من الذي ساعد في تحويل نوعية الهواء والسماء في بكين من الضبابية إلى اللون الأزرق الكريستالي؟ كيف يمكن للذكاء الاصطناعي أن يغير الطريقة التي نعيش بها؟… إجابات هذه الأسئلة وأكثر علم بها الجمهور في حدث ليلة رأس السنة الجديدة الذي استضافته جمعية بكين للعلوم والتكنولوجيا (BAST) كجزء من مشروع السنة الجديدة للعلوم للترحيب بعام 2024.
يُعدّ الحدث محاولة لدمج التواصل العلمي في الثقافة، وتخدم الجمهور في الاعتماد على التكنولوجيا، وتحسين الذات مع خلق جو اجتماعي يدافع عن العلوم.
تحدثت صحيفة جلوبال تايمز مع أربعة علماء حضروا الحدث، تعلموا المزيد عن مجالاتهم المهنية، وتجارب عقود من البحث والدراسة، كذلك رغباتهم للمستقبل.
تحدي أبدي
قال وانج جينج شيو، الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للعلوم والباحث في المراصد الفلكية الوطنية التابعة لأكاديمية العلوم الفلكية (NAOC) للجمهور في فعالية ليلة رأس السنة العلمية الجديدة، إن “الشمس هي تحدي أبدي في رحلة الاستكشاف البشري”.
قال وانج ذلك بعد أن خصص 45 عامًا للأبحاث المتعلقة بالشمس، لذا أصبح لديه فهم عميق للأهمية الحيوية للشمس.
وأكمل وانج بقوله “الشمس هي حاكمة النظام الشمسي بأكمله، هي مهد البشرية، كما أنها صنعت النظام الشمسي، وأرى أن دراسة الشمس هي دراسة موطن الإنسانية”.
من الناحية العلمية فإن الشمس، وهي أقرب نجم إلى الأرض، هي الجُرم السماوي الوحيد الذي يسمح بدقة زمنية ومكانية وطيفية عالية، كذلك دقة قياس استقطاب عالية، لذلك، فإن المعرفة المتراكمة من دراسة الشمس قد وجهت استكشاف الإنسان للكون بأكمله، وذلك وفقًا لحديث وانج.
بعد عقود من التطوير، وصلت أبحاث الفيزياء الشمسية في الصين إلى منعطف رائد على المستوى الدولي، وتكمن ميزة الصين في دراسة النشاط الشمسي والمجالات المغناطيسية الشمسية، لكن لا تزال توجد فجوة معينة في أبحاث البنية الداخلية للطاقة الشمسية.
رجع وانج إلى الوراء، حيث سرد تاريخ أبحاث الطاقة الشمسية في الصين؛ ففي ستينيات القرن الماضي، أنشأت الصين أفضل جهاز رسم مغناطيسي شمسي في العالم، وهو تلسكوب هوايرو للمجال المغناطيسي الشمسي، الذي كان بمثابة بداية جديدة لأبحاث الطاقة الشمسية،وتعد الدولة رائدة في مجال رصد المجال المغناطيسي الشمسي الأرضي ورصد تصوير مجال السرعة، خاصة في أبحاث رصد المجال المغناطيسي.
وأشار وانج إلى أنه في عام 1999، باستخدام هذا التلسكوب، أصبح دنج يوانيونج، المدير الحالي لمحطة هوايرو لرصد الطاقة الشمسية التابعة للمراصد الفلكية الوطنية لأكاديمية العلوم الفلكية، والأكاديمي الصيني آي قوه شيانج، وهو نفسه، أول من قام بقياس المجال المغناطيسي المتجه في المنطقة القطبية الشمسية باستخدام هذا التلسكوب.
