محرك كهربائي بقوة قياسية يجعل المريخ أقرب إلى الواقع

نجح فريق من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL)، بالشراكة مع باحثين من جامعة برينستون ومركز جلين في كليفلاند، في إطلاق نموذج أولي لمحرك كهربائي أقوى بـ 25 مرة من أي محرك تم اختباره سابقًا في الولايات المتحدة. يعمل نظام ديناميكيات البلازما المغناطيسية (MPD) بمستويات طاقة تصل إلى 120 كيلووات، متجاوزًا جميع أجهزة الدفع الكهربائية العاملة حاليًا على المركبة الفضائية التابعة للوكالة. يمثل هذا التقدم خطوة حاسمة نحو البعثات البشرية المستقبلية إلى المريخ.

تم إجراء الاختبار في فبراير 2026 في مرفق فراغ الوقود الدفعي المعدني المكثف (CoMeT) ​​التابع لمختبر الدفع النفاث، وهو مختبر وطني فريد قادر على اختبار الأنظمة بأمان باستخدام الوقود الدفعي للبخار المعدني. استخدم النموذج الأولي بخار معدن الليثيوم كوقود دافع ووصل إلى درجات حرارة تجاوزت 2800 درجة مئوية على قطب التنغستن أثناء عمليات الإشعال الخمس التي تم إجراؤها.

التكنولوجيا التي تعمل بما يتجاوز التوقعات

يختلف محرك MPD عن الأنظمة الكهربائية التقليدية باستخدام تيارات كهربائية عالية للتفاعل مع المجال المغناطيسي وتسريع بلازما الليثيوم كهرومغناطيسيًا. ويولد هذا النهج المبتكر قوة دفع كبيرة ومستمرة، دون الاعتماد حصريًا على الطاقة الشمسية كما هو الحال مع الأجيال السابقة من أجهزة الدفع الكهربائية.

وقد سلط جيمس بولك، أحد كبار الباحثين في مختبر الدفع النفاث، الضوء على أهمية النتيجة. “لم نظهر فقط أن الوقود الدافع يعمل، ولكننا حققنا أيضًا مستويات الطاقة التي كنا نهدف إليها.” توفر البيانات المجمعة للباحثين أساسًا متينًا لمواجهة تحديات زيادة الإنتاج. استغرق بناء وتصميم النموذج الأولي عامين من العمل المكثف.

تقنية MPD ليست جديدة. لقد ظل الباحثون يدرسونها منذ ستينيات القرن الماضي، لكنهم لم يعملوا مطلقًا بمثل هذه القوى العالية في الولايات المتحدة. كان أحد الجوانب الحاسمة في التطوير هو أن الوقود الدافع الذي يعمل بالليثيوم “لم يطير بشكل تشغيلي مطلقًا” قبل هذه الاختبارات، مما يجعل هذا علامة فارقة حقيقية في هندسة الطيران.

كفاءة ثورية مقارنة بالصواريخ التقليدية

توفر أجهزة الدفع الكهربائية ميزة اقتصادية وتقنية كبيرة مقارنة بالصواريخ الكيميائية التقليدية. وفقًا لفريق مختبر الدفع النفاث، يمكن لهذه الأنظمة استخدام وقود دافع أقل بنسبة تصل إلى 90% من الصواريخ عالية الطاقة المستخدمة للهروب من جاذبية الأرض. وهذا التخفيض الجذري في استهلاك الوقود يقلل بشكل كبير من تكلفة البعثات الفضائية.

يعمل الدفع الكهربائي وفقًا لمبدأ مختلف تمامًا عن المحركات الكيميائية. فبدلاً من حرق الوقود لتوليد قوة دفع فورية، فإنه يجمع الطاقة ويستخدمها لتسريع كميات صغيرة من الوقود الدافع المتأين. وينتج عن هذا الطرد البطيء والمستمر للغاز قوة دفع مستمرة تصل، مع مرور الوقت الكافي، إلى سرعات أكبر بكثير من سرعة الصواريخ التقليدية. لقد أثبتت المركبة الفضائية Psyche التابعة لناسا، والمزودة بمحركات دفع كهربائية أقل قوة، هذه القدرة بالفعل من خلال السفر بسرعة تزيد عن 200 ألف كيلومتر في الساعة باستخدام قوة صغيرة ولكن ثابتة.

