،                    
الأشرعة‭ ‬المغناطيسيّة.. تقنيّة‭ ‬السفر‭ ‬إلى‭ ‬النجوم
الأشرعة‭ ‬المغناطيسيّة.. تقنيّة‭ ‬السفر‭ ‬إلى‭ ‬النجوم

شهدت‭ ‬العقود‭ ‬القليلة‭ ‬الماضية‭ ‬تقدماً‭ ‬كبيراً‭ ‬في‭ ‬الأبحاث‭ ‬الفضائية‭ ‬قادت‭ ‬إلى‭ ‬استكشاف‭ ‬جميع‭ ‬كواكب‭ ‬المجموعة‭ ‬الشمسيّة‭ ‬والتعرّف‭ ‬على‭ ‬طبيعتها‭. ‬وبالطريقة‭ ‬نفسها‭ ‬يخطّط‭ ‬العلماء‭ ‬لإرسال‭ ‬مركبات‭ ‬فضائية‭ ‬إلى‭ ‬النجم‭ ‬ألفا‭ ‬سنتوري،‭ ‬وذلك‭ ‬عن‭ ‬طريق‭ ‬تطوير‭ ‬أنظمة‭ ‬دفع‭ ‬تعتمد‭ ‬على‭ ‬الرياح‭ ‬الشمسية‭.‬

ونتيجة‭ ‬التطوُّر‭ ‬في‭ ‬تقنيات‭ ‬الرصد‭ ‬الفضائي،‭ ‬فقد‭ ‬ازداد‭ ‬عدد‭ ‬الكواكب‭ ‬المكتَشَفة‭ ‬خارج‭ ‬مجموعتنا‭ ‬الشمسية،‭ ‬وهي‭ ‬من‭ ‬الممكن‭ ‬أن‭ ‬تكون‭ ‬قادرة‭ ‬على‭ ‬دعم‭ ‬الحياة‭. ‬ وهناك‭ ‬عديد‭ ‬من‭ ‬المقترحات‭ ‬التي‭ ‬يفكّر‭ ‬فيها‭ ‬العلماء‭ ‬للوصول‭ ‬إلى‭ ‬هذه‭ ‬الكواكب‭ ‬من‭ ‬أجل‭ ‬مزيد‭ ‬من‭ ‬التعرُّف‭ ‬على‭ ‬طبيعتها‭.‬ إحدى‭ ‬هذه‭ ‬التقنيّات‭ ‬الواعدة،‭ ‬استخدام‭ ‬القوة‭ ‬الكهربائية‭ ‬للرياح‭ ‬الشمسية‭ ‬بغية‭ ‬توفير‭ ‬قوة‭ ‬دفع‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية‭. ‬

الرياح‭ ‬الشمسيّة

تحتوي‭ ‬الرياح‭ ‬الشمسيّة‭ ‬التي‭ ‬تطلقها‭ ‬النجوم‭ ‬على‭ ‬جسيمات‭ ‬مشحونة‭ ‬كهربائياً‭. ‬وهذه‭ ‬الجسيمات‭ ‬تتدفّق‭ ‬باستمرار‭ ‬من‭ ‬طبقة‭ ‬الإكليل‭ (‬Corona‭) ‬إلى‭ ‬الفضاء‭ ‬الخارجي‭. ‬ويتكوّن‭ ‬معظمها‭ ‬من‭ ‬البروتونات‭ ‬والإلكترونات‭. ‬وتتميَّز‭ ‬طبقة‭ ‬الإكليل‭ ‬بدرجة‭ ‬حرارة‭ ‬عالية‭ ‬تفوق‭ ‬كثيراً‭ ‬درجة‭ ‬حرارة‭ ‬سطح‭ ‬الشمس،‭ ‬إذ‭ ‬تزيد‭ ‬على‭ ‬مليون‭ ‬درجة‭ ‬مئوية‭. ‬وكلما‭ ‬زادت‭ ‬درجة‭ ‬الحرارة‭ ‬تحركت‭ ‬الجسيمات‭ ‬تحرّكاً‭ ‬أسرع‭ ‬طبقاً‭ ‬للنظرية‭ ‬الحركية‭ ‬في‭ ‬الغازات‭. ‬وهذه‭ ‬الجسيمات‭ ‬تتميّز‭ ‬بطاقتها‭ ‬العالية؛‭ ‬مما‭ ‬يجعلها‭ ‬تتحرّك‭ ‬بسرعة‭ ‬كبيرة‭ ‬تمكّنها‭ ‬من‭ ‬الإفلات‭ ‬من‭ ‬مجال‭ ‬جاذبية‭ ‬الشمس،‭ ‬فتصل‭ ‬سرعتها‭ ‬في‭ ‬طبقة‭ ‬الإكليل‭ ‬إلى‭ ‬800‭ ‬كم‭/‬ثانية‭. ‬علماً‭ ‬أن‭ ‬سرعة‭ ‬الإفلات‭ ‬من‭ ‬جاذبية‭ ‬الشمس‭ ‬تبلغ‭ ‬617‭ ‬كم‭/‬ثانية‭. ‬وهذه‭ ‬الطاقة‭ ‬العالية‭ ‬فتحت‭ ‬للعلماء‭ ‬باباً‭ ‬من‭ ‬احتمالات‭ ‬الاستفادة‭ ‬منها‭ ‬في‭ ‬دفع‭ ‬المركبات‭ ‬الفضائية‭ ‬لتكون‭ ‬قادرة‭ ‬على‭ ‬السفر‭ ‬إلى‭ ‬النجوم‭ ‬وإحداث‭ ‬قفزة‭ ‬تقنية‭ ‬نوعية‭ ‬واعدة‭ ‬في‭ ‬مجال‭ ‬النقل‭ ‬الفضائي،‭ ‬باستخدام‭ ‬الشراع‭ ‬المغناطيسي‭.‬