فيما استهلت الصين حقبة جديدة من استكشاف الطاقة الشمسية في عام 2021 مع الإطلاق الناجح لأول قمر صناعي تجريبي علمي لاستكشاف الطاقة الشمسية في الصين، “شيهي”، بحسب ما يقول وانج، الذي أضاف قائلًا إن القمر الصناعي يتيح إجراء بحث تفصيلي حول دوران الشمس وديناميكيات مناطق مصدر الثوران الشمسي، وذكر أنه بعد حوالي عام، أطلقت الصين أول قمر صناعي شامل لاستكشاف الطاقة الشمسية “كوافو”، مما عزز المساعي العلمية للبلاد لكشف أسرار الشمس.
وأوضح وانج أن “شيهي” اسم إلهة الشمس في الأساطير الصينية القديمة، أما “كوافو” فهو عملاق في طارد الشمس بلا كلل في الأساطير الصينية، وقال الأكاديمي إنه مع توحيد جهود شيهي وكوافو “نشرت الصين رومانسية علم الفلك الصيني إلى الفضاء بطريقتها الخاصة”.
ومُتطلعًا إلى دراسة طويلة الأمد للشمس، يأمل وانج أن يصبح العلماء الصينيون أول من يراقب القطبين الشمالي والجنوبي للشمس لقياس المجال المغناطيسي والأنشطة هناك، ولفت النظر إلى أنه “في عمليات الرصد الشمسية، ما لم يُلاحظ بشكل مباشر حتى الآن هو القطبين الشمالي والجنوبي للشمس، وأهمية هذين القطبين تتجاوز خيالنا، لذلك، يريد العلماء الصينيون أن يفعلوا شيئًا لم تفعله الدول الأخرى بعد”.
كما شدد على ضرورة تطوير الحمولة العلمية للمسابير الصينية للحصول على بيانات أكثر دقة، وهو أمر بالغ الأهمية لاستكشاف الطاقة الشمسية.
شياو لونج: هجرة البشر إلى المريخ مستحيلة
يُقدّر شياو لونج، عالم جيولوجيا الكواكب في جامعة الصين لعلوم الأرض (ووهان)، أن أول هبوط بشري على المريخ سيحدث في حوالي عام 2050.
وقال شياو، في مقابلة حصرية مع صحيفة “جلوبال تايمز”، “لم نعد نواجه أي تحديات كبيرة”، لكنه أوضح أن الحواجز التكنولوجية في البعثات غير المأهولة إلى المريخ، لا تزال تواجه صعوبة في إكمال المهام التي تتطلب صواريخ أكبر ذات قوة دفع أكبر وتكنولوجيا للعودة بأمان من المريخ إلى الأرض”.
وأشار إلى أن الولايات المتحدة والصين تعملان حاليًا على تطوير مركبات إطلاق ثقيلة، ومن المتوقع التحقق من صحة تقنية العودة الآمنة من المريخ بحلول عام 2030 تقريبًا.
بالإضافة إلى ذلك، أوضح عالم الجيولوجيا أن هناك قدر كبير من العمل الذي يتعين القيام به فيما يتعلق بالقضايا الفسيولوجية والنفسية التي يواجهها رواد الفضاء، في أثناء رحلة المسافات الطويلة بين النجوم، والتي ستستمر 500 يوم على الأقل، بحسب ما ذكر.
بدأ شياو مسيرته المهنية في أبحاث جيولوجيا الكواكب قبل 20 عامًا، عندما أطلقت الصين برنامج تشانج آه لاستكشاف القمر -في عام 2004-، وقبل ذلك، كان يركز على دراسات الأرض، وتابع بقوله إن المريخ يشترك في العديد من أوجه التشابه مع الأرض، كما يحمل أهمية خاصة في فهم تكوين وتطور الكواكب والنظام الشمسي، كذلك البحث عن حياة خارج كوكب الأرض.
بالنسبة لشياو، فإن الهدف النهائي لدراسات المريخ هو التوضيح العلمي لعملية تكوين وتطور المريخ من مراحله الأولى إلى الحاضر وإلى المستقبل، بالإضافة إلى معرفة العوامل الدافعة وراء العملية، واكتشاف ما إذا كانت الحياة موجودة على الكوكب.
