مدفع كهرومغناطيسي عملاق قد يطلق طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت إلى الفضاء

[إعلان_1]

يسعى فريق من الباحثين إلى بناء مدفع كهرومغناطيسي يمكنه إطلاق الطائرات إلى الفضاء بسرعات عالية.

تصميم طائرة الفضاء الصينية. الصورة: ويبو — تصميم طائرة الفضاء الصينية. الصورة: *ويبو*

يسعى علماء ومهندسون صينيون إلى دمج التطورات الرئيسية في كلٍّ من الإطلاق الكهرومغناطيسي والطيران الأسرع من الصوت في السنوات الأخيرة. ويتمثل هدفهم الأساسي في استخدام مسار إطلاق كهرومغناطيسي عملاق لتسريع طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت إلى 1.6 ماخ (1975 كم/ساعة). ثم تنفصل الطائرة عن المسار، وتُشغّل محركاتها، ثم تنطلق إلى الفضاء بسرعة تفوق سرعة الصوت بسبعة أضعاف (8643 كم/ساعة). وتُعدّ هذه الطائرة الفضائية، التي يبلغ وزنها 50 طنًا، أي أطول من طائرة بوينغ 737، جزءًا من مشروع تينغيون، الذي أُعلن عنه عام 2016، وفقًا لما ذكرته صحيفة "ميل" في 14 مارس/آذار.

يتطلب الإقلاع باستخدام طاقة الطائرة الذاتية كمية هائلة من الوقود. ولضمان السلامة أثناء الإقلاع بسرعات منخفضة، يحتاج العلماء والمهندسون إلى تعديل التصميم الديناميكي الهوائي وتخطيط المحرك، مما يؤثر على أداء الرحلات عالية السرعة. ومع ذلك، فإن فريق الخبراء العاملين على المشروع واثقون من قدرتهم على حل العديد من المشكلات المختلفة.

وقال العالم لي شاووي في معهد أبحاث تكنولوجيا المركبات الجوية التابع لشركة علوم وصناعة الفضاء الصينية (CASIC) في مقال نشر في مجلة Acta Aeronautica: "توفر تقنية الإطلاق الكهرومغناطيسي حلاً واعدًا للتغلب على التحديات المذكورة أعلاه، لتصبح تقنية استراتيجية تسعى إليها الدول الرائدة في العالم ".

لاختبار هذه الفرضية، قامت شركة كاسيك، إحدى أبرز شركات المقاولات الدفاعية والفضائية الصينية، ببناء منشأة اختبار قطار مغناطيسي عالي السرعة منخفض التفريغ بطول كيلومترين في داتونغ بمقاطعة شانشي. تستطيع هذه المنشأة دفع أجسام ثقيلة بسرعة تصل إلى 1000 كيلومتر في الساعة، وهي سرعة قريبة من سرعة الصوت. وفي السنوات القادمة، سيزداد طول مسار الاختبار ليصل إلى سرعة تشغيل قصوى تبلغ 5000 كيلومتر في الساعة.

هذا مرفق مخصص للدفع الكهرومغناطيسي، يدعم تطوير الجيل القادم من السكك الحديدية عالية السرعة، ويجمع بيانات علمية وتقنية مهمة لمشروع الإطلاق الفضائي الكهرومغناطيسي. في الوقت نفسه، في جينان، عاصمة مقاطعة شاندونغ، يعمل مسار ماجليف عملاق آخر يدعم تجربة عربات الركشة الكهرومغناطيسية فائقة السرعة، تحت إشراف الأكاديمية الصينية للعلوم.

ليست الصين أول دولة تقترح نظام إطلاق كهرومغناطيسي إلى الفضاء. فالفكرة قائمة منذ الحرب الباردة. في تسعينيات القرن الماضي، حاولت ناسا تحقيق ذلك، فقامت أولاً ببناء مسار اختبار صغير بطول 15 مترًا. ومع ذلك، وبسبب نقص التمويل والصعوبات التقنية، كان الطول الفعلي للمسار المكتمل أقل من 10 أمتار. في النهاية، تم التخلي عن المشروع، وحوّل القادة الحكوميون والعسكريون الموارد إلى تطوير تقنية إطلاق كهرومغناطيسي منخفضة السرعة لحاملات الطائرات. لكن حاملة الطائرات يو إس إس فورد، أول حاملة طائرات مُجهزة بهذه التقنية الجديدة، واجهت هي الأخرى مشاكل. وبسبب الانتكاسات الكبيرة في تقنية الإطلاق الكهرومغناطيسي، توقف الجيش الأمريكي عن تطوير مشاريع ذات صلة مثل المدافع الكهرومغناطيسية، وركز ميزانيته على الصواريخ الأسرع من الصوت.

في بداية البحث، اكتشف لي وزملاؤه أن ناسا لم تُجرِ أي اختبارات نفق رياح لضمان قدرة المركبة الفضائية على الانفصال عن المسار. كانت الفكرة الأصلية لناسا هي تسريع المكوك إلى 700 كم/ساعة، وهو ما يكفي للاستغناء عن الصواريخ، لكن العلماء الصينيين رأوا أن هذه السرعة منخفضة جدًا. ومع ذلك، مع ازدياد السرعات، أصبح تدفق الهواء بين الطائرة وعربة الركشة الكهرومغناطيسية والمسار على الأرض معقدًا للغاية. لذلك، كان من أول الأمور التي كان على فريق المشروع التأكد منها أن الطائرة ستنفصل عن المسار بأمان.

أجرى فريق لي محاكاة حاسوبية واختبارات نفق الرياح. وكشفت النتائج أنه مع اختراق الطائرة لحاجز الصوت، انتشرت موجات صدمية متعددة على طول جانبها السفلي، فاصطدمت بالأرض وولّدت انعكاسات. عطّلت هذه الموجات تدفق الهواء، متسببةً في تكوّن جيوب هوائية دون صوتية بين الطائرة والقاطرة الكهرومغناطيسية والمسار. وعندما وصلت القاطرة لاحقًا إلى السرعة المستهدفة، وأطلقت الطائرة، وفرملتها فجأة، رفع تدفق الهواء المضطرب الطائرة في البداية، ثم تحول إلى دفع هبوطي بعد أربع ثوانٍ، وفقًا لنتائج اختبار نفق الرياح.

لو كان الركاب على متن الطائرة، فقد يعانون من فترات قصيرة من الدوار أو انعدام الوزن. ولكن مع ازدياد المسافة بين الطائرة والأخدود، انخفضت شدة تدفق الهواء تدريجيًا حتى اختفى تمامًا. ومع صوت المحركات، بدأت الطائرة في الصعود السريع. وبينما لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الاختبارات العملية، خلص الفريق إلى أن هذه الطريقة آمنة ومجدية. وبينما خفضت صواريخ سبيس إكس القابلة لإعادة الاستخدام تكلفة إطلاق الأقمار الصناعية إلى 3000 دولار للكيلوغرام، يقدر بعض العلماء أن أنظمة الإطلاق الفضائية الكهرومغناطيسية يمكن أن تخفض التكلفة إلى 60 دولارًا للكيلوغرام.

آن كانج (وفقًا للبريد )

[إعلان 2]
رابط المصدر