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*

ويعمل العلماء والمهندسون الصينيون على الجمع بين التقدم الكبير في كل من الإطلاق الكهرومغناطيسي والرحلات الأسرع من الصوت في السنوات الأخيرة. في الأساس، هدفهم هو استخدام مسارات الإطلاق الكهرومغناطيسية العملاقة لمساعدة الطائرات الأسرع من الصوت على التسارع إلى سرعة 1.6 ماخ (1975 كم/ساعة). وبعد ذلك ستنفصل الطائرة عن المسار، وتشغل محركاتها، وتدخل الفضاء بسرعة تعادل سبعة أضعاف سرعة الصوت (8643 كيلومترًا في الساعة). وذكرت صحيفة "ديلي ميل" في 14 مارس/آذار أن الطائرة الفضائية التي يبلغ وزنها 50 طناً، وهي أطول من طائرة بوينج 737، هي جزء من مشروع تينجيون الذي أُعلن عنه في عام 2016.

إن استخدام طاقة الطائرة للإقلاع يتطلب كميات هائلة من الوقود. ولضمان السلامة أثناء الإقلاع بسرعة منخفضة، يحتاج العلماء والمهندسون إلى تعديل التصميم الديناميكي الهوائي وتخطيط المحرك، مما يؤثر على أداء الطيران بسرعة عالية. ومع ذلك، فإن فريق الخبراء العاملين في المشروع واثقون من أن المشروع قادر على حل العديد من المشاكل المختلفة.

وقال العالم لي شاووي في معهد أبحاث تكنولوجيا المركبات الجوية التابع لشركة الصين لعلوم وصناعة الفضاء (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 شركات المقاولات الدفاعية والفضائية الرائدة في الصين، ببناء منشأة اختبار قطار مغناطيسي عالي السرعة منخفض الفراغ بطول 2 كيلومتر في داتونغ بمقاطعة شانشي. وتستطيع هذه المنشأة دفع الأجسام الثقيلة بسرعة تصل إلى 1000 كيلومتر في الساعة، وهي سرعة قريبة من سرعة الصوت. وفي السنوات القادمة، سيزداد طول مسار الاختبار ليصل إلى سرعة تشغيلية قصوى تبلغ 5000 كيلومتر في الساعة.

وهو منشأة دفع كهرومغناطيسي مخصصة لدعم تطوير السكك الحديدية عالية السرعة من الجيل التالي، بينما تقوم أيضًا بجمع البيانات العلمية والتقنية المهمة لمشروع الإطلاق الفضائي الكهرومغناطيسي. في هذه الأثناء، في جينان، عاصمة مقاطعة شاندونغ، يجري تشغيل مسار ماجليف عملاق آخر يدعم تجربة عربة الريكشا الكهرومغناطيسية فائقة السرعة تحت إشراف الأكاديمية الصينية للعلوم.

ولا تعد الصين الدولة الأولى التي تقترح نظام إطلاق فضائي كهرومغناطيسي. لقد كانت مثل هذه الأفكار موجودة منذ الحرب الباردة. وفي تسعينيات القرن العشرين، سعت وكالة ناسا إلى تحويل الفكرة إلى حقيقة، وكانت الخطوة الأولى هي بناء مسار اختبار صغير بطول 15 متراً. ومع ذلك، بسبب نقص التمويل والصعوبات الفنية، كان الطول الفعلي للخندق المكتمل أقل من 10 أمتار. وفي نهاية المطاف، تم التخلي عن المشروع، وبدلا من ذلك قام القادة الحكوميون والعسكريون بتحويل الموارد إلى تطوير تكنولوجيا المنجنيق الكهرومغناطيسي منخفض السرعة لحاملات الطائرات. لكن حاملة الطائرات الأميركية "يو إس إس فورد"، وهي أول حاملة طائرات مجهزة بهذه التكنولوجيا الجديدة، واجهت أيضاً مشاكل. ونتيجة للنكسات الكبرى في تكنولوجيا الإطلاق الكهرومغناطيسي، توقف الجيش الأميركي عن تطوير بعض المشاريع ذات الصلة مثل المدفع السككي، وخصص ميزانيته للصواريخ الأسرع من الصوت.

وفي وقت مبكر من الدراسة، اكتشف لي وزملاؤه أن وكالة ناسا لم تجر أي اختبارات نفق الرياح لضمان قدرة المركبة الفضائية على البقاء على قيد الحياة بعد الانفصال عن الخندق. كانت الفكرة الأصلية لوكالة ناسا هي تسريع المكوك إلى سرعة 700 كيلومتر في الساعة، وهو ما يكفي للقضاء على الحاجة إلى الصواريخ، لكن العلماء الصينيين قالوا إن هذه السرعة منخفضة للغاية. ومع ذلك، مع زيادة السرعة، يصبح تدفق الهواء بين الطائرة ومركبة السحب الكهرومغناطيسية والأخدود الأرضي معقدًا للغاية. لذا فإن أحد أول الأشياء التي كان على فريق المشروع التأكد منها هو أن الطائرة ستنفصل عن المسار بأمان.

أجرى فريق لي عمليات محاكاة حاسوبية واختبارات نفق الرياح. وكشفت النتائج أنه عندما عبرت الطائرة حاجز الصوت، انتشرت موجات صدمة متعددة على طول جانبها السفلي، واصطدمت بالأرض وولدت انعكاسات. تعمل موجة الصدمة على تعطيل تدفق الهواء، مما يؤدي إلى إرسال جيوب هوائية دون صوتية بين الطائرة ومركبة السحب الكهرومغناطيسية والخندق. وعندما تصل مركبة السحب إلى السرعة المستهدفة، تحرر الطائرة وتكبح فجأة، يرفع تدفق الهواء المضطرب الطائرة في البداية، ثم يتحول إلى الدفع نحو الأسفل بعد 4 ثوان، وفقًا لنتائج اختبار نفق الرياح.

إذا كان الركاب على متن الطائرة، فقد يعانون من فترات قصيرة من الدوار أو انعدام الوزن. ولكن مع زيادة المسافة بين الطائرة والأخدود، تقل شدة تدفق الهواء حتى يختفي تمامًا. مع صوت المحرك دخلت الطائرة مرحلة الصعود السريع. وعلى الرغم من أن هناك حاجة إلى مزيد من الاختبارات في الممارسة العملية، فقد خلص الفريق إلى أن الطريقة آمنة وقابلة للتنفيذ. في حين أن الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام من سبيس إكس خفضت تكلفة إطلاق الأقمار الصناعية إلى 3000 دولار للكيلوغرام، فإن بعض العلماء يقدرون أن أنظمة الإطلاق الفضائية الكهرومغناطيسية يمكن أن تخفض التكلفة إلى 60 دولارًا للكيلوغرام.

آن كانج (وفقًا للبريد )

[إعلان 2]
رابط المصدر