Pistol elektromagnet gergasi boleh melancarkan pesawat hipersonik ke angkasa

Satu pasukan penyelidik sedang mencari untuk membina senapang elektromagnet yang boleh melancarkan pesawat ke angkasa dengan kelajuan tinggi.

Reka bentuk pesawat angkasa China. Foto: Weibo — Reka bentuk pesawat angkasa China. Foto: *Weibo*

Para saintis dan jurutera China sedang mencari untuk menggabungkan kemajuan besar dalam kedua-dua pelancaran elektromagnet dan penerbangan hipersonik dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Pada asasnya, matlamat mereka adalah menggunakan landasan pelancaran elektromagnet gergasi untuk mempercepatkan pesawat hipersonik ke Mach 1.6 (1,975 km/j). Pesawat itu kemudiannya akan berpisah dari landasan, melancarkan enjinnya dan meroket ke angkasa pada tujuh kali kelajuan bunyi (8,643 km/j). Pesawat angkasa 50 tan itu, lebih panjang daripada Boeing 737, adalah sebahagian daripada projek Tengyun, yang diumumkan pada 2016, lapor Mail pada 14 Mac.

Menggunakan kuasa pesawat sendiri untuk berlepas memerlukan sejumlah besar bahan api. Untuk memastikan keselamatan semasa berlepas berkelajuan rendah, saintis dan jurutera perlu melaraskan reka bentuk aerodinamik dan susun atur enjin, yang menjejaskan prestasi penerbangan berkelajuan tinggi. Walau bagaimanapun, pasukan pakar yang bekerja pada projek itu yakin bahawa mereka boleh menyelesaikan banyak masalah yang berbeza.

"Teknologi pelancaran elektromagnet menyediakan penyelesaian yang menjanjikan untuk mengatasi cabaran di atas, menjadi teknologi strategik yang diusahakan oleh negara terkemuka di dunia ," kata saintis Li Shaowei di Institut Penyelidikan Teknologi Kenderaan Udara China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC) dalam artikel yang diterbitkan dalam jurnal Acta Aeronautica.

Untuk menguji hipotesis, CASIC, salah satu kontraktor pertahanan dan aeroangkasa terkemuka China, membina kemudahan ujian maglev berkelajuan tinggi vakum rendah 2 kilometer di Datong, Wilayah Shanxi. Kemudahan itu boleh mendorong objek berat ke kelajuan 1,000 kilometer sejam, hampir dengan kelajuan bunyi. Pada tahun-tahun akan datang, panjang trek ujian akan ditingkatkan untuk mencapai kelajuan operasi maksimum 5,000 kilometer sejam.

Ini adalah kemudahan pendorong elektromagnet khusus yang menyokong pembangunan rel berkelajuan tinggi generasi akan datang, dan mengumpul data saintifik dan teknikal yang penting untuk projek pelancaran angkasa lepas elektromagnet. Sementara itu, di Jinan, ibu kota Wilayah Shandong, satu lagi trek maglev gergasi yang menyokong eksperimen beca elektromagnet berkelajuan ultra tinggi juga beroperasi di bawah seliaan Akademi Sains China (CAS).

China bukanlah negara pertama yang mencadangkan sistem pelancaran elektromagnet ke angkasa lepas. Idea ini telah wujud sejak Perang Dingin. Pada tahun 1990-an, NASA cuba menjadikannya realiti, mula-mula membina trek ujian mini 15 meter. Bagaimanapun, disebabkan kekurangan dana dan masalah teknikal, panjang sebenar trek yang telah siap adalah kurang daripada 10 meter. Akhirnya, projek itu terbengkalai, dan pemimpin kerajaan dan tentera sebaliknya mengalihkan sumber kepada membangunkan teknologi pelancaran elektromagnet berkelajuan rendah untuk kapal pengangkut pesawat. Tetapi USS Ford, kapal pengangkut pesawat pertama yang dilengkapi dengan teknologi baharu ini, turut menghadapi masalah. Disebabkan oleh halangan besar dalam teknologi pelancaran elektromagnet, tentera AS berhenti membangunkan projek berkaitan seperti railgun dan menumpukan belanjawannya pada peluru berpandu hipersonik.

Pada awal penyelidikan, Li dan rakan-rakannya mendapati bahawa NASA tidak menjalankan sebarang ujian terowong angin untuk memastikan keupayaan kapal angkasa untuk berpisah dari trek. Idea asal NASA adalah untuk mempercepatkan pesawat ulang-alik kepada 700 km/j, cukup untuk menghapuskan keperluan untuk roket, tetapi saintis China menganggap ini terlalu rendah. Walau bagaimanapun, apabila kelajuan meningkat, aliran udara antara pesawat, beca elektromagnet, dan landasan di atas tanah menjadi sangat rumit. Jadi salah satu perkara pertama yang perlu disahkan oleh pasukan projek ialah pesawat itu akan berpisah dari landasan dengan selamat.

Pasukan Li menjalankan simulasi komputer dan ujian terowong angin. Keputusan menunjukkan bahawa apabila pesawat itu memecahkan penghalang bunyi, pelbagai gelombang kejutan merebak di sepanjang bahagian bawahnya, mengenai tanah dan menghasilkan pantulan. Gelombang kejutan mengganggu aliran udara, menghantar poket udara infrasonik antara pesawat, tunda elektromagnet dan trek. Apabila tunda kemudian mencapai kelajuan sasaran, melepaskan pesawat, dan membrek secara tiba-tiba, aliran udara bergelora pada mulanya mengangkat pesawat, kemudian beralih kepada tujahan ke bawah selepas empat saat, menurut keputusan ujian terowong angin.

Jika penumpang berada di atas kapal, mereka mungkin mengalami tempoh pening yang singkat atau tidak berat. Tetapi apabila jarak antara pesawat dan alur meningkat, keamatan aliran udara secara beransur-ansur berkurangan sehingga ia hilang sepenuhnya. Dengan bunyi enjin, pesawat itu memasuki pendakian yang pantas. Walaupun lebih banyak ujian dunia sebenar diperlukan, pasukan membuat kesimpulan bahawa kaedah itu selamat dan boleh dilaksanakan. Walaupun roket boleh guna semula SpaceX telah mengurangkan kos pelancaran satelit kepada $3,000/kg, sesetengah saintis menganggarkan bahawa sistem pelancaran angkasa lepas elektromagnet boleh mengurangkan kos kepada $60/kg.

An Khang (Menurut Mail )

Pautan sumber