TEMA BROJA

Najveći inženjerski poduhvati

Čuda ljudskih umova

Grandiozni poduhvati iz davne istorije i Starog veka bili bi nemogući bez ljudske radne snage. Grčki istoričar Herodot je zabeležio da je stotinu hiljada ljudi tri meseca vuklo kamenje od kamenoloma do Nila i prenosilo ga na drugu stranu reke, gde je bilo gradilište Keopsove piramide, i da je taj isti „ljudski mravinjak“, deset godina pre toga, gradio puteve kojima će vući ogromne blokove.

Inženjerstvo leži u osnovama civilizacije. Ono je omogućilo način života ljudi, razvoj tehnike navodnjavanja i stvaranja akumulacija sa vodom za piće. To je dalje omogućilo ljudima da podignu gradove, da proizvedu viškove hrane i da se retki pojedinci oslobode teškog i beskonačnog posla proizvodnje hrane. Zbog njega su ljudi prvi put počeli da koriste materijale, i to pre svega one prirodne, kao što su kamen, drvo i slama. Razvile su se i prve nove tehnologije: novi materijali, stvoreni iz prirodnih sirovina (opeka, malter ili beton) - ali i prve tehničke naprave. Zbog želje da podiže monumentalne građevine, čovek je otkrio kako da koristi polugu, strmu ravan i čekrk, kao prvobitnu tehnologiju za izgradnju raznih građevina.
Najvažija prosta mašina je poluga, obična dovoljno čvrsta šipka, čija se dva kraka obrću oko jedne nepomične tačke oslonca. Kraći krak deluje na teret i podiže ga kada se silom deluje na kraj dužeg kraka. Polugu su koristili seljaci da bi u sudovima od pečene gline crpli vodu iz reka pored kojih su nastale prve civilizacije. Čekrk je poluga koja se okreće, sastavljena iz dva točka. Onaj sa većim poluprečnikom okreće ljudska sila. Oko manjeg je obmotan konopac koji tako podiže teret. Njime su sa dna kamenoloma podizani teški kameni blokovi za izgradnju antičkih hramova.
Uviđanje da strma ravan povećava ljudsku snagu omogućilo je da se prenose i podižu ogromni kameni blokovi. Ono je pomoglo i da se naprave prve višespratnice - jer su stepenice takođe strma ravan. Saznanje da je brdski putsa krivinama strma ravan i da je, mada duži, u stvari, lakši put do vrha nego kada se ide strmom stazom uz padinu brda, korisno je i danas kada se prave putevi u brdskim područjima. Strma ravan je i nagib kojim se automobili penju do garaža na spratovima nekih zgrada. Od dizalice koja se koristi prilikom izgradnje pa do lifta koji se upotrebljava u završenoj zgradi... je mali korak, ali su zato posledice velike.
„Inženjeri“ drevnog Rima su počeli da grade vodenice - velike točkove sa brojnim perajima ili lopaticama pričvršćenim na spoljašnje ivice točka koji su bili pokretani snagom reke, a za šta je kasnije korišćena pogonska snaga vodopada. Ponekad su gradili i brane da bi se snaga reke usmerila i pojačala energija potrebna za pokretanje vodeničnog kola.
Rimljani su, blizu Arla u Francuskoj, oko 200. godine ne, sagradili najstarije energetsko postrojenje. Bila je to kombinacija 16 vodeničnih kola, koja su pokretala 32 mlinska točka, proizvodeći trideset tona brašna dnevno! U Zapadnoj Evropi su, još u 11. veku, mlinovi postali nešto uobičajeno, a mnogi su bili povezani sa malim branama.
I tako do današnjih dana, i na Zemlji i u vasioni, preko širokih mora pa do Meseca i letelica za daleke galaksije.  

Ajfelova kula

Ajfelova kula ili Ajfelov toranj je metalni toranj sagrađen na Marsovim poljima, pored reke Sene u Parizu. Danas je  jedan od simbola grada i smatra se najpoznatijom i nejposećenijom turističkom atrakcijom na svetu. Podignut je kao eksponat za Svetsku izložbu  povodom obeležavanja stogodišnjice Francuske revolucije. Ime je dobio po svom projektantu, inženjeru Aleksandru Gustavu Ajfelu. Javnosti je predstavljen 31. marta, a za posetioce otvoren 6. maja 1889. godine.

