علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
A 150-Year Old Idea Could Lead To A Breakthrough In Space Travel
(بقلم: أليكس كيماني – Alex Kimani)
أدى التواتر المتزايد للكوارث الطبيعية والتي هي من صنع الإنسان مثل الأوبئة العالمية والكوارث المناخية إلى إعادة التحقق من الحاجة الملحة لتأسيس البشرية كأنواع متعددة الكواكب.
في الواقع ، كانت الروح التأسيسية لشركة رحلات الفضاء الخاصة بإيلون ماسك (SpaceX) هي جعل الحياة متعددة الكواكب ، مدفوعة جزئيًا بالتهديدات الوجودية مثل ضربات الكويكبات الكبيرة القادرة على القضاء على الحياة على كوكبنا.
ومع ذلك ، فإن أحد أكبر التحديات لتحقيق هذا الحلم هو كيفية الوصول إلى النجوم والكواكب البعيدة خلال حياة الإنسان. ضع في اعتبارك أنه مع صواريخ الوقود التقليدية ، يستغرق الأمر حوالي سبعة أشهر فقط للوصول إلى المريخ ، و 80 ألف سنة سخيفة للوصول إلى أقرب نجم ، وهو بروكسيما سنتوري ، باستخدام أسرع صواريخنا. هذا يعني أن الصواريخ العادية هي ببساطة غير واردة في السفر بين النجوم ، وهناك حاجة إلى شيء أكثر من ذلك بقليل.
لحسن الحظ ، قد يكون لدينا الآن إجابة لمعضلة السفر إلى الفضاء.
كان استعمار الفضاء ، الذي كان في يوم من الأيام المقاطعة الحصرية لأفلام الخيال العلمي ، يقترب من أن يصبح حقيقة بفضل التطورات الرئيسية في علم الفضاء والفيزياء الفلكية ؛ الدفع الصاروخي والتصميم والروبوتات والطب. ساعدت (Trekkies) ، جنبًا إلى جنب مع التكنولوجيا الأخرى التي ظهرت في سلسلة (Star Trek) ، في تحديد عالم الخيال العلمي. واحدة من أكثر هذه التقنيات المحيرة للعقل من تلك العروض هي “Impulse Drive” ، وهو نظام دفع يستخدم على سفن الفضاء للعديد من الأنواع لعبور المجرة في أطر زمنية قصيرة بشكل مثير للدهشة تقاس بالأشهر أو بضع سنوات بدلاً من القرون أو آلاف السنين.
والآن كشف العلماء النقاب عن الكأس المقدسة للسفر في الفضاء: نظام دافع واقعي قادر على تحقيق سرعات تحت الضوء باستخدام وقود لا يعمل بالوقود. بعد 30 عامًا من الإصلاح والضبط الدقيق ، قد يكون اثنان من العلماء قريبين أخيرًا من تحويل الخيال العلمي إلى حقيقة علمية.
ووكالة ناسا تأخذ الفكرة على محمل الجد.
تحرق سفن الفضاء التقليدية وقود الصواريخ لتحقيق سرعات الهروب والمناورة وحتى الهبوط ، في حالة صواريخ سبيس إكس. ولكن ماذا لو كان بإمكانك بناء مركبة فضائية تعمل بالكامل على الكهرباء؟ هذا هو بالضبط ما يفعله محرك (Mach Effect Gravity Assist – MEGA).
قام جيم وودوارد ، أستاذ الفيزياء الفخري في جامعة ولاية كاليفورنيا ، فولرتون ، وهال فيرن ، الفيزيائي في فولرتون ، بتطوير محرك دفع ماخ تأثير الجاذبية (MEGA) بناءً على ما يقولون إنه فيزياء تمت مراجعتها من قبل الأقران وذات مصداقية تقنيًا.
