چراغ ایمن معدن

اختراع چراغ ایمن معدن

-
همفری دیوی

اغلب اختراعات و نوآوری‌های بشر، در واکنش به یک مشکل فنی و یا تقاضایی آشکار یا پنهان در بازار پدید آمده است. این مسئله، بدین معنا است که اختراع، می‌بایست کاربردی بوده و بتواند مشکل یا تقاضایی را به محو ملموس مرتفع سازد. در برخی اختراعات بزرگ، این تقاضا یا مشکل فنی، به شکل آرزوهای بلندپروازانه نمایان می‌شود، مانند پرواز در آسمان‌ها یا حرکت زیر آب که با اختراع هواپیما و زیردریایی محقق گردید. در مقابل، برخی دیگر از اختراعات به مشکلات فنی کاملاً ملموسی اشاره دارند که شاید یک صنعت خاص یا بخشی از اقشار جامعه با آن درگیر می‌باشند. اختراع چراغ‌های ایمنی مورد استفاده در معادن عمیق و تاریک، از جمله همین اختراعات است.

کار در معدن، به‌عنوان یکی از طاقت‌فرساترین مشاغل جهان به حساب آمده که با ریسک‌ها و مخاطرات مختلفی همراه است. کافی است کمی در اخبار و گزارشات سال‌های اخیر جستجو کنید تا با نمونه‌های مختلفی از حوادث ناگوار در معادن آشنا شوید. این شغل خطرناک و پرمشقت، تنها به لطف نوآوری‌های مخترعین و فناوری‌های پیشرفته فعلی است که توانسته محیطی به نسبت ایمن را برای کارگران فراهم سازد. یکی از مهم‌ترین این نوآوری‌ها، چراغ‌های ایمن معدن است که در سال‌های ابتدایی قرن نوزدهم میلادی روشنایی را به فضاهای داخلی معادن وارد نمود.

در قرن نوزدهم، معدنکاران با شرایط پیچیده و خطرناکی دست‌و‌پنجه نرم می‌کردند. آن‌ها مجموعه‌ای از ابزارهای اساسی، به‌ویژه تجهیزات حفاری در اختیار داشتند، اما به دلیل عدم وجود روشنایی در معادن، برای روشن کردن فضای پیرامون خود، مجبور به استفاده از شمع بودند. شاید پیش خود بگویید که کار کردن زیر نور شمع، آن هم در عمیق‌ترین معادن، می‌تواند کاری ترسناک باشد، اما مشکلی بزرگ‌تر پیش روی کارگران بود: «در عمق معادن زغال‌سنگ، غلظت بالایی از گاز متان وجود داشت که به محض تماس با گرمای شعله، منفجر می‌شد».

در سال ۱۸۱۵، چند انفجار بزرگ در معادن شمال شرقی انگلستان به وقوع پیوست که نتیجه آن‌ها، کشته شدن بسیاری از کارگران معادن بود. در پی این حوادث فاجعه‌بار و به منظور جلوگیری از حوادث مشابه در معادن زغال‌سنگ، انجمن ساندرلند (Sunderland Society) تشکیل شد. هدف این انجمن، جمع‌آوری بودجه لازم برای کشف روش‌های جدید روشنایی و تهویه معادن بود و در همین راستا، از همفری دیوی (Humphry Davy)، استاد شیمی مؤسسه رویال (Royal Institution) خواسته شد تا روی ایده ساخت یک وسیله نورانی و ایمن برای معدنکاران کار کند. صورت‌مسئله کاملاً مشخص بود: «ساخت وسیله‌ای نورانی برای معدنچیان که استفاده از آن در محیط‌های دارای گاز متان، بی‌خطر باشد».

همفری دیوی، در حدود دو ماه (از اکتبر تا دسامبر سال ۱۸۱۵) به تحقیق و بررسی پیرامون این موضوع پرداخت. وی ایده‌های متنوعی را آزمایش کرد تا این‌که جرقه جدیدی در ذهنش پدیدار شد: «یک پوشش فلزی که گرمای شعله را تا حدی جذب کرده و از انفجار گاز جلوگیری نماید». وی سریعاً این ایده خلاقانه را پیاده‌سازی و آزمایش کرد. به نظر می‌رسید که راه‌حل مشکل پیدا شده است!

بررسی نمونه اولیه ساخته شده از سوی همفری دیوی، نشان داد که توری فلزی تعبیه شده در اطراف شعله آتش، همچون یک فیلتر گرمایی عمل می‌کند. به عبارت دیگر، نور لازم به محیط تابانده شده و علی‌رغم این‌که گرما از سوراخ‌های فلز عبور می‌کند، دیگر به اندازه کافی داغ نیست تا باعث شعله‌ور شدن گاز محیط شود. این لامپ، در ژانویه سال ۱۸۱۶، با موفقیت در کارخانه «Hebburn» آزمایش شد و تولید آن در دستور کار قرار گرفت.