فكرة‭ ‬الشراع‭ ‬المغناطيسي

ولدت‭ ‬فكرة‭ ‬الشراع‭ ‬المغناطيسي‭ ‬في‭ ‬المحافل‭ ‬العلمية‭ ‬عام‭ ‬1988م‭. ‬وكانت‭ ‬أول‭ ‬ورقة‭ ‬علميّة‭ ‬قُدِّمت‭ ‬حول‭ ‬هذه‭ ‬التقنيّة‭ ‬وإمكان‭ ‬استخدامها،‭ ‬في‭ ‬مؤتمر‭ ‬الاتحاد‭ ‬الدوليّ‭ ‬للملاحة‭ ‬الفضائية‭ ‬التاسع‭ ‬والثلاثين‭ ‬الذي‭ ‬أقيم‭ ‬في‭ ‬مدينة‭ ‬بنغالور‭ ‬بالهند‭. ‬وكانت‭ ‬الورقة‭ ‬العلميّة‭ ‬تحمل‭ ‬عنوان‭ “‬الأشرعة‭ ‬المغناطيسية‭ ‬والسفر‭ ‬بين‭ ‬النجوم‭”. ‬وقدَّمها‭ ‬كل‭ ‬من‭ ‬دانا‭ ‬آندروز،‭ ‬وروبرت‭ ‬زوبرن‭. ‬ونُشِرت‭ ‬الورقة‭ ‬العلميّة‭ ‬في‭ ‬مجلة‭ ‬الجمعيّة‭ ‬البريطانيّة‭ ‬بين‭ ‬الكواكب‭ (‬JBIS‭) ‬عام‭ ‬1990م‭. ‬ونظراً‭ ‬إلى‭ ‬أهمية‭ ‬هذه‭ ‬التقنيّة‭ ‬الواعدة،‭ ‬توالى‭ ‬بعد‭ ‬ذلك‭ ‬نشر‭ ‬سلسلة‭ ‬من‭ ‬الأوراق‭ ‬العلميّة‭ ‬في‭ ‬موضوعها‭. ‬كذلك‭ ‬شكّلت‭ ‬الأشرعة‭ ‬المغناطسيّة‭ ‬أرضاً‭ ‬خصبة‭ ‬لكتَّاب‭ ‬الخيال‭ ‬العلمي‭. ‬ففي‭ ‬رواية‭ ‬الخيال‭ ‬العلمي‭ ‬المنشورة‭ ‬في‭ ‬عام‭ ‬2003م،‭ ‬حطام‭ ‬نهر‭ ‬النجوم‭ ‬للكاتب‭ ‬الأمريكي‭ ‬مايكل‭ ‬فلين‭ (‬Michael Flynn‭)‬،‭ ‬وتدور‭ ‬أحداثها‭ ‬في‭ ‬عام‭ ‬2051م،‭ ‬تستخدم‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية‭ ‬نهر‭ ‬النجوم،‭ ‬تقنيّة‭ ‬متطوّرة‭ ‬للغاية‭ ‬من‭ ‬أجل‭ ‬الحصول‭ ‬على‭ ‬طاقة‭ ‬الدفع؛‭ ‬وذلك‭ ‬من‭ ‬خلال‭ ‬نشر‭ ‬أشرعتها‭ ‬التي‭ ‬تتكوَّن‭ ‬من‭ ‬مادة‭ ‬فائقة‭ ‬التوصيل‭ ‬للرياح‭ ‬الشمسية‭.‬