ومن منظور تطبيقي، يحاول علماء مثل شياو أيضًا معرفة ما إذا كان المريخ يمكن أن يصبح موطنًا ثانيًا للبشر، وقال عالم الجيولوجيا “الزيارات أو الهجرة قصيرة المدى إلى المريخ ممكنة لبعض الأفراد، ومن المرجح أن تتحقق خلال هذا القرن، ومع ذلك، من المستحيل أن يهاجر مجموع البشر إلى المريخ”.
شارك شياو مع الجمهور في حدث ليلة رأس السنة الجديدة الذي أقامته جمعية بكين للعلوم والتكنولوجيا، وأوضح كيف قام فريقه بتحليل البيانات العلمية من الكاميرا متعددة الأطياف للمركبة المريخية الصينية “زورونج”، ووجد لأول مرة دليلًا بتروليًا على الصخور الرسوبية البحرية على سطح المريخ.
قال شياو للجمهور: “قمنا بتحليل 106 مجموعة من الصور من “زورونج” يوميًا، مُحاولين بذل قصارى جهدنا للبحث عن دليل يدل على وجود محيط على سطح المريخ. ولكن قبل العثور على أي دليل، بدأت أنا وزملائي في الفريق تراودنا أحلام مماثلة حول المحيطات على سطح المريخ”، واستطرد قائلًا “المريخ. في حلمي، تمت استعادة المحيط على المريخ وأصبح محاطًا بغابات كثيفة ومورقة، حتى أنني تمكنت من التعرف على كل نوع من النباتات في الغابات”.
وأكمل شياو حديثه “ليس من النادر أن يحلم الناس بالأشياء التي تدور في أذهانهم خلال النهار، لكن بالنسبة للعلماء، قد يُمثل ذلك مشكلة حيث يتعين علينا أن نبقى موضوعيين طوال البحث ونمنع تفسيراتنا الذاتية من اعتراض طريقنا”، ثم ختم بقوله “هذه الحالة توضح كيف نقوم بالأبحاث العلمية. علينا أن نبقى على الأرض بينما ننظر إلى بحر النجوم”.
وشارك شياو أيضًا خريطة صور عالمية، أنشأها مسبار المريخ الصيني “تايوان-1″، باستخدام “بيانات التقطتها كاميرا متوسطة الدقة في الحدث”، وقال إن الصورة تتمتع بدقة مكانية تبلغ 76 مترًا، مما يجعلها الصورة الملونة العالمية الأعلى دقة المتاحة للجمهور حتى الآن، وأشار إلى أن هذه الصورة تظهر أيضًا أن قدرات الصين في استكشاف المريخ وصلت إلى مستوى عال.
حاليًا، أجرى البشر ما يقرب من 50 استكشافًا للمريخ، وكان فهم العلماء للتضاريس العيانية والخصائص الجيومورفولوجية للمريخ واضح نسبيًا، ومع ذلك، لا تزال الاستكشافات مستمرة فيما يتعلق بجو المريخ المبكر، والمناخ، والبيئة الجيولوجية، وتطور المجال المغناطيسي، وما إذا كانت الظروف الملائمة لخلق الحياة موجودة، حققت الصين بنجاح أول استكشاف لها للمريخ، وحققت الأهداف الرئيسية الثلاثة المتمثلة في الدوران والهبوط واستكشاف المركبة الجوالة في هذه المهمة الفردية، وتعد الصين أول دولة تحقق ذلك في تاريخ استكشاف المريخ، وثاني دولة على مستوى العالم تنجز مهمة مماثلة، بحسب شياو.
ومع دخول عام 2024، يأمل شياو أن تتمكن الصين من مواصلة إحراز تقدم في مهام استكشاف القمر والمريخ والكويكبات “نأمل أن يعيد القمر “تايوان-1” المزيد من البيانات عالية الجودة، وأن يتمكن المسبار “زورونج” من مواصلة عمله، كما نأمل أيضًا أن تُنفّذ مهمة إعادة عينة الكويكب “تايوان-2” في الموعد المحدد، وأن يتوافق على مهمة عودة عينة المريخ “تايوان-3″ في أقرب وقت ممكن”.
