عالمة فيزياء تخترع صاروخ اندماجي قد يأخذ البشر إلى المريخ

ابتكرت الدكتورة فاطمة إبراهيمي صاروخًا اندماجيًا جديدًا يمكنه يومًا ما نقل البشر إلى المريخ

ابتكرت الدكتورة فاطمة إبراهيمي ، التي تعمل في مختبر برينستون لفيزياء البلازما (PPPL) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، صاروخًا اندماجيًا جديدًا يمكن أن يأخذ البشر إلى المريخ يومًا ما.

يستخدم الجهاز المجالات المغناطيسية لإطلاق جزيئات البلازما من مؤخرة الصاروخ ودفع المركبة عبر الفضاء.

يسمح استخدام المجالات المغناطيسية للعلماء بتخصيص مقدار الدفع لمهمة معينة ويغير رواد الفضاء مقدار الدفع أثناء القيادة إلى عوالم بعيدة.

كما أن ابتكارات إبراهيمي ستنقل أبطال الإنقاذ الفضائي إلى الكوكب الأحمر أسرع بعشر مرات من محركات الصواريخ الحالية التي تستخدم الحقول الكهربائية لدفع الجسيمات.

قال إبراهيمي: “لقد كنت أطهو هذا المفهوم منذ فترة”.

خطرت لي الفكرة في عام 2017 عندما كنت جالسًا على سطح السفينة وأفكر في أوجه التشابه بين عادم السيارة وجزيئات العادم عالية السرعة.

أثناء تشغيله ، ينتج هذا التوكاماك فقاعات مغناطيسية تسمى البلازمويدات تتحرك بسرعة حوالي 20 كيلومترًا في الثانية ، والتي بدت لي كثيرًا مثل الدفع.

الاندماج هو القوة التي تحرك الشمس والنجوم ، وتجمع بين عناصر الضوء في شكل بلازما.

READ  توافق ناسا وسبيس إكس على مشاركة البيانات لتجنب اصطدام الأقمار الصناعية

يستخدم الجهاز المجالات المغناطيسية لإطلاق جزيئات البلازما من مؤخرة الصاروخ ودفع المركبة عبر الفضاء

البلازما هي الحالة الساخنة المشحونة للمادة المكونة من إلكترونات حرة ونواة ذرية تمثل 99٪ من الكون المرئي – وهي قادرة على توليد كميات هائلة من الطاقة.

يعمل العلماء على مدار الساعة لتكرار الاندماج في المختبر على أمل تسخير قوتها لإنتاج الكهرباء للصواريخ التي تنتقل عبر الفضاء السحيق.

لا يمكن لدوافع البلازما الحالية التي تستخدم المجالات الكهربائية لدفع الجسيمات إلا إنتاج نبضة أو سرعة منخفضة محددة.

لكن عمليات المحاكاة الحاسوبية التي أجريت على أجهزة الكمبيوتر PPPL والمركز الوطني للحوسبة العلمية لأبحاث الطاقة ، وهو مكتب تابع لوزارة الطاقة بمنشأة مستخدم العلوم في مختبر لورانس بيركلي الوطني في بيركلي ، كاليفورنيا ، أظهرت أن مفهوم دافع البلازما الجديد يمكن أن يولد عادمًا بسرعات تصل إلى مئات الكيلومترات لكل ثانيًا ، أسرع بعشر مرات من محركات الدفع الأخرى.

قال إبراهيمي إن هذه السرعة الأسرع في بداية رحلة المركبة الفضائية يمكن أن تجعل الكواكب الخارجية في متناول رواد الفضاء.

وقالت: “السفر لمسافات طويلة يستغرق شهورًا أو سنوات لأن الدافع المحدد لمحركات الصواريخ الكيميائية منخفض جدًا ، لذلك تستغرق المركبة بعض الوقت لتستيقظ من السرعة”.

يسمح استخدام المجالات المغناطيسية للعلماء بتخصيص مقدار الدفع لمهمة معينة ويغير رواد الفضاء مقدار الدفع أثناء القيادة إلى عوالم بعيدة.

ولكن إذا صنعنا محركات دفع بناءً على إعادة الاتصال المغناطيسي ، فيمكننا إذن إكمال المهام بعيدة المدى في فترة زمنية أقصر.

على الرغم من أن استخدام الاندماج لتشغيل الصواريخ ليس مفهوماً جديداً ، إلا أن محرك إبراهيمي يختلف عن الأجهزة الرائدة في ثلاث نواحٍ.

الأول هو أن تغيير قوة المجالات المغناطيسية يمكن أن يزيد أو يقلل من كمية الدفع ، مما سيسمح بمناورة أفضل عبر الهاوية المظلمة التي هي الفضاء.

قال إبراهيمي: “باستخدام المزيد من المغناطيسات الكهربائية والمزيد من المجالات المغناطيسية ، يمكنك في الواقع تشغيل مقبض لضبط السرعة”.

ثانيًا ، ينتج الدافع الجديد حركة عن طريق إخراج جسيمات البلازما والفقاعات المغناطيسية المعروفة باسم البلازمويدات.

تضيف البلازمويدات قوة إلى الدفع ولا يوجد أي مفهوم دفع آخر يدمجها.

ومع ذلك ، فإن الاختلاف الأخير بين مفهوم إبراهيمي ومفهومه الآخر هو أن مفهومها يستخدم المجالات المغناطيسية لإخراج جزيئات البلازما من الجزء الخلفي من الصاروخ – أجهزة مثبتة في الفضاء باستخدام المجالات الكهربائية.

قد يغير استخدام المجالات المغناطيسية قواعد اللعبة ، لأنه يسمح للعلماء بتخصيص مقدار الدفع لمهمة معينة.

قال إبراهيمي: “بينما تتطلب محركات الدفع الأخرى غازًا ثقيلًا ، مصنوعًا من ذرات مثل الزينون ، يمكنك في هذا المفهوم استخدام أي نوع من الغاز تريده”. قد يفضل العلماء الغاز الخفيف في بعض الحالات لأن الذرات الأصغر يمكن أن تتحرك بسرعة أكبر.