لامپ جدید که اصطلاحاً لامپ ایمن (Safety Lamp) نامیده می‌شد، بلافاصله وارد بازار شد و در نتیجه آن، مرگ‌ومیرهای ناشی از انفجار در معادن به شدت کاهش یافت. همین تجاری‌سازی سریع و گسترده لامپ‌های ابداعی دیوی، به خوبی بیانگر وجود یک مشکل بالفعل و از آن مهم‌تر، یک تقاضای بازار بسیار قدرتمند است که با تکیه بر قابلیت‌های فنی و عملکرد خوب چراغ اختراع شده، سریعاً مرتفع گردید. لازم به تأکید است که اختراع لامپ‌های ایمن، یا آن‌طور که بین معدنکاران شهرت یافت، لامپ دیوی (Davy Lamp)، تأثیری عمیق و فوری بر صنعت معدن داشت، چرا که علاوه بر کاهش تلفات انسانی، با افزایش نرخ استخراج، امکان تولید و استخراج میلیون‌ها تن زغال‌سنگ را فراهم نمود.

روشنایی خوب لامپ‌های دیوی و رفع نگرانی از احتمال انفجار، به کارگران اجازه می‌داد تا با فراغ بال، شکاف‌های عمیق موجود در دیواره‌های معادن را بررسی کرده و زغال‌سنگ بیشتری استخراج کنند. بدین ترتیب، در سال‌های ابتدایی قرن نوزدهم، این اختراع به ظاهر کوچک، سهمی بزرگ در فرآیند صنعتی شدن انگلیس و البته بسیاری از دیگر کشورهای اروپایی ایفا نمود. از آن زمان، چراغ‌های ایمن در معادن مورد استفاده قرار می‌گیرند و اگرچه توانستند نرخ انفجار گاز را کاهش دهند، اما با فراهم کردن امکان فعالیت در مکان‌های عمیق‌تر، خطرات جانبی دیگری را برای معدنکاران به همراه داشته‌اند!

یک نکته بسیار جالب پیرامون اختراع چراغ ایمن معادن، تلاش مخترعی دیگر برای رفع این مشکل، هم‌زمان با همفری دیوی است. دقیقاً در همان سال‌های ابتدایی قرن نوزدهم، یک مهندس معدن به نام جورج استفنسون (George Stephenson)، در منطقه «Killingworth Colliery» نیوکاسل، برای اختراع یک لامپ ایمن تلاش می‌کرد. او به‌طور کاملاً مستقل، توانست لامپی شبیه به لامپ ابداعی دیوی اختراع کند و همین شباهت قابل‌ملاحظه، موجب ایجاد جنجالی شد که کدام‌یک زودتر ان را اختراع کرده‌اند.

دیوی نیاز داشت تا لامپ خود را به نحوی از استفنسون متمایز سازد و از همین رو، ادعا کرد که اختراعش مبتنی بر یک تحقیق علمی است. اختلاف‌نظر دیوی و استفنسون تا بدان‌جا پیش رفت که دیوی با جمع‌آوری نمونه‌هایی از لامپ رقیب و گذاشتن آن‌ها در کنار لامپ‌های ابداعی خود، در تلاش بود تا نشان دهد که آن‌ها بی‌فایده و فاقد عملکرد مناسب می‌باشند. اختلاف دو مخترع ادامه یافت، تا این‌که با انتخاب همفری دیوی به‌عنوان ریاست انجمن «Royal Society»، وی پیروز این جنگ کلامی شد و نام خود را به‌عنوان مخترع لامپ ایمن معدن تثبیت نمود. استفنسون هم بیکار ننشست و با ادامه نوآوری‌های فنی خود، نخستین لوکوموتیو مبتنی بر بخار را برای راه‌آهن انگلستان طراحی نمود.

اگر از منظر مالکیت فکری به اختراع لامپ ایمن معدن نگاه کنیم، این‌طور به نظر می‌آید که اقدام برای ثبت اختراع، از سوی همفری دیوی یا استفنسون، می‌توانست کلیه مجادلات بر سر این‌که چه کسی مخترع این لامپ منحصربه‌فرد است را از بین ببرد. در آن زمان، بسیاری از اطرافیان دیوی به وی پیشنهاد دادند تا اختراعش را در سیستم پتنت به ثبت برساند، چرا که علاوه بر حفاظت از آن، می‌توانست درآمدزایی خوبی هم برایش به دنبال داشته باشد. پاسخ دیوی همانند بسیاری از دانشمندان آن زمان بود که کشف و اختراع علمی را بزرگ‌ترین پاداش خود می‌دانستند و بحث تجاری‌سازی آن به معنای مدرن و امروزی را دنبال نمی‌کردند.