Prvi planovi za izgradnju potiču iz 1884. godine. Ajfel je prvo konkurisao za gradnju kule za svetsku izložbu 1888. Godine, u Barseloni. Kada je odbijen u Španiji, on je svoj projekat predao Parizu, gde se izložba održavala sledeće godine. Za parisku izložbu je bilo prijavljeno mnogo predloga; između ostalih, giljotina kao spomenik poginulima u revoluciji, zatim veoma visoki stub na čijem vrhu bi se nalazilo svetlo koje bi osvetljavalo ceo grad, pa gigantska fontana iz koje bi voda prskala široko i daleko itd. Na kraju je pobedio Ajfelov projekat ulazne kapije na svetsku izložbu.
Izgradnja je započeta 26. januara1887. godine. Bilo je planirano da objekat bude zaveršen za 14 meseci, ali su radovi trajali 26 meseci. Na izgradnji tornja radilo je 150 radnika u fabrici „Levail Peru“, kraj Pariza, gde su izrađivani elementi za gradnju tornja, i oko 300 radnika na mestu podizanja tornja.

Na kvadratnoj osnovi dužine 125 m,  Ajfel je temelje kule postavio na tada nov način - na kesonima (pneumatički način temeljenja) je podigao, u obliku vitke piramide, četiri rešetkasta nosača do visine od 300 m, gde ih je platformom spojio sa kupolom. Kula se sastoji od 3 dela: vrh prvog dela se nalazi na visini od 57 m, drugi je na 115, a treći na 274 m. Pri najjačem vetru, vrh tornja oscilira samo 12 cm, a visina varira 8 cm pri najvišim temperaturama. Na projektu je učestvovalo 50 inženjera koji su nacrtali 5.300 tehničkih crteža.  Dizajnirano je i proizvedeno 18.038 metalnih delova od livenog gvožđa, a od  tih metalnih delova - čak dva i po miliona zakivaca - formirana je struktura tornja. Za toranj je upotrebljeno 7.300 tona livenog gvoždja, a ukupna težina je 10.100 t. Ugrađeno je i 5 liftova, a broj stepenica je varirao kroz vreme: u vreme uzgradnje 1889. godine, bilo je 1710 stepenica do vrha na 300,65 m. Nakon rekonstrukcije osamdesetih godina prošlog veka, bilo je 1920 stepenica, a danas ih ima 1665 (javnosti nije dostupan vrh stepeništem - do vrha se stiže liftom sa druge platforme. Za farbanje Ajfelove kule utrošeno je 60 t troslojne antikorozivne boje koja se obnavlja svakih 7 godina.
Prema prvobitnom planu, bilo je predviđeno da Ajfelova kula traje 20 godine ali je, zahvaljujući potrebi postavljanja antene za telekomunikacije, trajnost produžena. Danas, sa postavljenom televizijskom antenom, visoka je 324 m. Danas se smatra jednim od remek-dela svetske arhitekture koje godišnje poseti preko 5 miliona turista.

Putovanje u najdublji deo okeana

Marijanski rov je najdublji deo Svetskog okeana i najdublje mesto na površini Zemljine kore. „Čelendžerov bezdan“ je tačka na skoro 11 kilometara, gde je Marijanski rov i najdublji. Tamo su 23. januara 1960. godine, batiskafom „Trst“, stigli Žak Pikar i Don Volš.