المبدأ‭ ‬العلميّ

توضَع‭ ‬حلقة‭ ‬دائرية‭ ‬من‭ ‬موصل‭ ‬فائق‭ ‬التوصيل،‭ ‬يبلغ‭ ‬نصف‭ ‬قطرها‭ ‬50‭ ‬كيلومتراً‭ ‬أو‭ ‬أكثر‭ ‬على‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية،‭ ‬وتزوَّد‭ ‬هذه‭ ‬الحلقة‭ ‬بتيار‭ ‬كهربائي‭. ‬ويبدأ‭ ‬التيار‭ ‬الكهربائي‭ ‬بالسريان‭ ‬في‭ ‬الحلقة‭ ‬إلى‭ ‬أجل‭ ‬غير‭ ‬مسمَّى،‭ ‬مع‭ ‬وجود‭ ‬القليل‭ ‬من‭ ‬الطاقة‭ ‬وحتى‭ ‬دون‭ ‬وجودها؛‭ ‬ذلك‭ ‬أن‭ ‬الموصلات‭ ‬الفائقة‭ ‬مقاومتها‭ ‬صِفر،‭ ‬ولا‭ ‬يوجد‭ ‬ما‭ ‬يعيق‭ ‬حركة‭ ‬الإلكترونات‭ ‬ويبدِّد‭ ‬طاقتها‭. ‬وكما‭ ‬هو‭ ‬معروف‭ ‬فيزيائياً‭ ‬أن‭ ‬مرور‭ ‬تيارٍ‭ ‬كهربائي‭ ‬في‭ ‬سلك‭ ‬يؤدّي‭ ‬إلى‭ ‬تشكّل‭ ‬مجال‭ ‬مغناطيسيّ،‭ ‬وهذا‭ ‬يعني‭ ‬أن‭ ‬الموصل‭ ‬الفائق‭ ‬الضخم‭ ‬سيولّد‭ ‬مجالاً‭ ‬مغناطيسيّاً‭ ‬كبيراً‭ ‬جداً‭ ‬ودائماً‭ ‬حول‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائيَّة،‭ ‬وهو‭ ‬بدوره‭ ‬سيؤثِّر‭ ‬في‭ ‬الجسيمات‭ ‬المشحونة‭ ‬فيجعلها‭ ‬تنحرف،‭ ‬وبالتالي‭ ‬تنقل‭ ‬كمية‭ ‬الحركة‭ (‬Momentum‭) ‬إلى‭ ‬الحلقة،‭ ‬فتزيد‭ ‬سرعة‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية‭. ‬كما‭ ‬يمكن‭ ‬للشراع‭ ‬المغناطيسيّ‭ ‬التفاعل‭ ‬مع‭ ‬مجال‭ ‬الكواكب‭ ‬المغناطيسيّ،‭ ‬وهذا‭ ‬يعني‭ ‬عندما‭ ‬تصل‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية‭ ‬إلى‭ ‬وجهتها،‭ ‬أنها‭ ‬يمكن‭ ‬أن‭ ‬تستخدم‭ ‬مجال‭ ‬الكوكب‭ ‬المستهدف‭ ‬المغناطيسي‭ ‬لإبطاء‭ ‬السرعة‭ ‬ومن‭ ‬ثم‭ ‬الدخول‭ ‬في‭ ‬المدار‭ ‬بمساعدة‭ ‬إضافية‭ ‬من‭ ‬جاذبيّة‭ ‬الكوكب‭ ‬المعروفة‭ ‬باسم‭ ‬تأثير‭ ‬المقلاع‭ (‬Slingshot Effect‭).‬

