Image

كل ما تحتاج لمعرفته حول علم المتفجرات الخاص بالألعاب النارية

هيا أطلقها

Bread assortment لتتوهج الصواريخ باللون الأحمر (والأزرق والأخضر والأصفر).
بيكسلز

إنه تقليد قديم العهد: حيث يحضر الملايين من الأمريكيين، ابتداءً بالأطفال الصغار وانتهاءً بكبار السن، عروض الألعاب النارية احتفالاً بيوم الرابع من يوليو (يوم استقلال الولايات المتحدة الأمريكية). ليس هناك عمل وطني يضاهي الجلوس في الهواء الطلق على بطانية ومشاهدة المئات من الانفجارات وهي تضيء السماء تكريماً لذكرى اليوم الذي ولدت فيه بلادك. ولكن السؤال هو: كيف تحدث هذه الانفجارات؟

حسناً، نحن هنا لكي نزودك ببعض الحقائق المسلية عن أكثر العلوم وطنيةً: التقانة النارية، كيمياء الانفجارات. إنها مثالية لإظهار الذكاء في يومك الذي خصصته للشواء احتفالاً بالرابع من يوليو.

داخل الانفجار

تم اختراع الألعاب النارية منذ قرون في الصين، وبالرغم من أنها تبدو مختلفة الآن، إلا أنها لا زالت تمتلك نفس المكونات الأساسية. إن الألعاب النارية التي يمكنك أن تشاهدها في عرض حديث ليوم الرابع من يوليو هي عبارة قذائف جوية، وهي مختلفة بشكل كبير عن الألعاب النارية التي يمكنك أن تعدها في منزلك (هذا إن كنت تعيش في ولاية تسمح بالألعاب النارية).

القذائف الجوية عبارة عن كرات قوية ومتعددة الاستخدامات من المتفجرات والمواد الكيميائية المضافة. من الخارج، كل ما يمكنك رؤيته هو تغليفها الورقي الذي يعادل حجمه فاكهة الجريب فروت (كريفون) والفتيل. ولكن أجزاءها الداخلية محشوة بشكل محكم بالمكونات الفردية اللازمة لإحداث كافة التأثيرات التي تبهرنا.

إن أكثر مهمة أساسية تؤديها اللعبة النارية هو أن ترتفع إلى السماء وتنفجر. يتطلب هذا الأمر اثنين من المكونات الرئيسية فقط: مادة كيميائية غنية بالأوكسجين (تعرف باسم المؤكسد، مثل نترات البوتاسيوم)، ووقود للاحتراق (غالباً ما يستخدم الكبريت والفحم). يتم جمع هذه المواد الكيميائية لتشكل مسحوقاً أسود اللون، الذي تم استخدامه منذ إنتاج أولى الألعاب النارية الصينية كوقود دافع لإطلاق القذائف في الهواء، وكشحنة متفجرة لإحداث الانفجار الفعلي.

يتكون الجزء الأكبر من القذيفة الجوية من “نجوم” بحجم كرات اللعب الزجاجية الصغيرة، والحُبيبات الكيميائية التي تولد التأثيرات الانفجارية المميزة. حيث تملأ الشحنة المتفجرة الفراغ المتبقي داخل القذيفة، ويتم فصلها بشكل ذكي عن المسحوق الأسود الذي يدفعها في الهواء. ففي نهاية المطاف، نحن لا نريد للقذيفة أن تنفجر على الفور.

تحضيراً للإطلاق، يتم وضع القذيفة داخل مدفع هاون، وهو أنبوب يوجهها في الاتجاه المناسب ووفق الزاوية المناسبة. عندما يصل الفتيل المشتعل إلى الشحنة الدافعة في قاعدة القذيفة، يوفر البارود المحترق قوة دافعة للقذيفة لكي تنطلق إلى السماء. يمكن لكمية البارود أن تتحكم بمدى ارتفاع القذيفة في الجو.

في هذه الأثناء، يكون فتيل داخلي – يمتد من الشحنة الدافعة إلى مركز الكتلة المتفجرة للقذيفة – قد اشتعل لتوقيت الانفجار الفعلي. عندما يحترق الفتيل إلى نهايته، فإنه يشعل الشحنة المتفجرة، فتشتعل النجوم وتُقذف نحو السماء. هذه هي الرشقات النارية التي تندفع خارج القذيفة والتي تجعلنا ننبهر عند مشاهدتها. تحترق القذيفة بعد ذلك، وكل ما يتبقى ليعود إلى الأرض هو البقايا المتفحمة من القذيفة الورقية (لا تقلق إذاً، فالألعاب النارية التي تنفجر بشكل صحيح لن تعود إلى الأرض لتقع على رأسك).