Otac okeanografa Žaka Pikara, švajcarski fizičar Ogist Pikar je 1947. izumeo batiskaf ili „duboki brod“. Svoje znanje o metodama potiska za let balonom (oborio je rekord leteći balonom na tada najvećoj visini, 1931-1932), primenio je da projekuje ovo plovilo. Batiskaf je konstruisan tako da podnosi velike pritiske. Imao je težak balast od gvozdenih kugli koje ga vuku nadole, a koje bi se automatski otkačile u slučaju opasnosti, kao i jedan „balon“ napunjen benzinom (koji je lakši od vode), kako bi mogao da pliva i da bude stabilan.
Prilikom prvog ispitivanja 1948. godine, nedaleko od Dakra, uz zapadnoafričku obalu, batiskaf bez ljudske posade je spušten na dubinu od 1.372 metra. Ogist Pikar i njegov sin Žak su kasnije izgradili savršeniji batiskaf i nazvali ga „Trst“ - pošto je tada slobodni grad Trst finansirao njegovu izgradnju. Batiskaf je konstruisan u Švajcarskoj a izrađen u Italiji, sa delovima iz više evropskih zemalja. 

Sam Ogist Pikar se 1953. spustio na dubinu od 3.219 metara u Sredozemnom moru. Potom je američka mornarica kupila „Trst“ da bi ga koristila za istraživanja. A kada su se Žak Pikar i Don Volš, iz Ratne mornarice SAD, spustili „Trstom“ na dno 11 kilometara dubokog ambisa kod Marijanskih ostrva, gde pritisak iznosi 1.100 atmosfera, otkrili su vodene struje i živa bića! U stvari, prvo biće koje su ugledali bio je jedan kičmenjak: riba dugačka manje od pola metra.
Spuštanje u bezdan trajalo je skoro pet sati. Svetlost broda im je omogućila da vide ono što su opisali kao tamnobraon „dijatomejski mulj“ koji prekriva morsko dno, zajedno sa škampima i nekim ribama koje su izgledale kao iverak i list. Pošto je prozor od pleksiglasa prilikom spuštanja napukao, na dnu su proveli samo dvadesetak minuta. Zatim su istovarili balaste (devet tona gvozdenih peleta i rezervoare napunjene vodom) i počeli put ka površini.

Izron je bio mnogo brži od zarona, i trajao je tri sata i petnaest minuta. Brodski instrumenti su prvobitno registrovali dubinu plovila na 11.521 metar, ali je to kasnije preračunato na 10.916 metara. Novija merenja pokazuju da se dno Čelendžerovog bezdana nalazi otprilike 11.000 metara ispod nivoa mora.

Podzemna reka života u Sahari

„Velika reka koju je stvorio čovek“ u Libiji je bila najveći sistem za navodnjavanje na svetu. Ovaj projekat vredan 33 milijarde dolara finansirala je Libijska centralna banka. Mada je sve rađeno bez pozajmljenih para iz inostranstva, taj podzemni cevovod i prateća infrastruktura su delo građevinskih kompanija iz celog sveta.

Libija je jedna od najosunčanijih i najsušnijih zemalja na svetu. U njoj postoje područja gde decenijima nema padavina, a kiše čak i na visoravnima padnu jednom u pet do deset godina. Manje od pet odsto zemlje ima padavine u količinama koje su potrebne poljoprivredi. Nekada je većina vode stizala iz postrojenja za desalinizaciju na obali, koja su bila skupa pa se voda koristila isključivo za snabdevanje domaćinstava, ali ne i za navodnjavanje. Prilikom potrage za novim naftnim poljima na jugoistoku Libije, 1953. otkrivena su četiri ogromna rezervoara fosilne vode, čiji kapacitet varira od 4.800 do 20.000 km3. Većina te vode je sakupljena pre kraja poslednjeg ledenog doba, kada je Sahara imala umerenu klimu.
Namera graditelja je bila da se obezbedi svežu vodu za sve Libijce i da pustinju pretvori u zelenu zemlju, čineći Libiju samodovoljnom kada je reč o proizvodnji hrane. Na početku su planirani veliki poljoprivredni projekti u pustinji gde je pronađena voda; ali kada su stanovnici tih predela odbili da se sele, odlučeno je - da se voda dovede do njih! Tako je napravljen najveći svetski sistem za navodnjavanje, sa 1.300 bunara od kojih je većina duboka više od pet stotina metara. Sagrađene su dve fabrike za proizvodnju čeličnih cevi, prečnika 4-6 m. Prva je bila u Bregi, gde se nalazila i najvažnija tačka sistema, jer su se tu račvali kraci cevovoda ka Tripoliju i Bengaziju. Rovovi u koje su polagane cevi su duboki do devet metara, a granaju se duž četiri hiljade kilometara, od juga ka severu zemlje, gde živi većina Libijaca.

