ปืนแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดยักษ์อาจส่งเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงขึ้นสู่อวกาศได้

ทีมนักวิจัยกำลังมองหาการสร้างปืนแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถส่งเครื่องบินขึ้นสู่อวกาศด้วยความเร็วสูง

การออกแบบเครื่องบินอวกาศของจีน ภาพ: Weibo — การออกแบบเครื่องบินอวกาศของจีน ภาพ: *Weibo*

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ และวิศวกรชาวจีนกำลังทำงานร่วมกันเพื่อผสานความก้าวหน้าครั้งสำคัญทั้งในด้านการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการบินความเร็วเหนือเสียง โดยพื้นฐานแล้ว เป้าหมายของพวกเขาคือการใช้รางปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดยักษ์เพื่อเร่งความเร็วของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงให้ถึง 1.6 มัค (1,975 กิโลเมตร/ชั่วโมง) จากนั้นเครื่องบินจะแยกตัวออกจากราง จุดระเบิดเครื่องยนต์ และทะยานขึ้นสู่อวกาศด้วยความเร็วเจ็ดเท่าของความเร็วเสียง (8,643 กิโลเมตร/ชั่วโมง) เครื่องบินอวกาศหนัก 50 ตัน ซึ่งยาวกว่าโบอิ้ง 737 เป็นส่วนหนึ่งของโครงการเถิงหยุน ซึ่งประกาศเปิดตัวในปี 2559 ตามรายงานของ เดอะเมล์ เมื่อวันที่ 14 มีนาคม

การใช้กำลังของเครื่องบินเองเพื่อขึ้นบินนั้นต้องใช้เชื้อเพลิงจำนวนมหาศาล เพื่อความปลอดภัยในระหว่างการขึ้นบินด้วยความเร็วต่ำ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์และรูปแบบเครื่องยนต์ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการบินความเร็วสูง อย่างไรก็ตาม ทีมผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานในโครงการนี้มั่นใจว่าพวกเขาสามารถแก้ไขปัญหาต่างๆ ได้มากมาย

“เทคโนโลยีการเปิดตัวด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถือเป็นแนวทางแก้ปัญหาที่มีแนวโน้มดีในการเอาชนะความท้าทายดังกล่าว และกลายมาเป็นเทคโนโลยีเชิงยุทธศาสตร์ที่ประเทศชั้นนำ ของโลก ต่าง ๆ ให้ความสำคัญ” นักวิทยาศาสตร์ Li Shaowei จากสถาบันวิจัยเทคโนโลยียานยนต์ทางอากาศของบริษัท China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC) กล่าวในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Acta Aeronautica

เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้ CASIC หนึ่งในผู้รับเหมาด้านการป้องกันประเทศและอวกาศชั้นนำของจีน ได้สร้างศูนย์ทดสอบแม็กเลฟความเร็วสูงสุญญากาศต่ำ ความยาว 2 กิโลเมตร ในเมืองต้าถง มณฑลซานซี ซึ่งสามารถขับเคลื่อนวัตถุหนักด้วยความเร็ว 1,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งใกล้เคียงกับความเร็วเสียง ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ความยาวของรางทดสอบจะเพิ่มขึ้นให้ถึงความเร็วสูงสุด 5,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

นี่คือศูนย์ขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเฉพาะ เพื่อสนับสนุนการพัฒนารถไฟความเร็วสูงยุคหน้า และยังรวบรวมข้อมูลทางวิทยาศาสตร์และเทคนิคที่สำคัญสำหรับโครงการปล่อยยานอวกาศด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า ขณะเดียวกัน ที่เมืองจี่หนาน เมืองเอกของมณฑลซานตง รางรถไฟแม่เหล็กขนาดยักษ์อีกเส้นหนึ่ง ซึ่งรองรับการทดลองรถลากแม่เหล็กไฟฟ้าความเร็วสูงพิเศษ ก็กำลังดำเนินการอยู่ภายใต้การกำกับดูแลของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน (CAS) เช่นกัน

