تفتح المحركات الكهربائية آفاقًا جديدة للأقمار الصناعية وسفن الفضاء
بقلم دان ليف، تم نشر المقال بموافقة مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل وشبكة أورت إسرائيل 31.01.2017
عندما تقوم المركبات الفضائية أو الأقمار الصناعية بمناورة في الفضاء، فإنها تتسارع عن طريق إطلاق الوقود من المركبة الفضائية إلى الفضاء المفتوح. المبدأ بسيط: إن تسريع الوقود خارج المركبة الفضائية في اتجاه واحد سيعطيها زخمًا وسرعة في الاتجاه المعاكس. وبهذه الطريقة تحافظ الأقمار الصناعية على مدار ثابت حول الأرض وتتحرك المركبات الفضائية بسرعة إلى الكواكب الأخرى.
تقليديا، يتم تسريع الوقود عن طريق حرق الوقود كيميائيا. تتحول الطاقة الحرارية المتولدة في عملية احتراق الوقود إلى طاقة حركية لجزيئات الوقود. تعتمد الغالبية العظمى من المحركات الفضائية على مبدأ الدفع هذا. ولكن في السنوات الأخيرة، ظهر شكل جديد من أشكال الدفع، أكثر كفاءة بكثير من الدفع الكيميائي: الدفع الكهربائي.
يعتمد الدفع الكهربائي على مبدأ تسارع الوقود في المجالات الكهربائية. وبهذه الطريقة، من الممكن تسريع الوقود إلى سرعة أعلى بكثير من تلك التي يتم تحقيقها باستخدام الدفع الكيميائي، مع توفير الوقود بشكل كبير. إلى جانب حقيقة أن المحركات الكهربائية تبدو وكأنها مأخوذة من أفلام الخيال العلمي، فهي أيضًا أكثر كفاءة بشكل ملحوظ من المحركات الكيميائية التقليدية. في الواقع، شهدت تكنولوجيا القيادة الكهربائية نموًا في السنوات الأخيرة، حيث ترى المزيد والمزيد من الشركات مزايا هذه التكنولوجيا.
هذه ثورة حقيقية في صناعة الفضاء العالمية. تمس الأقمار الصناعية كل مجالات حياتنا، بدءًا من البث التلفزيوني وأنظمة تحديد المواقع (GPS)، التي نستخدمها يوميًا، وحتى التنبؤ بالطقس من خلال مراقبة الأرصاد الجوية. ولذلك، إذا تمكنت الأقمار الصناعية من المناورة بسهولة أكبر واستهلاك وقود أقل، فسيكون من الممكن إطلاق المزيد من الأقمار الصناعية بتكلفة أقل، وسنستفيد من ذلك كمستهلكين لخدمات الأقمار الصناعية. لفهم حجم التقدم التكنولوجي، انظر إلى هذا المثال: قمر صناعي للاتصالات بدون دفع كهربائي يزن حوالي 5 أطنان، وحوالي نصف هذا الوزن وقود. وفي المقابل، فإن قمر الاتصالات الذي يحمل محركات كهربائية يزن حوالي 3 أطنان فقط لأنه يحتاج إلى وقود أقل بكثير. يسمح التوفير الكبير في وزن القمر الصناعي بإطلاق أقمار الاتصالات في أزواج بدلاً من وحدات فردية. وللإطلاق المزدوج من هذا النوع أهمية كبيرة لأن تكلفة كل كيلوغرام يتم إطلاقه إلى الفضاء تبلغ نحو 10,000 آلاف دولار.
وميزة تكنولوجيا الدفع الكهربائي ليست ملكية حصرية لأقمار الاتصالات التي تزن أطنانا، بل هي أيضا أقمار صناعية صغيرة جدا، لا تزن سوى بضعة كيلوغرامات، وتسمى الأقمار الصناعية النانوية. وفي السنوات الأخيرة، قام المهندسون أيضًا بتطوير أنظمة قيادة كهربائية مصغرة لا يتجاوز حجمها بضعة سنتيمترات. تتيح أنظمة الدفع الصغيرة هذه دفع الأقمار الصناعية النانوية في الفضاء وبالتالي تمكين تنفيذ العديد من المهام الرائدة. إنها توفر حلاً فعالاً وغير مكلف للمهام الفضائية مثل المراقبة منخفضة الدقة، والاتصال بالأرض، وأبحاث الغلاف الجوي، وإثبات فعالية الأجهزة أو البرامج في الفضاء. وحتى سنوات قليلة مضت، كانت معظم هذه الأقمار الصناعية تدور حول الأرض كالأحجار في الفضاء، دون القدرة على المناورة. منذ لحظة تطبيق تكنولوجيا الدفع الكهربائي، تمت إضافة العديد من المزايا إلى الأقمار الصناعية النانوية: تم تمديد عمرها الافتراضي، وزاد وزنها، ويمكن وضعها في كتلة والحفاظ على ارتفاعها، ويمكن تحديد مسارها وارتفاعها. إذا تغيرت، فيمكنهم الانضمام إلى أقمار صناعية أكبر والمزيد. وقد زاد نطاق الاحتمالات فجأة.