Sistem je pre 2011. podmirivao sedamdeset procenata potreba za vodom domaćinstava i poljoprivrede. Libijski zvaničnici su tvrdili da bi rezerva vode mogla da traje hiljadu godina pre nego što se iscrpu. Projekat je trebalo da bude završen do 2025. godine, tako da na kraju sistem omogući navodnjavanje preko sto hiljada hektara pustinje.
Na nesreću, avioni Zapadne alijanse bombardovali su 2011. fabriku za proizvodnju cevovoda i sistem za kontrolu protoka vode. Uništenje je dovelo do zastoja u radu „Velike reke koju je stvorio čovek“ i, naposletku, do raspada sistema. Na hiljade hektara zemlje čije je navodnjavanje bilo subvencionisano se osušilo, što je dovelo do propasti poljoprivrede u Libiji. Trenutno, vlada koju su priznale UN kontroliše neke delove zemlje, a pobunjeničke grupe imaju vlast u područjima gde se nalaze cevi.

Most preko mora

Od 2018. kada je most dug 55 km pušten u promet, putovanje između  Hongkonga, Džuhaja i Makaoa traje 45 minuta umesto pet sati. Most Hongkong-Džuhaj-Makao, što je njegov zvanični naziv, spaja kontinentalnu Kinu sa Hongkongom, povezujući tri glavna grada na delti Biserne reke.

Most Hongkong-Džuhaj-Makao je i najduži morski prelaz i najduža fiksna veza na otvorenom moru na svetu. On prolazi preko kanala Lingding i kanala Jiužhou u južnoj Kini, započinjući u blizini međunarodnog aerodroma „Hongkong“ na istoku, i završavajući u zalivu Hongvan, kod Džuhaja. i Makaoa na zapadu. Najduži most na svetu preko mora je građen devet godina i koštao je 19 milijardi dolara. Izgradnja na kineskoj strani je započeta krajem 2009. a u Hongkongu dve godine kasnije. Sistem čine tri mosta sa kablovima, podmorski tunel i četiri veštačka ostrva. Glavni most koji se sastoji od vijadukta i podvodnog tunela, završen je jula 2017. Prilikom izgradnje je nastradalo 19 radnika.

Most je projektovan sa 400.000 tona čelika iskorišćenog kao ojačanje da izdrži najjače zemljotrese, super-tajfune i druge tektonske i klimatske izazove. To je 4,5 puta više čelika nego što je ugrađeno u most „Golden Gejt“, u San Francisku, čijih je 20 dužina sadržano u ovom kineskom mostu-čudovištu. U plitkim vodama su izgrađena veštačka ostrva da bi se ogradio prelaz preko mosta: dva ostrva se koriste kao ulazi i izlazi za tunel dug 6,7 km kroz koji vozači mogu da putuju ispod najprometnije pomorske trake. Najveća dozvoljena brzina iznosi sto kilometara na sat.
Autobuski prevoz saobraća 24 sata na dan, a polasci u špicu su na svakih pet minuta. To je i najbolji način transporta zbog ograničenja koja se odnose na privatna vozila. Naime, broj dozvola za privatna vozila koja mogu da voze preko mosta od Hongkonga do Džuhaja je ograničen, a broj vozila kojima je dozvoljen ulazak u Hongkong i Makao iz drugih regiona, podložan je dnevnoj kvoti kako bi se izbegle gužve.