จีนไม่ใช่ประเทศแรกที่เสนอระบบส่งยานอวกาศด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า แนวคิดนี้มีมาตั้งแต่สมัยสงครามเย็น ในช่วงทศวรรษ 1990 นาซาพยายามทำให้แนวคิดนี้เป็นจริง โดยเริ่มแรกสร้างรางทดสอบขนาดเล็กยาว 15 เมตร อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขาดเงินทุนและปัญหาทางเทคนิค ความยาวจริงของรางที่สร้างเสร็จแล้วจึงน้อยกว่า 10 เมตร ในที่สุด โครงการนี้จึงถูกยกเลิก ผู้นำ รัฐบาล และกองทัพจึงหันไปพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องดีดแม่เหล็กไฟฟ้าความเร็วต่ำสำหรับเรือบรรทุกเครื่องบินแทน แต่เรือยูเอสเอส ฟอร์ด ซึ่งเป็นเรือบรรทุกเครื่องบินลำแรกที่ติดตั้งเทคโนโลยีใหม่นี้ก็ประสบปัญหาเช่นกัน เนื่องจากเทคโนโลยีการส่งยานอวกาศด้วยแม่เหล็กไฟฟ้ามีความล่าช้าอย่างมาก กองทัพสหรัฐฯ จึงหยุดพัฒนาโครงการที่เกี่ยวข้อง เช่น เรลกัน และมุ่งเน้นงบประมาณไปที่ขีปนาวุธความเร็วเหนือเสียง

ในช่วงแรกของการวิจัย หลี่และเพื่อนร่วมงานของเขาค้นพบว่านาซาไม่ได้ทำการทดสอบในอุโมงค์ลมใดๆ เพื่อให้มั่นใจว่ายานอวกาศจะสามารถแยกตัวออกจากร่องลึกได้ แนวคิดเดิมของนาซาคือการเร่งความเร็วกระสวยอวกาศให้ถึง 700 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเพียงพอที่จะไม่จำเป็นต้องใช้จรวด แต่นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนคิดว่าความเร็วดังกล่าวต่ำเกินไป อย่างไรก็ตาม เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น การไหลเวียนของอากาศระหว่างเครื่องบิน รถลากแม่เหล็กไฟฟ้า และร่องลึกใต้ดินจะซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้น หนึ่งในสิ่งแรกๆ ที่ทีมโครงการต้องยืนยันคือเครื่องบินจะแยกตัวออกจากร่องลึกได้อย่างปลอดภัย

ทีมของหลี่ได้ทำการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และทดสอบในอุโมงค์ลม ผลการทดลองพบว่าเมื่อเครื่องบินบินผ่านกำแพงเสียง คลื่นกระแทกหลายลูกได้แผ่กระจายไปตามด้านล่างของเครื่องบิน กระทบพื้นและเกิดการสะท้อน คลื่นกระแทกดังกล่าวรบกวนการไหลเวียนของอากาศ ทำให้เกิดช่องอากาศอินฟราโซนิกระหว่างเครื่องบิน เลื่อนแม่เหล็กไฟฟ้า และราง เมื่อเลื่อนไปถึงความเร็วเป้าหมาย ปล่อยเครื่องบิน และเบรกกะทันหัน กระแสลมที่ปั่นป่วนได้ยกตัวเครื่องบินขึ้นก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นแรงขับลงหลังจากผ่านไปสี่วินาที ตามผลการทดสอบในอุโมงค์ลม

หากมีผู้โดยสารอยู่บนเครื่องบิน พวกเขาอาจประสบกับอาการวิงเวียนศีรษะหรือไร้น้ำหนักเป็นช่วงสั้นๆ แต่เมื่อระยะห่างระหว่างเครื่องบินกับร่องเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของกระแสลมจะค่อยๆ ลดลงจนหายไปอย่างสมบูรณ์ ด้วยเสียงเครื่องยนต์ เครื่องบินจึงไต่ระดับขึ้นอย่างรวดเร็ว แม้ว่าจะต้องมีการทดสอบในสภาพการใช้งานจริงเพิ่มเติม แต่ทีมวิจัยสรุปว่าวิธีการนี้มีความปลอดภัยและเป็นไปได้ แม้ว่าจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ของ SpaceX จะลดต้นทุนการปล่อยดาวเทียมลงเหลือ 3,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนประเมินว่าระบบการปล่อยยานอวกาศด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าอาจลดต้นทุนลงเหลือ 60 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม

อัน คัง (ตาม เมล์ )

ลิงค์ที่มา