![مهمة ناسا المقترحة لالتقاط الكويكب ARM [ملاحظة: اقترحت إدارة ترامب إلغاء المهمة في مقترح ميزانيتها لعام 2018] المصدر: ناسا.](https://www.hayadan.org.il/images/content3/2017/04/arm-arv-transit_0-500x281.png)
تعود تكنولوجيا الدفع الكهربائي بالفوائد ليس فقط على مجال الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض، بل أيضًا على المركبات الفضائية المتوجهة إلى الكواكب الأخرى. على سبيل المثال، المركبة الفضائية الرئيس، التي أرسلتها وكالة الفضاء اليابانية JAXA منذ حوالي عشر سنوات، طارت إلى كويكب بعيد وهبطت عليه وجمعت عينة من الكويكب وعادت بها إلى الأرض بعد التغلب على العديد من الإخفاقات. تم تنفيذ مهمة المركبة الفضائية فقط بفضل القدرة العالية على المناورة التي توفرها محركاتها الأيونية الكهربائية. تعمل وكالة الفضاء الأمريكية ناسا حاليًا على مهمتها الرئيسية المستقبلية، ARM، حيث تقوم مركبة فضائية بسحب كويكب إلى مدار حول الأرض للبحث. ويمكن تنفيذ هذه المهمة الطموحة بفضل محرك كهربائي كبير وقوي سيسمح بقطر كويكب كتلته مئات الأطنان. حتى سنوات قليلة مضت، لم يكن أحد يفكر في إرسال مركبة فضائية لتلتصق بصخرة ضخمة في الفضاء وتسحبها إلى الأرض. ببساطة لم تكن هناك محركات فضائية قادرة على القيام بذلك. لكن اليوم بفضل المحركات الكهربائية من هذا النوع صالة التي تنتج قوة دفع عالية في الفضاء، فهذا ممكن. [ملاحظة: إدارة ترامب عرضت للإلغاء مهمة ARM في مقترح ميزانية 2018]
ومن يدري ما هي الاستخدامات الأخرى التي سيتم العثور عليها لمثل هذا النوع الرائد من تكنولوجيا الفضاء. شيء واحد مؤكد - السماء ليست الحد الأقصى.
تعليقات 7
وخيار آخر مهم:
ويُنظر إلى هذا المحرك على أنه رد محتمل على الكويكبات والمذنبات التي تهدد بضرب إسرائيل.
ويضاف إلى سلسلة من الحلول الممكنة التي ستكون متاحة للفريق الذي سيتعامل مع مثل هذه الكارثة.
نعم حروب غبية، كما لو أنه لا يوجد ملايين المجانين في العالم الذين يريدون تدمير الثقافة الغربية، مقابل حلم الخلافة... أنا متأكد من أننا إذا أغمضنا أعيننا بشدة، سيكون العالم الغربي هادئًا وآمنًا.
وفي أوروبا، وحده ترامب أعلن أنه سيبتعد عن الناتو إلى لا شيء حيث كانت الكرات تهتز..
لأنهم يفهمون أنهم نمر من ورق، وبدون الولايات المتحدة الأمريكية الحامية... ستصنع منهم روسيا والعرب سلطة.
العالم دائمًا في صراع الثقافات... أي ثقافة تعتبر نفسها أمرًا مسلمًا به وتتجاهل المخاطر يتم تدميرها.
إنه حلمي وحلمي كل إنسان ذكي، أن نصل إلى السلام الذي طال انتظاره، وأن تتمكن جميع دول العالم من التعاون وجعل العالم مكانًا أفضل.
لكن في نفس الوقت أدرك أن هناك ثقافات أخرى ليست مستعدة لقبول الثقافة الغربية... ولا تفعل ذلك عن طريق الإقناع بل عن طريق الجهاد، ومن المهم أن نوضح لهم أنه في مجتمعنا الثقافة هذا غير مقبول.
شعر الأمريكيون بالذعر بسبب خطأ بسيط في التقدير واصطدام ذلك الكويكب بالأرض
الفتى.
في الوقت الحالي، يتعلق الأمر أساسًا بالمحركات المعتمدة على تأثير هول. بحث عن "محرك البلازما"
على ويكيبيديا.
"يعتمد الدفع الكهربائي على مبدأ تسارع الوقود في المجالات الكهربائية" - وهذا أمر مثير للاهتمام، ولكن بصرف النظر عن هذه الجملة لم نحصل على فكرة مفصلة عن الدفع الكهربائي - لماذا يحدث وكيف يتم تحقيقه عمليا. حبل. ينبغي للمؤلف أن يشرح.
أو مليارات أقل للحروب الغبية (والغرور، والكثير من الغرور، لأننا نحتاج إلى أكبر جيش، وأحدث الطائرات/الغواصات)
لطيف - جيد .
وفيما يتعلق بالتعليق الشعبوي غير الضروري في هذا المقال.
إن إلغاء ميزانيات أبحاث الفضاء لن يؤدي إلا إلى مساعدة البشرية.
ناسا هي الهيئة الأكثر إسرافًا وتفاخرًا في العالم.
ومع كل الاحترام الواجب للفضول العلمي، فمن المناسب في عالم حيث يموت عدد كبير من الناس بسبب الجوع والمرض، أن نخصص المزيد من الميزانيات لما يحدث على الأرض، وتخصيص قدر أقل لما يحدث في الفضاء.