Oko za daleki svemir

Svemirski teleskop Džejms Veb (eng. James Webb Space Telescope, skraćeno JWST), lansiran u decembru 2021. godine, pušten u rad u julu 2022. godine, najveći je orbitalni teleskop ikada napravljen. Dizajniran je specifično da posmatra infracrveno područje elektromagnetnog spektra, za razliku od njegovog prethodnika, preko tri decenije starog teleskopa Habl, koji je dizajniran da podjednako pokriva i ultraljubičasto i vidljivo područje, kao i blisko infracrveno. Njegova prednost u odnosu na Svemirski teleskop Habl, kao i drugi, danas nefunkcionalni, isključivo infracrveni Svemirski teleskop Spicer, jeste posedovanje osetljivijih instrumenata koji su u stanju da u svemiru detektuju objekte koje njegovi prethodnici nisu mogli. Poseduje tri kamere, od kojih su dve namenjene bliskom infracrvenom delu spektra, a jedna je namenjena srednjem infracrvenom.

Mogućnost posmatranja udaljenijih, a ujedno i starijih svemirskih objekata, čini JWST pogodnim za proučavanje nastanka Univerzuma, odnosno posmatranje prvih zvezda, kao i procesa formiranja prvih galaksija. Druga važna primena visoke osetljivosti i visoke rezolucije instrumenata JWST jeste detaljno proučavanje sastava atmosfera egzoplaneta.
Svemirski teleskop Džejms Veb je razvijen u saradnji američke NASA-e, Evropske svemirske agencije (ESA-e) i Kanadske svemirske agencije (CSA-e), a ime je dobio po Džejmsu Vebu, drugom po redu administratoru NASA-e, iz zlatnog doba, uoči i tokom „Apolo“ programa. Razvoj ovog teleskopa trajao je više decenija, počev od 1996. godine, a obeležen je mnogim odlaganjima i promenama dizajna. Konačno je sklopljen 2016. godine, nakon čega je podvrgnut raznim testiranjima. Lansiranje i puštanje u rad bilo je u planu za 2018. godinu, sa osam godina zakašnjenja, ali je nakon niza problema sa štitom za sunčevo zračenje došlo do daljih odlaganja, što je naposletku rezultiralo lansiranjem krajem 2021. godine.
Glavno ogledalo ovog teleskopa sastoji se od 18 heksagonalnih delova, izrađenih od pozlaćenog berilijuma. Prečnik mu iznosi 6,5 m, za razliku prečnika Hablovog ogledala, čiji prečnik iznosi svega 2,4 metra. Površina ogledala je otprilike šest puta veća od one u slučaju Habla.
Kao i njegovi prethodnici, JWST poseduje sistem za hlađenje, što je posebno važno za neometanu detekciju infracrvenog zračenja udaljenih svemirskih objekata. Pri držanju teleskopa na jako niskoj temperaturi, od oko -223 ℃ u slučaju JWST, infracrveno zračenje koje emituje sam teleskop je zanemarljivo i ne ometa detekciju infracrvenog zračenja koje potiče od svemirskih objekata. Kod JWST hlađenje je pasivno, osim u slučaju instrumenta za detekciju zračenja iz srednjeg infracrvenog područja, gde se primenjuje poseban rashladni uređaj.
Održavanju niske temperature pomaže i pomenuti petoslojni štit za sunčevo zračenje, veličine teniskog terena. Štit je pri lansiranju morao da bude spakovan tako što je višestruko presavijan, a kasnije uspešno razvijen i postavljen. Budući da se JWST nalazi u orbiti oko L2 Lagranžove tačke između Zemlje i Sunca, uvek je izložen zračenju Sunca radi napajanja i istovremeno su izbegnute senke Zemlje i Meseca. Baš zbog te pozicije, na kojoj je jako izložen, važno je da štit dobro radi svoj posao.
Nakon nameštanja ogledala i puštanja teleskopa u rad, u julu 2022. godine objavljene su prve fotografije i analize. One su uključivale dve fotografije maglina, fotografiju nekoliko galaksija, dve fotografije određenih galaktičkih jata, ali i spektar atmosfere egzoplanete WASP-96b koji je potvrdio priusutvo vode u njenoj atmosferi. Ovi prvi prakti

