محرك ناسا الأيوني الجديد يحطم الأرقام القياسية وقد ينقل البشر إلى المريخ

محرك ناسا الايوني يحطم الارقام القياسية الجديدة وقد ينقل البشر الي المريخ

طور باحثون في جامعة ميشيجان الأمريكية بالتعاون مع وكالة ناسا والقوات الجوية الأمريكية محرك الدفع الأيوني الجديد المسمى إكس3، وحطم هذا المحرك الأرقام القياسية في الاختبارات الأخيرة. وتأمل ناسا أن تُستَخدَم هذه التقنية لنقل البشر إلى المريخ.

ويعد المحرك إكس3 نوعًا من محركات هول، وهي محركات تستخدم تيار من الأيونات كي تدفع المحركات الفضائية. وتخرج البلازما لتولد قوة الدفع، فتنتج سرعات أكبر كثيرًا من تلك الناتجة عن الصواريخ التي تستخدم الدفع الكيميائي، وفقًا لناسا.

وتنطلق الصواريخ التي تستخدم الدفع الكيميائي بسرعة تبلغ 5 كيلومتر/الثانية تقريبًا، بينما تبلغ سرعة محركات هول 40 كيلومترًا/الثانية. ويناسب ذلك الرحلات الفضائية بعيدة المدى، مثل الرحلة المرتقبة إلى كوكب المريخ. وقال الأعضاء الرئيسون في المشروع أن تقنية الدفع الأيوني، مثل المحرك الأيوني المسمى إكس3، قد تساعد في نقل البشر إلى كوكب المريخ خلال العشرين عامًا القادمة.

وتعد المحركات الأيونية أكثر فعالية وكفاءة من المحركات الكيميائية، فهي تحتاج إلى كمية أقل من المواد الدافعة كي تنقل الطاقم ذاته والمعدات ذاتها لمسافات بعيدة. وقال أليك جال، قائد المشروع، في حوار مع موقع سبيس. كوم أن الدفع الأيوني يصل إلى مسافة أبعد بحوالي عشرة أضعاف باستخدام كمية الوقود ذاتها.

توجد وسائل أخرى عديدة مطروحة لاستخدامها في رحلات الفضاء العميق. وتكمن مشكلة التصميمات التي تعتمد على المحركات الكيميائية في الحاجة إلى اصطحاب الوقود الكيميائي إلى الفضاء، ما. يضيف كتلة إضافية والتي تحتاج إلى وقود إضافي لنقلها إلى الفضاء. ويجمع الصاروخ المسمى بوسارد رامجيت، وهو أحد أنواع الصواريخ الاندماجية، الهيدرجين المنتشر في الفضاء باستخدام أداة التقاط ضخمة، ما يعني أنه يجمع وقوده أثناء رحلته وقد تقترب سرعته من سرعة الضوء.

ويتحدث عشاق الخيال العلمي عن النماذج النظرية للمحركات الأسرع من الضوء، مثل محرك راب درايف. وتفترض نظرية النسبية العامة أنه لا شيء في الكون ينطلق بسرعة أعلى من سرعة الضوء في الكون. لكن إن استطعنا طي نسيج الزمكان أمامنا ثم مددناه خلفنا، فنستطيع نظريًا التحرك بسرعة أكبر من الضوء. لكن العلماء يقولون إننا ما زلنا بعيدين جدًا عن هذه التقنية.

ضوء أخضر للانطلاق نحو المريخ

أظهرت الاختبارات الأخيرة أن محرك إكس3 يعمل باستطاعة تزيد عن 100 كيلوواط ويولد قوة دفع تصل إلى 5.4 نيوتن، وهو أكثر المحركات الأيونية كفاءة حتى الآن. وحطم أيضًا الأرقام القياسية لأقصى إنتاج من الطاقة وأقصى طاقة تشغيل.

ويبدو أن هذه التقنية في طريقها كي تنقل البشر إلى كوكب المريخ خلال العشرين عامًا القادمة، لكنها ما زالت تعاني من بعض القيود.

وتنتج المحركات الأيونية الحالية طاقة دفع قليلة بالمقارنة مع الصواريخ ذات المحركات الكيميائية. ويعنى ذلك أنها بحاجة للعمل لفترات طويلة جدًا للتحقيق مستوى التسارع ذاته الذي ينتجه النظام الكيميائي، ما يجعلها غير مناسبة حاليًا لعمليات الإطلاق.

ويحاول المهندسون علاج هذه العيوب من خلال تصميم المحرك إكس3. فيعتمدون على قنوات بلازما متعددة بدلًا من واحدة فقط. والتحدي حاليًا إنتاج محرك قوي إلى درجة كافية مع صغر حجمه. وعلى الرغم من أن أغلب محركات هول سهلة النقل إلى المختبر إلا أن محرك إكس3 أضخم ويحتاج إلى رافعة لنقله.

وسيستمر هذا الفريق في العام 2018 في العمل على متابعة تطوير المحرك إكس3 واختباره. ويجري أيضًا تطوير نظام حماية يمنع البلازما من تدمير جدران المحرك، ما يسمح له بالعمل لمدة أطول ربما لأعوام عديدة في المرة الواحدة.