وهناك‭ ‬ميزة‭ ‬استثنائيّة‭ ‬تتميّز‭ ‬بها‭ ‬الأشرعة‭ ‬المغناطيسية‭ ‬عن‭ ‬الأشرعة‭ ‬الشمسيّة‭ ‬وهي‭ ‬عملية‭ ‬إبطاء‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية،‭ ‬فإبطاؤها‭ ‬يمثّل‭ ‬تحدياً‭ ‬كبيراً‭ ‬في‭ ‬الأشرعة‭ ‬الشمسيّة؛‭ ‬لأنه‭ ‬لا‭ ‬يمكن‭ ‬تزويد‭ ‬المركبة‭ ‬بدوافع‭ ‬الفرامل‭ ‬والوقود‭ ‬دون‭ ‬زيادة‭ ‬وزنها‭. ‬وهذه‭ ‬المشكلة‭ ‬يمكن‭ ‬حلها‭ ‬عن‭ ‬طريق‭ ‬استخدام‭ ‬الأشرعة‭ ‬المغناطيسيّة،‭ ‬إذ‭ ‬إن‭ ‬الجسيمات‭ ‬المشحونة‭ ‬كهربائياً‭ ‬عندما‭ ‬تمر‭ ‬من‭ ‬خلال‭ ‬الحلقة،‭ ‬تنعكس‭ ‬عن‭ ‬المجال‭ ‬المغناطيسي‭ ‬القوي‭ ‬في‭ ‬منتصف‭ ‬الحلقة؛‭ ‬مما‭ ‬يؤدِّي‭ ‬إلى‭ ‬إبطاء‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية‭ ‬تدريجياً‭.‬

تصميم‭ ‬الشراع‭ ‬المغناطيسيّ

يعتمد‭ ‬اتجاه‭ ‬دفع‭ ‬الشراع‭ ‬المغناطيسيّ‭ ‬على‭ ‬الزاوية‭ ‬التي‭ ‬يصنعها‭ ‬مع‭ ‬الرياح‭ ‬الشمسيّة‭ ‬أو‭ ‬مجال‭ ‬الكوكب‭ ‬المغناطيسي،‭ ‬كما‭ ‬أن‭ ‬قوة‭ ‬الدفع‭ ‬تعتمد‭ ‬على‭ ‬مساحة‭ ‬الحلقة‭ ‬ومقدار‭ ‬التيّار‭ ‬المتولّد،‭ ‬فكلّما‭ ‬زاد‭ ‬حجم‭ ‬الحلقة‭ ‬ومقدار‭ ‬التيّار‭ ‬كانت‭ ‬قوّة‭ ‬الدفع‭ ‬أكبر‭. ‬ونظراً‭ ‬إلى‭ ‬أن‭ ‬كميّة‭ ‬حركة‭ ‬الرياح‭ ‬الشمسيّة‭ ‬أقل‭ ‬بكثير‭ ‬من‭ ‬كميّة‭ ‬حركة‭ ‬ضوء‭ ‬الشمس،‭ ‬فيجب‭ ‬أن‭ ‬تكون‭ ‬الحلقة‭ ‬ضخمة‭ ‬جداً،‭ ‬بحيث‭ ‬يكون‭ ‬نصف‭ ‬قطرها‭ ‬50‭ ‬كيلومتراً‭ ‬أو‭ ‬يزيد‭. ‬وتُصنَع‭ ‬الحلقة‭ ‬من‭ ‬أسلاك‭ ‬فائقة‭ ‬التوصيل‭ ‬كي‭ ‬يستمر‭ ‬التيّار‭ ‬في‭ ‬التدفّق؛‭ ‬من‭ ‬أجل‭ ‬توليد‭ ‬مجال‭ ‬مغناطيسيّ‭.‬