ويقول الباحثون إن محركات MPD التي تعمل بالليثيوم لديها القدرة على العمل بمستويات طاقة عالية، واستخدام الوقود الدافع بكفاءة ملحوظة، وتوفير قوة دفع أكبر بكثير من الأنظمة العاملة اليوم. وبدمجها مع مصدر للطاقة النووية، يمكن لهذه الدفعات أن تقلل من كتلة إطلاق المركبة الفضائية وتحافظ على الحمولات اللازمة لنقل البشر إلى المريخ.

Leia Também

بيركشاير هاثاواي تقلل الحضور في حدث التسوق السنوي، مع تسليط الضوء على جريج أبيل

الغاز الذي يزيد عن 8 دولارات يجعل سائقي لوس أنجلوس ينفقون 100 دولار لكل تعبئة

نينتندو تعلن عن تسعة إصدارات لـ Switch 2 و Switch في مايو 2026(99)

التحديات التقنية والخطوات التالية

حدد الفريق عقبة مهمة: درجات الحرارة المرتفعة المنبعثة من دافعات MPD أثناء التشغيل تتطلب مكونات قادرة على تحمل درجات الحرارة القصوى. سيكون توفير المواد القوية المناسبة “تحديًا حاسمًا” في سنوات التطوير القادمة.

وضع الباحثون أهدافًا جديدة طموحة:

• تحقيق قوى تتراوح بين 500 كيلووات و1 ميجاوات لكل مروحة
• تطوير مواد يمكنها تحمل درجات حرارة أعلى من 2800 درجة مئوية
• ضمان التشغيل المستمر لأكثر من 23 ألف ساعة
• دمج أجهزة الدفع المتعددة في مركبة فضائية واحدة
• دمج مصادر الطاقة النووية في البعثات إلى المريخ

ستتطلب المهمة المأهولة إلى المريخ ما بين 2 إلى 4 ميجاوات من الطاقة للوصول إلى الكوكب في وقت مناسب. ولتلبية هذا الطلب، يمكن للمركبة الفضائية النهائية أن تشتمل على عدة دافعات MPD تعمل في وقت واحد لأكثر من 23 ألف ساعة تقريبًا لمدة ثلاث سنوات دون انقطاع.

تحديد المواقع كأولوية استراتيجية

ووصف مدير ناسا جاريد إسحاقمان الاختبار بأنه تاريخي “الأول”. وقال “هذه هي المرة الأولى في الولايات المتحدة التي يعمل فيها نظام دفع كهربائي بمثل هذه المستويات العالية من الطاقة”. يعد الاختبار جزءًا من برنامج الدفع النووي الفضائي (SNP) التابع للوكالة، وهي مبادرة تعزز استكشاف التقنيات المتقدمة للمهام المستقبلية.

وأكد إسحاقمان مجددًا التزام ناسا بالهدف طويل المدى المتمثل في إرسال رائد فضاء أمريكي إلى المريخ. “في ناسا، نعمل على أشياء كثيرة في وقت واحد ولم نغفل عن المريخ. وسنواصل القيام باستثمارات استراتيجية من شأنها أن تدفع هذه القفزة الكبيرة القادمة إلى الأمام.” وتظهر التجربة الناجحة “تقدما حقيقيا” نحو هذا الهدف الطموح.

يعود تاريخ الدفع الكهربائي في وكالة ناسا إلى مهمتي Dawn وDeep Space-1، حيث قام باحثون مثل جيمس بولك بتطبيق المعرفة على أنظمة الدفع. وقد وفرت هذه التجربة الأساس التقني اللازم لتطوير محركات الدفع MPD التي تعمل بالليثيوم والتي يتم اختبارها الآن.