ناسا تختبر محركًا فضائيًا غير مسبوق بقدرة 120 كيلووات لتمكين الرحلات المأهولة إلى المريخ

أكمل فريق من العلماء من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) بنجاح تفعيل نموذج أولي للدافع الكهربائي بقدرة غير مسبوقة في الولايات المتحدة. تم تطوير المعدات بالشراكة مع باحثين من جامعة برينستون ومركز جلين الواقع في كليفلاند، وتعمل في نطاق طاقة يبلغ 120 كيلووات. ويمثل المؤشر الذي تم تحقيقه قوة أكبر 25 مرة من أي نظام مماثل آخر تم تقييمه بالفعل في البلاد. وتم العرض الفني في مرافق وكالة الفضاء خلال شهر فبراير 2026.

أُجريت التجربة داخل حجرة مفرغة من الوقود الدفعي المعدني القابل للتكثيف، والمعروفة بالاختصار CoMeT، والتي تتيح إجراء اختبارات آمنة باستخدام الأبخرة المعدنية. استخدم الجهاز بخار الليثيوم كوقود رئيسي لتوليد الدفع اللازم. وخلال عمليات الإشعال الخمس التي نفذها المهندسون، سجل قطب التنغستن الخاص بالمحرك درجات حرارة تجاوزت 2800 درجة مئوية. يرسي التقدم التكنولوجي أساسًا ملموسًا للتخطيط للبعثات المأهولة المستقبلية إلى كوكب المريخ.

عمل النظام الديناميكي البلازمي المغناطيسي في المختبر

يتم تصنيف المعدات التي تم اختبارها على أنها نظام ديناميكي بلازمي مغناطيسي، وغالبًا ما يطلق عليه اختصار MPD في قطاع الطيران. تختلف هذه التقنية عن المحركات الكهربائية التقليدية من خلال تطبيق تيارات كهربائية عالية الكثافة تتفاعل مباشرة مع المجال المغناطيسي المتولد في قلب الدافع. يعمل هذا التفاعل الفيزيائي على تسريع خروج بلازما الليثيوم من المحرك كهرومغناطيسيًا. تخلق العملية المستمرة دفعًا ثابتًا في فراغ الفضاء. اعتمدت النماذج السابقة بشكل شبه حصري على الألواح الشمسية لتوليد الطاقة، مما حد من القدرة على التسارع على مسافات بعيدة جدًا عن الشمس.

تطلب بناء النموذج الأولي عامين من العمل المكثف من قبل فرق هندسية مشتركة. أشاد عالم الأبحاث الكبير في مختبر الدفع النفاث، جيمس بولك، بالنتائج التي تم الحصول عليها في الغرفة المفرغة باعتبارها معلمًا رئيسيًا لاستكشاف الفضاء السحيق. أشارت البيانات التي تم التقاطها بواسطة أجهزة الاستشعار إلى أن الدافع لم يعمل بثبات فحسب، بل وصل أيضًا إلى مستويات الطاقة التي صممها علماء الرياضيات في المهمة. يوفر جمع هذه المعلومات معلمات دقيقة لبناء إصدارات أكبر من المعدات.

تم تداول مفهوم الوقود الدفعي MPD في الأوساط الأكاديمية منذ ستينيات القرن العشرين، لكن التطبيق العملي واجه عوائق تكنولوجية شديدة. لم تحدث عمليات بمثل هذه القوى العليا على الأراضي الأمريكية حتى هذه التجربة. يمثل الاستخدام المحدد للليثيوم كمصدر لطاقة المحرك أيضًا ابتكارًا مهمًا، حيث لم يتم إطلاق هذا النوع من الوقود الدافع بشكل عملي في مهمة رسمية. إن التحقق من صحة المفهوم في المختبر ينهي عقودًا من عدم اليقين بشأن جدوى النموذج.

المزايا التشغيلية على الصواريخ الكيميائية التقليدية

يوفر الانتقال من الدفع الكيميائي إلى الدفع الكهربائي فوائد اقتصادية ولوجستية كبيرة للتخطيط للسفر بين الكواكب. تشير حسابات فريق مختبر الدفع النفاث إلى أن الأنظمة الكهربائية يمكن أن تستهلك ما يصل إلى 90% أقل من الوقود الدافع مقارنة بالصواريخ عالية الطاقة المستخدمة حاليًا لكسر جاذبية الأرض. يؤدي هذا التوفير الكبير في حجم الوقود المطلوب إلى تقليل الوزن الإجمالي للمركبة الفضائية عند الإطلاق. ونتيجة لذلك، تنخفض التكاليف المالية لكل مهمة بشكل حاد، مما يسمح بإرسال حمولات أثقل.

تعمل ميكانيكا طيران الدفع الكهربائي وفقًا لمبدأ فيزيائي يختلف عن حرق الوقود التقليدي. تولد المحركات الكيميائية انفجارات محكومة تنتج دفعة فورية وعنيفة، مما يؤدي إلى استنفاد الخزانات في بضع دقائق. ومن ناحية أخرى، يقوم النظام الكهربائي بجمع الطاقة من مصدر مركزي ويستخدمها لتأين وطرد أجزاء صغيرة من الغاز ببطء ودون انقطاع. وتتراكم هذه القوة المستمرة السرعة على مدى أشهر في الفراغ، وتتجاوز في النهاية السرعة القصوى للصواريخ التقليدية.

