ابتكار شراع شمسي يصل للمريخ في 26 يوما فقط
تاريخ النشر: 28th, September 2023 GMT
توصل فريق بحثي بقيادة علماء من جامعة دريسدن التقنية في ألمانيا إلى نتائج مفادها أنه يمكن استخدام الأشرعة الشمسية للسفر إلى المريخ والفضاء بين النجوم، مما قد يقلل بشكل كبير من الوقت والوقود اللازمين لمثل تلك المهام.
وللتوصل لتلك النتائج -التي قبلت للنشر في دورية "أكتا أسترونوتيكا"- فقد أجرى الباحثون عمليات محاكاة لتبيان السرعة التي يمكن أن يجري بها شراع شمسي مصنوع من الإيروغرافيت مع حمولة تصل إلى كيلوغرام واحد.
ووجد الباحثون أن شراعا بهذا الشكل يمكن أن ينقل الحمولة لكواكب مثل المريخ في حوالي 26 يوما فقط (حاليا تتراوح مدة السفر إلى المريخ بين 7 إلى 9 أشهر)، وهو ما يوفر الكثير جدا من الطاقة والوقت، خاصة مع توجه بعض الدول مستقبلا السفر إلى المريخ، وربما بناء محطات عليه في المستقبل البعيد.
يمكن للأشرعة الشمسية أن تسافر في الفضاء دون وقود، اعتمادا فقط على دفع فوتونات الضوء (ناسا) ما الأشرعة الشمسية؟تعد الأشرعة الشمسية مركبات فضائية ذات شراع عاكس كبير بعرض يصل إلى عشرات الأمتار، يمكن أن تسافر في الفضاء دون وقود، اعتمادا فقط على دفع فوتونات الضوء.
يتكون الضوء من جسيمات تسمى الفوتونات، أثناء انتقالها عبر الفضاء يكون لهذه الفوتونات زخم يمكنه دفع شراع شمسي له سطح لامع يشبه المرآة، حيث ترتد الفوتونات عن الشراع مما يعطيه دفعة صغيرة، ومع استمرار ضرب الشراع بالفوتونات فإنه يصبح أسرع مع الزمن.
يشبه الأمر بالضبط فكرة المركب الشراعي، حيث تضرب جسيمات الهواء الأشرعة القماشية فتدفع بالقارب للأمام. وفي حالة الأشرعة الشمسية يستخدم العلماء أشعة ليزر دقيقة تطلق من الأرض أو قمر صناعي مثلا لتوجه الشراع أينما يريد العلماء، أو يمكن لهذه الأشرعة الاعتماد على ضوء الشمس.
وتمتلك هذه التقنية ميزة كبيرة، حيث يمكن لضوء الشمس أن يدفع الشراع بشكل مستمر، مما يؤدي إلى تسريع المركبة الفضائية طوال رحلتها وهذا يعني أن المركبات الفضائية التي تعمل بهذه الطريقة يمكن أن تصل إلى سرعات يكاد يكون من المستحيل على الصواريخ تحقيقها.
السفر للكواكببحسب الدراسة، فإنه يمكن استخدام شراع يعتمد على طاقة الشمس، يُدفع إلى الفضاء بصاروخ عادي، ثم يُطلق إلى المريخ حينما يكون الكوكب الأحمر في الجهة المقابلة للشمس بالنسبة للمركبة، ويقترح الباحثون أن الأمر نفسه يجري على كل الكواكب، حيث يمكن لهذا الشراع توصيل حمولات صغيرة في جميع أنحاء النظام الشمسي.
وبشكل خاص اهتم الباحثون باستخدام مادة الإيروغرافيت ذات الكثافة المنخفضة، ويقلل ذلك من وزن الشراع نفسه ويسهّل حركته بفضل أشعة ضوء الشمس.
