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*

يعمل علماء ومهندسون صينيون على دمج التطورات الكبيرة 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، وتنطلق إلى الفضاء بسرعة تفوق سرعة الصوت بسبعة أضعاف (8643 كم/ساعة). وتُعدّ هذه الطائرة الفضائية، التي يبلغ وزنها 50 طنًا، وهي 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 المشاكل.

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 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 كم/ساعة، وهي سرعة قريبة من سرعة الصوت. وفي السنوات القادمة، سيزداد طول مسار الاختبار ليصل إلى سرعة تشغيل قصوى تبلغ 5000 كم/ساعة.

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

ليست الصين أول دولة تقترح نظام إطلاق فضائي كهرومغناطيسي. تعود الفكرة إلى الحرب الباردة. في تسعينيات القرن الماضي، حاولت ناسا تحويل الفكرة إلى واقع، 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 بدلاً من ذلك إلى تطوير تقنية المنجنيق الكهرومغناطيسي منخفض السرعة لحاملات الطائرات. لكن حاملة الطائرات يو إس إس فورد، أول حاملة طائرات مُجهزة بهذه التقنية الجديدة، واجهت هي الأخرى مشاكل. بسبب 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 الخندق. 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 والخندق الأرضي معقدًا للغاية. لذلك، كان من أول الأمور التي كان على فريق المشروع التأكد منها أن الطائرة ستنفصل عن الخندق بأمان.

أجرى فريق لي محاكاة حاسوبية واختبارات نفق الرياح. وكشفت النتائج أنه عند عبور الطائرة حاجز الصوت، انتشرت موجات صدم متعددة على طول جانبها السفلي، فاصطدمت بالأرض وولّدت انعكاسات. عطّلت موجات الصدمة تدفق الهواء، مسببةً جيوبًا هوائية دون صوتية بين الطائرة والزلاجة الكهرومغناطيسية والمسار. وعندما وصلت الزلاجة لاحقًا إلى سرعتها المستهدفة، وحررت الطائرة، وفرملت 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، تنخفض شدة تدفق الهواء تدريجيًا حتى يختفي تمامًا. ومع صوت المحركات، تدخل الطائرة في صعود سريع. 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