Το “Gangtie Jiliang”, που στα ελληνικά μεταφράζεται ως “ατσάλινο κόκαλο”, είναι μια μηχανή που έχει σχεδιαστεί για να επιτύχει κάτι πρωτόγνωρο: να διεισδύσει χιλιόμετρα βαθιά στην καρδιά της Γης. Αυτή η μηχανή, η πρώτη στον κόσμο ικανή να σκάβει ολόκληρα φρεάτια σε βάθος άνω των 1.000 μέτρων σε σκληρό βράχο, είναι πραγματικά εντυπωσιακή. Ζυγίζει περίπου 500 τόνους και έχει πλάτος 8,1 μέτρα, γεγονός που την κάνει να μοιάζει περισσότερο με “υποβρύχιο αεροπλανοφόρο” παρά με απλό εξοπλισμό εξόρυξης, όπως αναφέρεται στην κρατική εφημερίδα Science and Technology Daily.
Αναπτύχθηκε από την China Railway Construction Corporation (CRCC) και, αφού ολοκληρώθηκε η συναρμολόγησή της με ρεκόρ, έχει ήδη τεθεί σε πλήρη λειτουργία. Η αποστολή της είναι να ξεκλειδώσει έναν κρυμμένο κόσμο πλούτου βαθιά κάτω από τον φλοιό της Γης. Η μηχανή έχει αναπτυχθεί σε ένα έργο εξόρυξης σιδηρομεταλλεύματος στην επαρχία Λιαονίνγκ της βορειοανατολικής Κίνας.
Τα βαθιά κοιτάσματα ορυκτών της Κίνας είναι τεράστια. Οι ειδικοί εκτιμούν ότι ο ορυκτός πλούτος σε βαθιά υπόγεια κοιτάσματα είναι διπλάσιος από αυτόν που έχει ήδη αποδειχθεί κοντά στην επιφάνεια. Για παράδειγμα, μια εκτίμηση του 2018 από την China Geological Survey ανέφερε ότι οι πόροι αντιμονίου σε βάθος έως 2.000 μέτρων είναι 5,3 φορές μεγαλύτεροι από τα γνωστά αποθέματα. Το αντιμόνιο είναι κρίσιμο υλικό για μπαταρίες, ημιαγωγούς και μεταλλικά κράματα. Για τον μόλυβδο, τον ψευδάργυρο και τον χρυσό, οι βαθιές υπόγειες πηγές είναι περίπου τέσσερις φορές μεγαλύτερες. Όσον αφορά το βολφράμιο, ένα πυκνό, σκληρό μέταλλο απαραίτητο για την αεροδιαστημική και την άμυνα, τα κοιτάσματά του σε μεγάλο βάθος είναι περίπου τρεις φορές μεγαλύτερα από αυτά που βρίσκονται κοντά στην επιφάνεια. Η ίδια αναλογία τρία προς ένα βαθιών προς ρηχών πόρων ισχύει και για το λίθιο, τις σπάνιες γαίες και τον άνθρακα.
Οι ανθρακωρύχοι έχουν εκμεταλλευτεί την επιφάνεια της Γης για αυτά τα ορυκτά εδώ και αιώνες, αλλά οι εύκολες λύσεις έχουν τελειώσει. Σε αντίθεση με άλλες μεθόδους για την κατασκευή βαθιών φρεατίων, το “Gangtie Jiliang” είναι κατασκευασμένο ειδικά για να αντιμετωπίζει σκληρό βράχο. Διαθέτει μια τεράστια κυκλική κεφαλή κοπής που καλύπτει την πλήρη διάμετρο του φρεατίου, τρυπώντας κάθετα από την επιφάνεια σαν ένα υπερμεγέθες ηλεκτρικό τρυπάνι.