 

البقع المضيئة التي تندفع منتشرةً هي حبيبات النجوم المشتعلة، التي تنطلق نتيجة انفجار الشحنة المتفجرة.
جيفي

دعنا الآن ننظر إلى هذه الرشقات النارية بحد ذاتها. لقد شاهدنا ألعاباً نارية حمراء، بيضاء وزرقاء اللون في الرابع من يوليو، قلوباً في حفلات الزفاف، وحتى شخصيات كلاسيكية في عروض ديزني الليلية. كيف يمكنك التحكم بلون وشكل انفجار يبدو للناظرين أن لا حدود له؟

في الواقع، مصدر الألوان هو المواد الكيميائية الموجودة في النجوم (حبيبات الألعاب النارية). تصدر بعض المكونات المعدنية ضوءً ملوناً عند إضافة الطاقة إليها (الناجمة عن الانفجار على سبيل المثال). نذكر فيما يلي دليلاً مفيداً عن الألوان المتعددة للمواد الكيميائية:

الأحمر: السترونتيوم

البرتقالي: الكالسيوم

الأصفر: الصوديوم

الأخضر: الباريوم

الأزرق: النحاس

البنفسجي: السترونتيوم والنحاس

الأبيض: الألمنيوم أو التيتانيوم

يعد اللون الأزرق واحداً من أكثر الألوان التي يصعب إنتاجها، وذلك وفقاً لجون كونكلينج، الأستاذ المساعد للكيمياء في كلية واشنطن. لقد ساعدت التطورات الأخيرة التي تحققت في مجال كيمياء الألعاب النارية، على إنتاج تدرجات من اللون الأزرق الأكثر زهواً (وهو أمر ضروري للحصول على عرض ناجح يخص حب الوطن في الرابع من يوليو).

بعد ذلك، تحتشد الألعاب النارية وفق أشكال وتشكيلات متنوعة بالاعتماد على تقنية بسيطة بشكل يدعو إلى الدهشة: فالنجوم مربوطة بقطع من الورق لها شكل النمط المرغوب به. هل تحاول صناعة وجه مبتسم؟ قم فقط بوضع دائرة من النجوم مع عدد قليل إضافي منها في مركزها لتشكل ملامح الوجه.

يقول كونكلينج: “يتطلب الأمر الكثير من الاختبارات”. ويضيف: “يتعين عليك أن تعرف بالضبط كيفية وضعها بحيث يظهر في السماء الشكل أو النمط الذي ترغب برؤيته”.

في بعض الأحيان تمثل الطريقة التي تنفجر بها الألعاب النارية أمراً هاماً أيضاً. فالألعاب النارية التي تنفجر في الجو تحدث تأثيراً مختلفاً للغاية عن تلك التي تفرقع بينما تتلاشى، أو تلك التي تتلاشى ببطء بينما تشكل أقواساً في السماء مثل فروع شجر الصفصاف. وفقاً لكونكلينج، هناك الكثير من الاحتمالات لهذه التأثيرات، وبالتالي يمكن للفنانين أن يحددوا ما يحاولون رؤيته، واللجوء إلى الكيميائيين لتحقيق ذلك.

يقول فيل جروتشي، رئيس شركة فايرووركس باي جروتشي ومديرها التنفيذي: “تمثل الألعاب النارية وسيلة تعبير بالنسبة لنا، شأنها شأن الرسم”. ويضيف: “إنها تمثل ما نستخدمه لتشكيل الصور الرسومية في السماء”.

عروض نارية

الخطوة التالية هي في الواقع تصميم العرض وتنفيذه. إنه أمر تطول قائمته: قد يستغرق الأمر أشهر ليتم تصميم، واختبار وإعداد العرض، ولكن خلال 20 دقيقة من الاستعراض، تنفجر كل الألعاب النارية في سماء الليل. ليس هناك مؤشرات للزمن والقوة البشرية التي شاركت في العمل. ولكن ذلك يعتبر في هذا النوع من الأعمال علامة على النجاح.

يمثل جروتشي اليوم الجيل الخامس من بين 6 أجيال ارتبطت في العمل عبر شركة فايرووركس باي جروتشي، وهي شركة للألعاب النارية مملوكة لهذه العائلة في مدينة نيويورك. وهو يستعد حالياً لموسم الذروة بالنسبة لهم: الرابع من يوليو. فلديهم 80 عرضاً تم التخطيط لإقامتها خلال عطلة نهاية الأسبوع الطويلة.