بان ويمين: أول منشأة للإشعاع السنكروتروني عالي الطاقة في الصين ستُضاء في عام 2024
ثُبّت المغناطيس الأخير لمصدر الفوتون عالي الطاقة الصيني (HEPS) في مدينة هوايرو للعلوم في بكين في 11 ديسمبر 2023، بنجاح، وتم الانتهاء رسميًا من الخطوة الأولى لتركيب حلقة تخزين المحطة، التي ستكون بعد اكتمالها، واحدة من ألمع مصادر إشعاع السنكروترون (SR) في العالم، وأول منشأة للإشعاع السنكروتروني عالي الطاقة في الصين.
قام بان ويمين، المدير الرئيسي لمشروع مصدر الفوتون العالي، مع الجمهور، بجولة فيه عبر لقطات فيديو في حدث ليلة رأس السنة الجديدة للعلوم، مما يدل على تطور مهم في مجالات التكنولوجيا الفائقة في الصين.
وقال بان لصحيفة جلوبال: “سيصبح المشروع بمجرد اكتماله، واحدًا من ألمع مصادر الضوء الإشعاعي السنكروتروني في العالم، وهذا سيؤكد أن الصين أصبحت واحدة من الدول الرائدة في مجال أشكال البحوث القائمة على الأشعة السينية”.
صُمم نظام المشروع بقدرة على إصدار أشعة سينية أكثر سطوعًا بمقدار تريليون مرة من أشعة الشمس. من المنظر الجوي، يتكون مصدر الفوتون العالي من ثلاثة مباني رئيسية، مع شكل عام يشبه العدسة المكبرة، يرمز إلى “أداة لاستكشاف العالم المجهري”.
قدّم بان أن مشروع مصدر الفوتون العالي يتميز بخصائص الطاقة والسطوع العالية، مما يعني أن العلماء يمكنهم مراقبة الهياكل الداخلية العميقة للمواد المجهرية بشكل أكثر وضوحًا وتوصيف الهياكل المجهرية في أبعاد متعددة، في الوقت الحقيقي، وفي الموقع.
ومن المقرر أن يقوم مصدر الفوتون بتسريع حلقة التخزين في يوليو 2024، وإصدار أول ضوء “SR” بحلول نهاية العام، وسيتم تحسين جودة الأشعة السينية “SR” بشكل مستمر للوصول إلى مواصفات التصميم الخاصة بها منذ ذلك الحين، وفقًا لما ذكره بان.
بمجرد اكتماله، سيكون مصدر الفوتون واحدًا من أفضل خمسة مصادر ضوء SR عالية الطاقة في العالم وأحد مصادر ضوء SR القليلة من الجيل الرابع، وقال بان “إن هذا من شأنه تعزيز المكانة العلمية والتكنولوجية للصين، كذلك تعزيز الابتكار التكنولوجي في المجالات المتعلقة بمعيشة الشعب مثل علوم الحياة والطاقة”.
وأشار بان إلى أنه في الوقت نفسه، وباعتباره مرفقًا مفتوحًا للمستخدمين، فإنه سيجذب أيضًا المزيد من العلماء من جميع أنحاء العالم لإجراء مشاريع بحثية قائمة على البحث العلمي، وتمهيد الطريق لإجراء أبحاث رائدة.
يتطلب مصدر الضوء الأكثر سطوعًا تقنيات أكثر تقدمًا. يتكون نظام مصدر الفوتون بشكل أساسي من مجمع مسرع الإلكترون وخطوط الشعاع. يشتمل مجمع مسرع الإلكترون على مسرع خطي ومعزز وحلقة تخزين، من بينها، حلقة التخزين هي الجزء الأساسي لمصدر الضوء، وتنتج شعاع SR ساطعًا وتتطلب تقدمًا أكبر في التقنيات.
ويبلغ محيطها حوالي 1360 مترًا، وتحتوي حلقة التخزين على أكثر من 1700 مغناطيس عالي الدقة وعناصر تسريع مهمة أخرى. ومن المطلوب أن يتم التحكم في أخطاء المحاذاة لمعظم هذه العناصر في حدود 50 ميكرومترًا، وهو أقل من قطر شعرة الإنسان على هذا النطاق الكبير، وفقًا لبان.