Ο επικεφαλής σχεδιαστής, Ding Zhangfei, δήλωσε στην Science and Technology Daily ότι το έργο ξεπέρασε πολλά τεχνικά εμπόδια, με αποτέλεσμα την απόκτηση πολλαπλών διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας. Μία από τις πιο επίμονες προκλήσεις ήταν ο τρόπος απομάκρυνσης μεγάλων ποσοτήτων θρυμματισμένου βράχου και υλικού. Σε αντίθεση με μια οριζόντια μηχανή γεώτρησης σηράγγων, μια κάθετη μηχανή γεώτρησης φρεατίων πρέπει να αντιμετωπίσει τη βαρύτητα, η οποία προκαλεί τη συσσώρευση συντριμμιών ακριβώς μπροστά από την κεφαλή κοπής. Για σχεδόν έξι μήνες, η ομάδα δοκίμασε διάφορες λύσεις χωρίς επιτυχία. Η λύση ήρθε κατά τη διάρκεια μιας βόλτας σε ένα υδροβιότοπο πάρκο στην Τσανγκσά, όπου ανακάλυψαν έναν τροχό νερού με την ονομασία “δράκος-κόκαλο”. Εμπνευσμένοι από την ευφυή ξύλινη συσκευή άρδευσης που χρησιμοποιούνταν στην Κίνα πριν από περισσότερα από 2.000 χρόνια, οι μηχανικοί ανέπτυξαν ένα έξυπνο, κάθετο σύστημα απομάκρυνσης υλικού με παρόμοια δομή. Η ωριαία ικανότητα μεταφοράς του είναι ισοδύναμη με 10 φορτηγά που εργάζονται ταυτόχρονα.
Η γεώτρηση ενός χιλιομέτρου υπόγεια συχνά περιλαμβάνει ακραίες πιέσεις εδάφους και υψηλή πίεση νερού. Χωρίς άμεση στήριξη, τα τοιχώματα του βράχου μπορούν να παραμορφωθούν ή να καταρρεύσουν αμέσως μόλις κοπούν, ένα φαινόμενο γνωστό ως “κατάρα ασφάλειας” της βαθιάς κατασκευής. Μετά από κοινή έρευνα με διάφορα εγχώρια επιστημονικά ιδρύματα, η ομάδα ανέπτυξε έναν τρόπο ενίσχυσης των τοιχωμάτων του φρεατίου σε πραγματικό χρόνο.
Ο Ding δήλωσε ότι η ομάδα σκοπεύει να εφαρμόσει το “Gangtie Jiliang” σε ένα ευρύτερο φάσμα εργασιών στο μέλλον, βοηθώντας την Κίνα να “αποσπάσει το τεχνολογικό πλεονέκτημα” στην ανάπτυξη βαθιών υπόγειων εκσκαφών. Η αναγκαιότητα τέτοιων έργων τονίστηκε σε μια έκθεση του 2022 στο επιστημονικό περιοδικό Strategic Study of Chinese Academy of Engineering. Αρκετοί κορυφαίοι Κινέζοι ερευνητές επεσήμαναν ότι καθώς οι ρηχές ορυκτές πηγές της Κίνας εξαντλούνται, ο κλάδος πρέπει να αξιοποιήσει πόρους σε βάθη άνω των 1.000 μέτρων για να διατηρήσει την ανάπτυξη. Η Κίνα έχει ήδη κατασκευάσει περισσότερα από 40 φρεάτια άνθρακα και σχεδόν 20 μεταλλευτικά φρεάτια βαθύτερα από 1.000 μέτρα, με επτά να ξεπερνούν τα 1.500 μέτρα. Για να μετριαστούν οι επαγγελματικοί κίνδυνοι που σχετίζονται με τις παραδοσιακές μεθόδους γεώτρησης και ανατίναξης σε ασταθείς συνθήκες, οι συγγραφείς της έκθεσης κάλεσαν για επείγουσα έρευνα σε ασφαλέστερο, υψηλής τεχνολογίας αυτόνομο εξοπλισμό.
Εκτός από την εξόρυξη, η μηχανή γεώτρησης θα μπορούσε να διαδραματίσει ρόλο σε στρατηγικές υποδομές. Κινέζοι ειδικοί ενέργειας έχουν προτείνει την κατασκευή ενός υπόγειου δικτύου σε όλη τη δυτική Κίνα για την προστασία ζωτικών ενεργειακών και αμυντικών εγκαταστάσεων. Υποστηρίζουν ότι κρίσιμα περιουσιακά στοιχεία πρέπει να τοποθετούνται βαθιά κάτω από την επιφάνεια της Γης, σε ένα επίπεδο που να είναι ταυτόχρονα ασφαλέστερο και δυσκολότερο να εντοπιστεί.