تحدّيات‭ ‬عديدة

ما‭ ‬زالت‭ ‬التقنيّة‭ ‬الحاليّة‭ ‬غير‭ ‬قادرة‭ ‬على‭ ‬إنتاج‭ ‬مئات‭ ‬الكيلومترات‭ ‬من‭ ‬الأسلاك‭ ‬الفائقة‭ ‬التوصيل،‭ ‬علاوة‭ ‬على‭ ‬إبقائها‭ ‬في‭ ‬درجة‭ ‬الحرارة‭ ‬المطلوبة‭ ‬من‭ ‬البرودة‭ ‬الشديدة‭. ‬كما‭ ‬أن‭ ‬تصنيع‭ ‬الموصلات‭ ‬الفائقة‭ ‬باهظ‭ ‬التكلفة‭ ‬من‭ ‬الناحية‭ ‬الاقتصادية‭. ‬والأمر‭ ‬لا‭ ‬يتعلق‭ ‬بالتحدّيات‭ ‬التقنيّة‭ ‬والاقتصادية‭ ‬فحسب،‭ ‬ذلك‭ ‬أن‭ ‬الفضاء‭ ‬بين‭ ‬النجوم‭ ‬فارغ‭ ‬للغاية‭ ‬بكثافة‭ ‬تصل‭ ‬إلى‭ ‬0‭.‬1‭ ‬جسيم‭ ‬لكل‭ ‬سنتمتر‭ ‬مكَعَّب؛‭ ‬وهذا‭ ‬يعني‭ ‬أن‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية‭ ‬سوف‭ ‬تتحرك‭ ‬ببطء‭ ‬نسبي،‭ ‬وبناءً‭ ‬على‭ ‬حسابات‭ ‬أستاذ‭ ‬الفيزياء‭ ‬النظرية‭ ‬بجامعة‭ ‬غوت‭ ‬في‭ ‬فرانكفورت‭ ‬كلاوديوس‭ ‬جروس،‭ ‬أن‭ ‬السرعة‭ ‬تبلغ‭ ‬1000‭ ‬كم‭/‬ث،‭ ‬وهذه‭ ‬تعادل‭ ‬1‭ ‬على‭ ‬300‭ ‬من‭ ‬سرعة‭ ‬الضوء‭. ‬وبهذه‭ ‬السرعة‭ ‬المنخفضة‭ ‬سوف‭ ‬تستغرق‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية‭ ‬أكثر‭ ‬من‭ ‬ألف‭ ‬عام‭ ‬من‭ ‬أجل‭ ‬الوصول‭ ‬إلى‭ ‬أقرب‭ ‬النجوم‭ ‬إلينا‭ ‬بعد‭ ‬الشمس،‭ ‬وهو‭ ‬ألفا‭ ‬سنتوري‭. ‬وهذه‭ ‬الفترة‭ ‬الزمنية‭ ‬تزيد‭ ‬كثيراً‭ ‬على‭ ‬متوسط‭ ‬عمر‭ ‬الإنسان،‭ ‬وستستحيل‭ ‬معرفة‭ ‬نتائج‭ ‬الدراسات‭ ‬النجمية‭ ‬في‭ ‬الجيل‭ ‬نفسه‭ ‬من‭ ‬الباحثين‭. ‬ويذهب‭ ‬بعض‭ ‬العلماء‭ ‬إلى‭ ‬أن‭ ‬الهندسة‭ ‬الوراثية‭ ‬ربما‭ ‬تكون‭ ‬قادرة‭ ‬في‭ ‬المستقبل‭ ‬على‭ ‬تمديد‭ ‬عمر‭ ‬الإنسان‭ ‬إلى‭ ‬آلاف‭ ‬السنين؛‭ ‬عند‭ ‬ذلك‭ ‬ستكون‭ ‬الأشرعة‭ ‬المغناطيسية‭ ‬تقنيّة‭ ‬واعدة‭ ‬في‭ ‬السفر‭ ‬إلى‭ ‬النجوم‭ ‬في‭ ‬المستقبل‭.‬

آفاق‭ ‬واعدة

على‭ ‬الرغم‭ ‬من‭ ‬أن‭ ‬السرعة‭ ‬المنخفضة‭ ‬نسبياً‭ ‬إلى‭ ‬الأشرعة‭ ‬المغناطيسيّة‭ ‬التخيليّة،‭ ‬إلا‭ ‬أنها‭ ‬في‭ ‬الحقيقة‭ ‬تزيد‭ ‬على‭ ‬خمسين‭ ‬ضعفاً‭ ‬من‭ ‬سرعة‭ ‬مركبة‭ ‬فوياجر‭ ‬1،‭ ‬فإن‭ ‬وقت‭ ‬الرحلة‭ ‬الفضائية‭ ‬ليس‭ ‬عاملاً‭ ‬جوهرياً،‭ ‬فالعامل‭ ‬المهم‭ ‬هو‭ ‬إبطاء‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية‭ ‬ودخولها‭ ‬في‭ ‬مدار‭ ‬حول‭ ‬الكوكب‭. ‬وسوف‭ ‬تكون‭ ‬المركبة‭ ‬الفضائية‭ ‬التي‭ ‬تعمل‭ ‬بالأشرعة‭ ‬المغناطيسية‭ ‬مناسبة‭ ‬جداً‭ ‬للقيام‭ ‬بهذه‭ ‬المهمة‭.‬

كذلك‭ ‬يُحتمل‭ ‬في‭ ‬المستقبل‭ ‬البعيد‭ ‬أن‭ ‬تمثّل‭ ‬تقنية‭ ‬الأشرعة‭ ‬المغناطيسية‭ ‬تحولاً‭ ‬كبيراً‭ ‬فيما‭ ‬يتعلّق‭ ‬بنقل‭ ‬الأقمار‭ ‬الاصطناعية‭ ‬ووضعها‭ ‬في‭ ‬مدارات‭ ‬حول‭ ‬الأرض،‭ ‬واستكشاف‭ ‬كواكب‭ ‬المجموعة‭ ‬الشمسيَّة‭. ‬

أترك تعليق

          جميع الحقوق محفوظة لشات الرياض - ll6.in      
Generated by Feedzy