čni rezultati rada teleskopa oduševili su svet. Objavljeno je da su performanse teleskopa iznad očekivanih.
U narednih godinu dana rada, JWST je korišćen za snimanje mnogih svemirskih objekata, uključujući planete i asteroide našeg Sunčevog sisitema. Na osnovu podataka dobijenih pomoću ovog teleskopa, skoro svaki dan dolazi do novih otkrića. Primera radi, u martu 2023. godine, snimljen je emisioni spektar atmosfere egzoplanete VHS 1256 b. Na pomenutom spektru jasno se mogu identifikovati signali koji potiču od vode, ugljen-monoksida, metana, ali i silikata. Ovaj primer predstavlja najveći broj različitih molekula identifikovanih odjednom u atmosferi neke egzoplanete. Ujedno, ovo je prva detekcija silikata, odnosno čestica peska, u atmosferi neke egzoplanete.
Uz otkrića poput ovog, ili novih saznanja o starosti određenih galaksija, koja menjaju naše razumevanje univerzuma, jasno je da astronomija i kosmologija nikada više neće biti iste zahvaljujući Svemirskom teleskopu Džejms Veb, a avantura je tek u početnoj fazi.

Most cara Trajana

Ima nagađanja da je most na Dunavu, nizvodno od današnjeg Kladova, zamislio sam car Trajan (98-117 ne) koji je za graditelja imenovao Apolodora iz Damaska, čuvenog neimara antičkog sveta. „Biću poštovan kada Dakiju učinim rimskom provincijom i kada Dunav i Eufrat pređem preko mostova“, ostale su zabeležene careve reči.

Na mestu gde je most podignut, reka se naglo širi, usporava i teče dosta plitkim peskovitim koritom. Izboru tog mesta je pogodovala i neposredna blizina ostrva Šimijan, koje je  verovatno korišćeno kao osnova za stvaranje rukavaca. Apolodor je na tom prostoru preusmerio tok reke da bi, koristeći nizak vodostaj i gotovo isušeno dno, ukopao stubove. Potom je isto učinio premeštajući tok reke u drugi rukavac.
Mesto gde je izvedeno prvo skretanje reke su današnji ostaci turske utvrde Fetislam. Izmenjenim tokom, reka je išla do ispred danas Male Vrbice, 2 km nizvodno od mosta, do mesta gde se rukavac ponovo spaja sa maticom Dunava. Time je većina stubova postavljana na suvom. Da bi ih utvrdio, Apolodor je pobijao u rečno dno četvorougaone drvene stubove a potom postavljao noseće stubove obložene glinom. Tome je dodavao kamenje povezano malterom, što je spolja bilo zaziđivano mermernom opekom. Gornja konstrukcija je bila delom od kamena.
Gradnja mosta je završena 105. godine ne, u vreme drugog pohoda rimskih legija na Dačane. Od tada je silna vojska prešla most i Dakija je pokorena već naredne godine.
Most je postavljen u pravcu sever-jug, sa odstupanjem od 8 stepeni ka zapadu, a 20 stubova veličine 18-19 x 33-34 m imali su kljunaste dodatke na prednjoj i zadnjoj strani, čime je umanjivan pritisak silovite reke. Sa portalima na obe obale, to je činilo rastojanje od 1127 m, od čega preko reke 1071 m. Više od jednog milenijuma to je bio najduži most dotad izgrađen na svetu.
Za vreme Trajanovog naslednika Hadrijana (117-138 ne) zapaljena je gornja drvena konstrukcija da bi se sprečio prodor Dačana na desnu obalu Dunava. Drugi izvori pominju da je most srušen u vreme cara Aurelijana (270-275 ne) mada se navodi i da se most srušio pod uticajem plahovite reke.  
Tim putem prošla je i vojska austrijskog cara Leopolda, u vreme pohoda na Vidin, u 18. veku, a na istom mestu trupe Crvene armije su 1944. prešle Dunav napredujući protiv nemačkog Vermahta. Ima zapisa da su se ostaci stubova mogli videti 1856. godine, kada je vodostaj Dunava bio izuzetno nizak. Početkom 20. veka, Međunarodna komisija za Dunav donela je odluku da se, zbog sigurnijeg saobraćaja rekom, unište dva stuba koja su ometala plovidbu. Pola veka kasnije, utvrđeno je postojanje 12 stubova. Danas se mogu videti samo dva stuba - jedan na srpskoj i drugi, na rumunskoj obali.

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"