بمساعدة من وكالة ناسا للمفاهيم المتقدمة المبتكرة (NIAC) ، طور العالمان محرك (MEGA) استنادًا إلى الفيزياء الموضحة في نظرية النسبية لأينشتاين – (MEGA Drive) – الذي يُظهر وعدًا ممتازًا في الاختبارات المبكرة وهو بالفعل في المرحلة الثانية من الاختبار – هو إلى حد كبير الكأس المقدسة للسفر إلى الفضاء وعلوم الفضاء لأنه يمكن أن يوفر الطاقة ليس فقط للسفر المحلي داخل نظامنا الشمسي ، ولكن أيضًا السفر بين النجوم التي يمكن التراجع عنها حاليًا باستخدام التقنيات المتاحة.
إذن ، كيف يعمل (MEGA Drive)؟
إنه قانون نيوتن معروف جيدًا أن الجسم في حالة السكون يبقى في حالة سكون ، والجسم المتحرك يظل متحركًا بسرعة ثابتة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. جميع الأشياء تقاوم التغييرات في حالة حركتها أو الراحة بسبب القصور الذاتي.
في عام 1872 ، وضع الفيزيائي النمساوي إرنست ماخ تخمينًا مفاده أن قوى القصور الذاتي هذه ناتجة عن جاذبية الأشياء الموجودة في الكون البعيد. أصبح هذا معروفًا باسم مبدأ ماخ المثير للجدل. في حين أن معظم الخبراء رفضوا ذلك الآن ، يعتقد وودوارد وفيرن أن الفكرة أسيء فهمها وبنوا محرك الدفع الخاص بهم بناءً عليها.
يطبق محرك (MEGA) مبدأ (Mach). هناك العديد من التعاريف في الكتب المدرسية لمبدأ ماخ ؛ ومع ذلك ، يعتقد العالمان أن الأمر يتعلق بقدرة المادة البعيدة على التأثير على الأشياء عن قرب. للحصول على عقلك حول هذا الموضوع ، يستخدمون هذا القياس القديم لكيفية انحناء المادة للزمكان.
إذا وضعت شيئًا ثقيلًا على الترامبولين ، فإنه يسقط ويحني الصفيحة المطاطية. الآن ، إذا دحرجت كرة على الترامبولين ، فسوف تستمر في الدوران حول الكتلة الثقيلة في المركز. هذه هي الطريقة التي يتصرف بها الكوكب عندما ينجذب بفعل جاذبية نجم. الشيء ، لكي تتصرف الصفيحة المطاطية بهذه الطريقة ، يجب أن يتم شدها أو تعرضها للشد. لذلك يقول هؤلاء العلماء أساسًا أن المادة البعيدة في الكون هي ما تشد الزمكان وتجعله مشدودًا ويجعله يتصرف مثل لوح مطاطي ممتد ومحمّل بالطاقة الكامنة. ووفقًا لفهم الفريق لمبدأ ماخ ، فإن الزمكان كذلك ، مما يعني أنهم يعتقدون أن هناك إمكانات جاذبية كبيرة هناك ، ويمكن لـ (MEGA Drive) بالفعل الاستفادة من تلك الطاقة الكامنة.
يعمل محرك (MEGA) عن طريق صنع كومة من البلورات الكهرضغطية بالتناوب أثقل وأخف وزناً عن طريق تطبيق التيار الكهربائي عليها. في الواقع ، هذا ليس نوعًا من بلورات الشفاء من العصر الجديد ؛ تتوسع البلورات الكهروإجهادية وتتقلص تحت تأثير الكهرباء ، وتتفاعل بشكل أساسي مع ما يقول أينشتاين إنها حقول قصور ذاتية في الكون ، ناتجة عن الجاذبية. من خلال جعل جسم أثقل لحظة واحدة وأخف وزنًا في المرة التالية ، يمكنك إنشاء قوة دفع باستخدام نفس مبدأ كل تفاعل – أسباب – تفاعل متساو وعكس – تستخدمه محركات الصواريخ عن طريق رمي المادة خلفها للمضي قدمًا.