وتستخدم وكالة الفضاء بالفعل إصدارات أقل قوة من هذه التكنولوجيا في مهام نشطة في النظام الشمسي. يسافر مسبار Psyche التابع لناسا حاليًا بسرعة تزيد عن 200 ألف كيلومتر في الساعة باستخدام محركات كهربائية تطبق قوة صغيرة ولكن ثابتة. ويتوقع الباحثون أن دافعات الليثيوم MPD الجديدة ستوفر قوة دفع أعلى بكثير من النماذج المستخدمة. إن الجمع بين هذه المحركات عالية الأداء والمفاعلات النووية المدمجة هو الحل الأكثر قابلية للتطبيق لدعم وزن وحدات دعم الحياة اللازمة لنقل البشر إلى المريخ.

Leia Também

تطلق شيفروليه نسختين للطرق الوعرة من S10 وTrailblazer لغزو سوق المغامرات

جورج كلوني يزور فندقًا فاخرًا في اسكتلندا في حدث Social Bite الخيري

براغا × فرايبورج يتعادلان 1-1 في الدوري الأوروبي بهدفين من تيكناز وجريفو: المباراة مستمرة

التحديات والأهداف الحرارية لاستكشاف بين الكواكب

كما سلط نجاح الاختبار في فبراير 2026 الضوء على العقبات الفنية التي سيتعين على الهندسة التغلب عليها قبل الرحلة الأولى. ويكمن التحدي الرئيسي في إدارة الحرارة الشديدة الناتجة عن النظام الديناميكي المغناطيسي خلال فترات التسارع. تتطلب درجات الحرارة التي تبلغ حوالي 2800 درجة مئوية إنشاء مركبات معدنية وسيراميكية جديدة قادرة على تحمل الإجهاد الحراري دون ذوبان أو تشوه. إن البحث عن مواد قوية بما فيه الكفاية سيكون بمثابة دليل السنوات القادمة من الأبحاث في مختبرات الوكالة.

ومع توحيد البيانات الأولية، وضع مديرو البرامج جدولا جديدا للأهداف الفنية للعقد القادم من التطوير. وتسعى الأهداف إلى توسيع نطاق التكنولوجيا الحالية لتتوافق مع المعايير المطلوبة للسفر المأهول على المدى الطويل. تشمل الأولويات ما يلي:

• رفع قدرة كل محرك إلى مدى 500 كيلووات إلى 1 ميجاوات.
• تصنيع السبائك المعدنية التي تحافظ على السلامة الهيكلية عند درجة حرارة أعلى من 2800 درجة مئوية.
• ضمان تشغيل المحرك دون انقطاع لمدة تزيد عن 23 ألف ساعة.
• مزامنة تشغيل أجهزة الدفع المتعددة المدمجة في نفس الهيكل الفضائي.
• قم بإقران مصادر الطاقة النووية الآمنة لتشغيل النظام أثناء الرحلة إلى المريخ.

يحسب مهندسو المهمة الفضائية أن مركبة فضائية مأهولة متجهة إلى الكوكب الأحمر ستتطلب ما بين 2 إلى 4 ميجاوات من الطاقة الإجمالية لإكمال الرحلة في وقت آمن بيولوجيًا لرواد الفضاء. سوف تتطلب تلبية هذا الطلب الهائل على الطاقة تركيب مصفوفة تحتوي على عدة محركات MPD. ستحتاج هذه المحركات إلى العمل بشكل متزامن وبدون أخطاء لمدة ثلاث سنوات متواصلة تقريبًا، دون أي إمكانية للصيانة الخارجية أثناء العبور في الفضاء السحيق.

برنامج الدفع النووي والجدول الزمني للوكالة

تابع مدير ناسا جاريد إسحاقمان النتائج المخبرية ووصف إطلاق المحرك بأنه حدث تاريخي لهندسة الفضاء الجوي. وشدد المسؤول التنفيذي على أن تشغيل النظام الكهربائي بمستويات الطاقة هذه يمثل نقلة نوعية في الولايات المتحدة. وتعد هذه التجربة جزءًا من برنامج الدفع النووي الفضائي، المعروف باسم SNP، والذي ينسق جهود الحكومة لإتقان تقنيات النقل للجيل الجديد. وتسعى المبادرة إلى ضمان البنية التحتية اللازمة لتوسيع الوجود البشري إلى ما بعد المدار القمري.

وأكد إسحاقمان مجددًا أن تركيز المؤسسة على المدى الطويل يظل ثابتًا على وصول طاقم أمريكي إلى سطح المريخ. وتنفذ الوكالة عدة مشاريع متوازية، لكنها تحتفظ باستثمارات استراتيجية تهدف إلى جعل هذه القفزة الاستكشافية ممكنة. يمثل أداء محرك الليثيوم تقدمًا ملموسًا وقابلاً للقياس ضمن الجدول الزمني الذي حددته لوحات الاستكشاف. التحقق من صحة تقنية MPD يقلل من عدم اليقين بشأن التصميم النهائي لمركبات النقل بين الكواكب.

إن القاعدة المعرفية التي مكنت من بناء المحرك الجديد مستمدة من عقود من الخبرة العملية التي تراكمت لدى الوكالة. كانت المهام الرائدة مثل Deep Space-1 ومسبار Dawn بمثابة منصات اختبار للأجيال الأولى من الدفع الكهربائي في الفضاء. قام خبراء مثل جيمس بولك بتطبيق الدروس المستفادة من هذه الأقمار الصناعية الروبوتية للتغلب على عيوب التصميم في النماذج القديمة. إن التطور المستمر لأنظمة تسريع الأيونات والبلازما يبلغ ذروته الآن في النموذج الأولي لليثيوم، مما يمهد الطريق لبناء السفن التي ستعبر الفضاء بين الكواكب في العقود القادمة.