وقد شارك أكثر من 500 باحث في مشروع مصدر الفوتون، الذي يتكون من تخصصات متعددة مثل المغناطيس، والفراغ، وإمدادات الطاقة، والميكانيكا، وبصريات الأشعة السينية والكشف عنها، وأشار بان إلى أن كيفية دمج التقنيات المختلفة والسماح للمواهب من مختلف التخصصات بالتعاون مع بعضها البعض هي المفاتيح لتحقيق مشروع علمي واسع النطاق مثل مشروع مصدر الفوتون.
وقال “إنه العصر الذهبي للعلوم، المشاركة في بناء مثل هذه المنشأة العلمية واسعة النطاق ليست شرفًا للعالم فحسب، بل هي أيضًا فرصة للتمرين والتحسين وإبراز الذات، خاصة للعلماء الشباب”.
ليو دا شيانج: محرك الطيران هو قلب صناعة الطيران
قام ليو دا شيانج، خبير قوة الطيران الصيني الشهير، والأكاديمي في الأكاديمية الصينية للهندسة، والأستاذ في جامعة بيهانج، بتفكيك فانوس الكاروسيل في أثناء شرحه بوضوح للأطفال الحاضرين في الحدث أن مبدأ عمل الفانوس الدائري مشابه لمبدأ توربينات الغاز الحديثة، وكلاهما يولد قوة دفع تعتمد على ارتفاع الهواء الساخن.
وقال ليو إن “محرك الطيران هو قلب صناعة الطيران. عدد قليل فقط من الدول في العالم لديها المستوى الفني لتطوير محركات الطيران، وعدد أقل منها وصل إلى المستوى الأعلى، وبسبب الحصار التكنولوجي والافتقار إلى التكنولوجيا الأساسية” ،وأضاف أن الصين حققت تقدمًا بطيئًا في تطوير محركات الطيران بشكل مستقل في الماضي.
لم يكن الأمر كذلك حتى 28 مايو 2023، عندما قامت الطائرة الكبيرة المنتجة محليًا “C919” بأول رحلة تجارية لها، مما جعل هذا يومًا مهمًا في تاريخ الطيران المدني الصيني.
يتذكر ليو قائلًا: “أبلغ من العمر 87 عامًا هذا العام، وأتعامل مع محركات الطائرات منذ أكثر من 60 عاما، وخلال هذه السنوات الستين، قضيت نصف الوقت في الجبال”.
بالنسبة للبحث والتطوير المستقل لمحركات الطيران، فإن منصة الاختبار على ارتفاعات عالية أمر ضروري، منضدة الاختبار على ارتفاعات عالية عبارة عن جهاز واسع النطاق يحاكي حالة الطيران والظروف البيئية لمحركات الطائرات في الهواء، ويجري اختبارات محاكاة على ارتفاعات عالية على المحرك ككل ومكونات المحرك.
كانت السنوات الثلاثين التي قضاها ليو في الجبال العميقة مخصصة حصريًا للصين لبناء منصة اختبار خاصة بها على ارتفاعات عالية.
وفي نهاية عام 1995، تم تسليم أول منصة اختبار على ارتفاعات عالية في الصين إلى السلطات المعنية للموافقة عليها، لقد استوفت تقنية اختبار المقعد ودقة القياس العتبة الدولية، وتم الترحيب بها باعتبارها “الأولى في آسيا”، فيما أكملت اختبارات لأكثر من 20 طرازًا من المحركات في الصين، مما أوصل الصين لأن تصير الدولة الخامسة بعد الولايات المتحدة وروسيا والمملكة المتحدة وفرنسا المالكة لمنصة اختبار على ارتفاعات عالية بنفس الحجم.
وقال ليو “إن الإنجاز لا يحدث بين عشية وضحاها، بل من خلال المثابرة الطويلة التي لا نهاية لها”.