وهذه ليست المرة الأولى التي يقترح فيها العلماء السفر للفضاء من خلال هذا النوع من الأشرعة، فقد اقترح فريق من علماء ناسا، في تقرير صدر سنة 2015 طريقة شبيهة يمكن خلالها للأشرعة الشمسية أن تصل إلى المريخ في 3 أيام فقط، لكن مع حمولات ضئيلة جدا.
وكانت المهمة "إيكاروس" -التي تم إطلاقها في عام 2010 من قبل وكالة الفضاء اليابانية- أول مركبة شراعية عملية تعمل بطاقة الدفع الشمسي، وفي 2015 رصد العلماء أنها لا تزال تعمل دون أي أعطال، ما يؤشر إلى إمكانية استخدامها للسفر طويل الأمد بين الكواكب.
وبشكل خاص، يُعتقد أن هذه التقنية ستكون فعالة بالنسبة للرحلات داخل النظام الشمسي الداخلي، حيث يمكنها تسليم الحمولات والعودة إلى الأرض للقيام برحلات لاحقة، والعمل كمكوك بين الكواكب بشكل روتيني.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: إلى المریخ یمکن أن
إقرأ أيضاً:
ابتكار مذهل في روسيا: أقطاب كهربائية شفافة تتيح مرور الضوء باتجاه واحد
شمسان بوست / متابعات
طور فريق من علماء الفيزياء الروس والأجانب مادة شفافة تعتمد على كريات مجهرية من ثاني أكسيد السيليكون، يمكنها توصيل التيار الكهربائي بشكل جيد ونقل الضوء من خلاله في اتجاه واحد.
وأفاد مركز العلاقات العامة في معهد “موسكو” للفيزياء التقنية بأن هذا الابتكار سيجعل من الممكن تطوير أنواع جديدة من الكاميرات والبطاريات الشمسية.
وأوضح ألكسندر شالين كبير الباحثين في المعهد قائلا:” يمكن استخدام القطب الكهربائي غير المتماثل كقطب كهربائي في الكاميرا غير المرئية. وعادة ما يتم حسابه عن طريق الانعكاس من المصفوفة، ولكن في حالتنا، سوف يمر الضوء عبر المصفوفة ولن يعود للخارج. ويمكن استخدام تلك الأقطاب في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، حيث تكمن المشكلة في أن معظم الضوء لا يتم امتصاصه هناك”.
يذكر أن الأقطاب الكهربائية التي طورها العلماء عبارة عن بنية صناعية متكونة من جسيمات نانوية عديدة أو عناصر أخرى متناهية الصغر يمكن أن تتفاعل بطرق غير عادية مع الضوء أو موجات أخرى. وتثير مثل هذه المواد اهتمام العلماء لأنها تتيح إمكانية تطوير “أغطية غير مرئية” فريدة وعدسات مسطحة وغيرها من الأجهزة الدقيقة.
وقد وجد الفيزيائيون أن المواد الخارقة يمكن أن تكون شفافة جدا، وكذلك مرنة وموصلة للكهرباء، في حال استخدم في تصميمها غشاء ألومنيوم ذو بنية نانوية تترسب عليها ركيزة مرنة، بالإضافة إلى مجموعة متكونة من جزيئات ثاني أكسيد السيليكون الكروية. واختار العلماء حجم الجسيمات وقطر الثقوب في طبقة الألومنيوم التي تنقل من خلالها أكثر من 90٪ من الضوء، وفي نفس الوقت تقوم بتوصيل التيار بشكل جيد.
واكتشف العلماء أن الضوء يمر دون عوائق عبر المادة التي ابتكروها إذا تفاعل في البداية مع مجالات ثاني أكسيد السيليكون. وعند السير في الاتجاه المعاكس، فإن 20% من الأشعة فقط تخترق المادة، وهو ما يعزوه العلماء إلى صغر حجم الثقوب الموجودة في طبقة الألومنيوم.
وخلص العلماء إلى أن هذا الأمر يجعل من الممكن استخدام مثل هذه الأقطاب الكهربائية لتطوير أجهزة تتفاعل بشكل انتقائي مع الضوء وتوصله بشكل أساسي في اتجاه واحد.