標高4,400メートルの高原に建つ「スカイキャッチャー」建設者たち

1.3平方キロメートルを歩くのにどれくらい時間がかかりますか？通常の成人の場合、約10〜20分かかります。 2017年の春先、中国成都電力建設総公司研究所の稲成高高度宇宙線観測所の設計プロジェクトマネージャーである胡斌さんは、酸素ボンベを背負い、息を切らしながら、標高4,410メートルの1.3平方キロメートルを4時間かけて歩いた。

この1.3平方キロメートルの高原は、四川省稲城市の海子山にあります。ここには 3 つの主要なアレイが配置され、「ビッグ ネット」を形成しています。これは、世界で最も高く、最大で、最も感度の高いガンマ線検出装置である高高度宇宙線観測所 (LHAASO) を構成しており、「空を捉える」ために構築されています。この観測所は国家の承認を無事通過したため、中国が主体となり多くの国が参加する国際的な宇宙線研究センターとなる。

成都研究所のプロジェクトチームは初めて、中国科学院の専門家たちとともに山頂の雲海に隠れた無人地帯を訪れた。これから設計作業が始まる土地を、自分たちの足で一歩一歩測り、ここの厳しい自然環境や脆弱な生態環境をより深く感じ取りました。

「この山は雪と氷の期間が長く、寒くて酸素が不足している。設計の観点から正常な建設を確保するのは非常に難しい」と胡斌氏は語った。 「さらに、自然保護区となっている山には多くの湖があり、高い環境保護基準を満たす必要がある。」

このプロジェクトでは、自然環境の制約下で、遮光、浸水防止、防塵、汚染防止、防錆、凍結防止を含む「一回避五予防」の工学基準を提案しました。 「私たちが設計した水チェレンコフ検出器アレイ（WCDA）は、一年中水を貯蔵する必要がある3つの大きなプールで構成されています。これは標高4,000メートルを超える山にあります。これはこれまでになかっただけでなく、国内外で参考になる前例もありません」と、プロジェクトの副主任設計者である陳旭剛氏は語った。

2017 年 3 月から 7 月までの 4 か月間は、プロジェクト部門の全員にとって、短くもあり長くもありました。エンジニアリングのマイルストーンが次々と達成され、技術的な困難を克服するのは困難でした。そのため、誰もが時間がどんどん遅くなることを望んでいました。しかし、これまでにないエンジニアリングの困難を克服するには、大量の情報を読み込み、大量のデータを参照し、繰り返し計算し、複数回分析し、継続的に最適化する必要があります。こうした「精神的拷問」は、誰もが早くそのような日々が終わることを祈る原因となっている。

その年の5月に、プロジェクトの予備的な実行可能性調査計画が完了しました。 7月に工事設計図面が審査に合格しました。 7月14日、プロジェクトチーム全員が現場に急行し、技術説明を行い、「スピード」と「品質」を重視して、この重大な科学技術インフラ建設プロジェクトが予定通りに開始されることを確保しました。 2019年4月には4分の1スケールの水チェレンコフ検出器装置の試運転が開始され、2021年7月には実物大の水チェレンコフ検出器装置の試運転が開始され、良好な結果が得られました。

エンジニアリング設計プロセスでは、プロジェクトが科学研究のニーズを満たすことを保証するために、設計チームは、敷地内の水流の迂回と制御、軽量鋼構造屋根のハイブリッド構造システムと組み合わせた鉄筋コンクリート片持ち薄壁擁壁、HDPEフレキシブル防浸および検出器サスペンションシステム、および極寒条件下でのアクティブな加熱プールのない熱環境制御システムを革新的に提案しました。これらのソリューションは、地下水の凍結被害、洪水制御基準、浸透防止と腐食防止、吸湿と断熱などの問題を解決し、光検出器の配置要件を満たし、国家の主要な科学研究目標の実現を確実にしました。

2021年、高高度宇宙線観測衛星（LHAASO）は、多数の超高エネルギー宇宙加速器、エネルギー1.4ペタ電子ボルトのガンマ光子、高エネルギー天文学標準光源の明るさを観測・記録し、「超高エネルギーガンマ天文学」の時代を切り開きました。中でも水チェレンコフ検出器アレイプールは「世界で最も感度の高い超高エネルギーガンマ線源探査観測装置」という称号を持っています。

「建設の過程で、設計チームは建設中に遭遇した問題を解決するために現場に頻繁に行かなければなりませんでした。建設は冬に行われましたが、高地の厳しい気候にさらに追い打ちをかけるような状況でした。私たちは空港から現場に急いで向かうことが多く、高原の環境に順応する時間もありませんでした。日中は目が腫れ、頭が痛くなり、頻繁に嘔吐することもありました。夜は高山病で眠れませんでした。」胡斌氏は「このような状況下でプロジェクトは完了した」と振り返った。

時間は人間の意志によって変わることはありませんが、時間はすべての努力に対して最善の答えを与えてくれます。高高度宇宙線観測所（LHAASO）により新たな研究分野が開拓され、成都研究所の設計チームは水チェレンコフ検出器アレイ（WCDA）でも多くの栄誉を獲得しました。その栄光の裏には、酸素不足や不確実性に対するメンタリティ、どんなに困難であっても前進する勇気、そして挑戦を恐れず大胆に革新する精神があります。