أقراص الفضاء - بأسعار معقولة وسريعة للغاية
حاليًا، أسرع جسم أطلقه الإنسان في الفضاء هو مسبار فوييجر، الذي تمكن من التسارع إلى 17 كيلومترًا في الثانية باستخدام قاذفات الجاذبية من كوكب المشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون. وهذا أبطأ من الضوء بعدة آلاف المرات، ويستغرق الأمر أربع سنوات للوصول إلى النجم الأقرب إلى الشمس.
تظهر المقارنة أعلاه أنه عندما يتعلق الأمر بتكنولوجيا الدفع في السفر إلى الفضاء، فلا يزال أمامنا الكثير لنفعله إذا أردنا الذهاب إلى مكان ما خارج أقرب أجسام النظام الشمسي. وهذه الرحلات التي تبدو قريبة هي بالتأكيد طويلة جدًا. 1500 يوم من الرحلة إلى المريخ والعودة، وحتى مع وجود محاذاة كوكبية مواتية، لا تبدو مشجعة للغاية.
في الرحلات الطويلة، بالإضافة إلى محركات الأقراص الضعيفة للغاية، هناك مشاكل أخرى، على سبيل المثال، مع الإمدادات والاتصالات وموارد الطاقة. لا يتم شحن الألواح الشمسية عندما تكون الشمس أو النجوم الأخرى بعيدة. تعمل المفاعلات النووية بكامل طاقتها لبضع سنوات فقط.
ما هي إمكانيات وآفاق تطوير التكنولوجيا لزيادة ونقل سرعات أعلى لمركبتنا الفضائية؟ دعونا ننظر إلى الحلول المتاحة بالفعل وتلك الممكنة نظريا وعلميا، رغم أنها لا تزال بعيدة عن عالم الخيال.
الحاضر: الصواريخ الكيميائية والأيونية
حاليًا ، لا يزال الدفع الكيميائي مستخدمًا على نطاق واسع ، مثل الهيدروجين السائل وصواريخ الأكسجين. السرعة القصوى التي يمكن تحقيقها بفضلهم هي حوالي 10 كم / ثانية. إذا تمكنا من تحقيق أقصى استفادة من تأثيرات الجاذبية في النظام الشمسي ، بما في ذلك الشمس نفسها ، يمكن للسفينة المزودة بمحرك صاروخي كيميائي أن تصل إلى أكثر من 100 كم / ثانية. ترجع السرعة المنخفضة نسبيًا لـ Voyager إلى حقيقة أن هدفها لم يكن تحقيق السرعة القصوى. كما أنه لم يستخدم "الحارق اللاحق" مع المحركات أثناء مساعدي الجاذبية الكوكبية.
الدفعات الأيونية هي محركات صاروخية تكون فيها الأيونات المتسارعة نتيجة للتفاعل الكهرومغناطيسي هي العامل الحامل. وهي أكثر كفاءة بحوالي عشر مرات من محركات الصواريخ الكيميائية. بدأ العمل على المحرك في منتصف القرن الماضي. في الإصدارات الأولى، تم استخدام بخار الزئبق لمحرك الأقراص. حاليًا، يتم استخدام غاز الزينون النبيل على نطاق واسع.
الطاقة التي ينبعث منها الغاز من المحرك تأتي من مصدر خارجي (الألواح الشمسية، مفاعل يولد الكهرباء). تتحول ذرات الغاز إلى أيونات موجبة. ثم تتسارع تحت تأثير مجال كهربائي أو مغناطيسي، فتصل سرعتها إلى 36 كم/ث.
تؤدي السرعة العالية للعامل المقذوف إلى قوة دفع عالية لكل وحدة كتلة من المادة المقذوفة. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض طاقة نظام الإمداد، تكون كتلة الحامل المقذوف صغيرة، مما يقلل من قوة دفع الصاروخ. تتحرك السفينة المجهزة بمثل هذا المحرك بتسارع طفيف.
سوف تجد استمرار المقال في عدد مايو من المجلة
VASIMR بكامل طاقته
