هو أن الباحثين سيطورون في النهاية مواد قائمة على ألياف الكربون لتطبيقات أعماق البحار، إلى جانب اختبار بروتوكولات التشغيل الآمن للغواصات كي لا تتكرر مثل هذه الحادثة المأساوية.
----