الدافع الرئيسي لـ (MEGA Drive): على عكس الصاروخ التقليدي الذي يقذف الغازات المحترقة لخلق قوة الدفع ، فإن محرك (MEGA) لا يفقد بلوراته المنتجة للطاقة بشكل دائم عن طريق رميها بعيدًا ؛ يمكنك ببساطة دفعها عندما تكون ثقيلة ، وتسحبها للخلف عند الضوء ، وبالتالي تخلق زخمًا للمضي قدمًا.
“إذا كان لديك الآن تذبذب ميكانيكي مزدوج التردد ، فيمكنك الضغط عليه عندما يكون أكثر ضخامة وسحبه للخلف عندما يكون أقل قوة. لديك دافع ، لكن ليس عليك رميها وتوديعها. أنت يجب أن ترميها عندما تكون أكثر ضخامة ، وبعد ذلك بسبب هذا التفاعل مع حقل الجاذبية بالقصور الذاتي ، يمكنك تركها تصبح أقل كتلة ثم تسحبها مرة أخرى” ، كما يقول وودوارد.
يقول وودوارد إن كل وحدة محرك (Mach Effect) يمكن أن تولد حوالي مائة ميلي نيوتن من القوة. كما هو مبني حاليًا ، فإن محركات (Mach Effect) عبارة عن مكعبات يبلغ قطرها ستة سنتيمترات تزيد قليلاً عن بوصتين لكل جانب. من خلال جعلها أكثر كفاءة ، يقول وودوارد أنك تحصل على المزيد من القوة من كل منها. ومن خلال تكديس العدد الذي تريده على سفينتك ، يمكنك توليد زخم أمامي كافٍ لتشغيل سفينتك.
ثم يتعلق الأمر فقط بكمية الكهرباء التي يمكن أن تغذيها محركات الأقراص ، مع طرح محطة للطاقة النووية كمصدر محتمل للكهرباء.
وفقًا لـ (Woodward) ، يمكنك توليد حوالي 10 نيوتن من القوة لكل كيلوواط من الكهرباء التي يتم تغذيتها في محركات (Mach Effect). كانت التطبيقات المبكرة في الأقمار الصناعية المستخدمة في الصواريخ الكيميائية للحفاظ على المدارات والمواءمة مع المحركات التي تغذيها الكهرباء ، مما يطيل بشكل كبير من عمرها النافع. في الواقع ، في هذه الحالة ، يمكن أن توفر الألواح الشمسية كل الطاقة اللازمة لتشغيل محركات الأقراص.
اكتشاف آخر مثير للاهتمام: لقد حسب الفريق أنه كلما كان الجهاز أصغر ، زادت القوة التي يمكن أن يولدها. لذا بدلاً من التوسع ، يأملون في أن يتم نشر مجموعات من آلاف محركات (MEGA) الصغيرة التي تعمل ببطارية نووية يومًا ما لتسريع المسابير الكبيرة في الفضاء بين النجوم. في الواقع ، يدعي العلماء أن محركات الأقراص كافية لتشغيل مركبة فضائية مأهولة بالبشر إلى النجوم القريبة مثل (Proxima Centauri) التي تقع على بعد حوالي 4.25 سنة ضوئية من الشمس والعودة في جزء معقول من عمر الإنسان.
يبدو هذا أمرًا مستقبليًا للغاية ، بالطبع ، ويعتمد على مراجعة الأقران وتكرار نتائج (Woodward). لكي نكون واضحين ، سوف يتطلب الأمر جرعة صحية من المثابرة الدؤوبة لتكرار إنجاز وودوارد. في الواقع ، مايك ماكدونالد ، مهندس الطيران في مختبر الأبحاث البحرية الأمريكية الذي تعاقدت معه وكالة ناسا للتحقق من عمل وودوارد ، يعطيها فرصة مزعجة إلى حد ما بنسبة 1 من 10 إلى 1 من كل 10 ملايين – لكنها طلقة ، مع ذلك.
وإذا أثبتت (MEGA Drive) أنها قابلة للتطبيق ، فستصبح واحدة من الحالات النادرة التي يتم فيها إثبات صحة الخيال العلمي وتحويله إلى حقيقة علمية.
المصدر:
