ناسا
في رواية بول أندرسون عام 1970 رقم صفر، يسعى طاقم سفينة فضائية للسفر إلى النجم Beta Virginis على أمل استعمار كوكب جديد. كان أسلوب دفع السفينة هو ما يسمى “بوسارد رامجيت ،“وسيلة دفع فعلية (وإن كانت افتراضية) اقترحها الفيزيائي روبرت دبليو بوسارد قبل عقد من الزمان فقط. الآن ، أعاد الفيزيائيون النظر في هذه الآلية غير العادية للسفر بين النجوم في ورقة جديدة نشرت في مجلة Acta Astronautica ، وللأسف ، وجدوا أن محرك ramjet يريد. خلص المؤلفون إلى أنه من الممكن من وجهة نظر الفيزياء البحتة ، لكن التحديات الهندسية المرتبطة بها لا يمكن التغلب عليها حاليًا.
المحرك النفاث هو في الأساس محرك نفاث “يتنفس” الهواء. أفضل نظير للآلية الأساسية هو أنها تستغل الحركة الأمامية للمحرك لضغط الهواء الوارد دون الحاجة إلى ضواغط ، مما يجعل محركات نفاث النفاثة أخف وزناً وأبسط من نظيراتها التوربينية. حصل المخترع الفرنسي رينيه لورين على براءة اختراع في عام 1913 لمفهومه عن محرك نفاث (المعروف أيضًا باسم المدخنة الطائرة) ، على الرغم من أنه فشل في بناء نموذج أولي قابل للتطبيق. بعد ذلك بعامين ، اقترح ألبرت فونو وحدة دفع نفاث لزيادة مدى المقذوفات التي تطلق من المدفع وفي النهاية حصل على براءة اختراع ألمانية في عام 1932.
تتكون المحرك النفاث النفاث الأساسي من ثلاثة مكونات: مدخل هواء ، وحارق احتراق ، وفوهة. يتدفق العادم الساخن الناتج عن احتراق الوقود عبر الفوهة. يجب أن يكون ضغط الاحتراق أعلى من الضغط عند خروج الفوهة من أجل الحفاظ على تدفق ثابت ، وهو ما يحققه المحرك النفاث النفاث عن طريق “صدم” الهواء الخارجي في غرفة الاحتراق بالسرعة الأمامية لأي مركبة يتم تشغيلها بواسطة المحرك. ليست هناك حاجة لحمل الأكسجين على متن الطائرة. الجانب السلبي هو أن النفاثات النفاثة لا يمكنها إنتاج قوة الدفع إلا إذا كانت السيارة تتحرك بالفعل ، لذا فهي تتطلب إقلاعًا مدعومًا باستخدام الصواريخ. على هذا النحو ، تعتبر النفاثات النفاثة أكثر فائدة كوسيلة للتسريع ، مثل الصواريخ التي تعمل بالطاقة النفاثة أو لزيادة مدى قذائف المدفعية.
اعتقد روبرت بوسارد أن المفهوم يمكن تعديله كوسيلة للدفع بين النجوم. الفرضية الأساسية الموضحة في ورقته البحثية عام 1960 هو جمع البروتونات بين النجوم (الهيدروجين المتأين) باستخدام المجالات المغناطيسية الهائلة كـ “مغرفة كبش”. سيتم ضغط البروتونات حتى تنتج اندماجًا نوويًا حراريًا ، ثم تقوم الحقول المغناطيسية بتحويل تلك الطاقة إلى عادم الصاروخ لإنتاج قوة الدفع. كلما تحركت السفينة بشكل أسرع ، زاد تدفق البروتون ، وزاد الدفع.
ولكن بعد ذلك اكتشف العلماء أن كثافة الهيدروجين أقل بكثير في مناطق الفضاء خارج نظامنا الشمسي. لهذا السبب، في ورقة عام 1969، اقترح جون ف. فيشباك (John F.
على وجه الخصوص ، قام فيشباك بحساب سرعة القطع. أوضح مؤلفو هذه الورقة البحثية الأخيرة: “كلما كانت السفينة أسرع ، زادت خطوط المجال المغناطيسي التي تركز عليها في مفاعل الاندماج”. “المجال الأقوى يؤدي إلى ضغوط ميكانيكية أعلى.” خلص فيشباك إلى أن النفاثة النفاثة بين النجوم لا يمكنها أن تتسارع باستمرار إلا إلى سرعة عتبة معينة ، وعند هذه النقطة سيتعين عليها العودة إلى الوراء ، خشية أن يصل المصدر المغناطيسي إلى نقطة الانهيار.
إنه حل Fishback الذي تم فحصه في هذه الورقة الأخيرة. “الفكرة تستحق البحث بالتأكيد” ، قال المؤلف المشارك بيتر شاتشنيدر، مؤلف خيال علمي وعالم فيزياء بجامعة فيينا للتكنولوجيا (TU Wien). “في الفضاء بين النجوم ، يوجد غاز مخفف للغاية ، بشكل أساسي الهيدروجين – حوالي ذرة واحدة لكل سنتيمتر مكعب. إذا كنت ستجمع الهيدروجين أمام المركبة الفضائية ، كما هو الحال في قمع مغناطيسي ، بمساعدة الحقول المغناطيسية الضخمة ، يمكنك استخدام لتشغيل مفاعل اندماجي وتسريع المركبة الفضائية. “
اعتمد هو وشريكه في التأليف ، ألبرت جاكسون من شركة Triton Systems في الولايات المتحدة ، على البرامج التي تم تطويرها في TU Wien لحساب المجالات الكهرومغناطيسية في المجهر الإلكتروني. وأظهرت حساباتهم أن اقتراح فيشباك بالمغرفة المغناطيسية (أو محاصرة الجسيمات) لمحرك نفاث Bussard ممكن عمليًا. يمكن بالفعل جمع الجسيمات بواسطة مجال مغناطيسي وتوجيهها إلى مفاعل الاندماج ، مما يحقق تسارعًا يصل إلى السرعات النسبية.
ومع ذلك ، وجد المؤلفون أيضًا أن الملفات المغناطيسية الطويلة السخيفة ستكون ضرورية للمسار من أجل تحقيق قوة دفع تبلغ 10 ملايين نيوتن (ضعف قوة دفع مكوك الفضاء). ويجب أن يبلغ قطر هذا القمع 4000 كيلومتر. وبالتالي ، فإن زيارة مركز المجرة في مركبة فضائية تعمل بنظام Bussard ramjet خلال العمر أمر غير قابل للتحقيق. في الواقع ، “من المستبعد جدًا أن يحدث ذلك حضارات كارداشيف من النوع الثاني قد تبني نفاثات مغناطيسية مع ملفات لولبية محورية “. (للإشارة ، لم يبلغ البشر على الأرض بعد حضارة من النوع الأول).
ثانياً: قانون الملاحة الفضائية ، 2021. 10.1016 / j.actaastro.2021.10.039 (حول DOIs).
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”