يقوم العملاء بالتعاقد معهم لتنسيق العروض، من شراء القذائف وتطويرها إلى الإشراف الفعلي على إطلاقها. عندما يعملون بالفعل على تصميم مادة جديدة، يقومون باختبارها في منشأة مخصصة للبحث والتطوير تقع خارج ألباني (عاصمة ولاية نيويورك)، وتصنيعها في مصنع للذخيرة العسكرية يقع في رادفورد، فيرجينيا، يقول جروتشي: “هناك على الدوام تعاون كبير يجمع بين المتفجرات العسكرية وتصنيع الألعاب النارية.

بعد ذلك، يذهب المصممون إلى الموقع للاطلاع على الحيز المكاني الذي يتعاملون معه: هل هناك مياه؟ هل هناك مبانٍ؟ بعض المواقع تكون أكثر غرابة من غيرها؛ حيث نفذت فايرووركس باي جروتشي عرضاً في دبي قبالة برج خليفة، أعلى مبنى في العالم.

يتم إدخال تفاصيل الموقع في برنامج للتصميم الحاسوبي، ثم يتم استخدام برنامج مخصص لمعالجة الإظهارات ثلاثية الأبعاد لإجراء محاكاة للتصميم والضبط الزمني لانفجارات الألعاب النارية. حيث يمكنهم معاينة كل شيء بشكل مسبق، من الارتفاعات إلى الألوان وحتى الدخان الناتج. يعتبر جروتشي الألعاب النارية الفردية كطاقم من الممثلين، وأن عملية تصميم عرض ما تتطلب ترجمة هذه الشخصيات ضمن أدوار تظهر في أوقات وتفاعلات مختلفة، تظهر جميعها على منصة واحدة أبعادها هائلة، وهي السماء. يستغرق الأمر حوالي ساعتين لتصميم دقيقة واحدة من عرض الألعاب النارية (أي أنه لتخطيط عرض نموذجي مدته 20 دقيقة، يستغرق الأمر 40 ساعة، أي ما يقارب أسبوعاً كاملاً من العمل).

مع وضع رؤيتهم في الحسبان، يبدو أن مختصي التقانة النارية من فايرووركس باي جروتشي قادرون بالفعل على إرساء الإجراءات الاعتيادية اللازمة لأي عرض. فهناك 3 مختصين للتقانة النارية، ولكن طاقم العمل قد يرتفع عدده إلى 250. تعالج الحواسيب عملية الإطلاق، فلم تعد تطلق الألعاب النارية يدوياً منذ ثمانينيات القرن الماضي، عندما كان يتم ربط فتائل الإشعال بمفتاح كهربائي. أما اليوم، تقوم شبكات حاسوبية بتوقيت عمليات الإطلاق بشكل دقيق.

يقول جروتشي: “هناك الكثير من الأجزاء المتحركة للوصول إلى اللحظة التي تكون فيها جاهزاً لتضغط زر ’’الانطلاق‘‘ “. ومع 80 عرضاً تتضمن عمليات إطلاق سريعة على مدى 4 أيام فقط، فمن المؤكد أنهم سيكونون مشغولين خلال عطلة نهاية الأسبوع.

مستقبل مشرق

كيف ستبدو الألعاب النارية في المستقبل؟ حسناً، بالعودة إلى تاريخها، يبدو لنا أنها لم تتغير كثيراً: يقول كونكلينج إن الألعاب النارية بقيت بشكل أساسي على حالها على مدى تاريخها الطويل الذي يمتد إلى ألاف السنين، على الرغم من أن التقدم في علم الكيمياء قد وفرت إمكانية إدخال تأثيرات جديدة والحصول على ألواناً أكثر إشراقاً.

فالعناصر الانفجارية الصغيرة (عناصر الإظهار المتفجرة) التي تصنعها فايرووركس باي جروتشي، تستخدم شرائح صغرية للتحكم بارتفاع الانفجار. يحاول الباحثون أيضاً جعل الألعاب النارية أقل إطلاقاً للدخان وأكثر ملاءمة للبيئة. يستقصي جروتشي إمكانية تطوير صندوق جديد يشبه البلاستيك، ولكنه في الواقع عبارة عن بوليمر مصنوع من النشاء يمكنه أن يتحلل بسرعة أكبر.

يقول كونكلينج: “إنه مجال مثير للاهتمام بلا شك. ليس هناك حدود لشيء”.

error: Content is protected !!