فیزیکدان استرالیایی در حرکتی جالب توجه ناسا را شکست داد

به گزارش کلیک، نیومن که متخصص پرتاب موشک است، مدل اولیه پروژه هدایت یون را طراحی کرد به این معنی که بالاخره می توان سفری قابل بازگشت از مریخ داشت. این پروژه از طریق تبدیل بازیافت زباله های فضایی به سوخت امکان پذیر است.

پروژه این دانشمند سال قبل از گزارشات سوخت ناسا پاک شد، اما هفته قبل قراردادی با یکی از شرکت های هوافضای اروپایی امضا کرد تا این پروژه در ایستگاه فضایی بین المللی راه اندازی و آزمایش شود. او با این اقدام خود به نوعی ناسا را شکست داد.

مشارکت در این پروژه سه شنبه گذشته در کنفرانسی وابسته به فضانوردان در مکزیک اعلام شد. اولین باری است که شرکت هواپیمایی ایرباس مشتری ای را به منظور انجام تحقیقات مبنی بر طراحی سکو، استخدام کرد که هدفش نصب آن در ایستگاه فضایی بین المللی تا پایان سال ۲۰۱۸ است.

یکی از اعضای این پروژه می گوید: "ما این پروژه را روی زمین در یک سیستم خلاء انجام داده ایم تا فضا را شبیه سازی کره باشیم، اما این سیستم خلاء کوچک است، بنابراین اولین بار است که این پروژه در فضا و به صورت واقعی و تحت نظارت شبانه روزی امتحان می شود".

اگر چیزی از پروژه نیومن نمی دانید، باید گفت نیومن زمانی که هنوز دانشجوی دکتری بود، اعلام کرد پروژه ای در مورد هدایت یون ها خواهد ساخت که با برترین پروژه های ناسا رقابت می کند.

اگر تنها یکی از مدل هایی که ساخته شده به طور صحیح کار کند، پروژه هدایت یون ها در چگونگی کشف منظومه شمسی و فراسوی آن انقلابی به پا خواهد کرد، چرا که دیگر نیازی به حمل سوخت در فضا نیست.

اما برای اینکه بدانید یک موشک معمولی چه میزان سوخت مصرف می کند باید گفت که موشک SpaceX's Falcon 9 حدود ۴۰۹۵۰۰ کیلوگرم (۹۰۲۷۹۳ پوند) برای پرتاب به فضا، سوخت مصرف می کند. موشک پرمصرف دیگری مانند Saturn V که ناسا در بین سال های ۱۹۶۶ تا ۱۹۷۳ از آن استفاده کرد ۲۰۷۶۵۴۵ کیلوگرم (۴۵۷۸۰۰۰ پوند) سوخت مصرف کرد.

حالا تصور کنید یک فضاپیما برای طی مسافت ۵۴٫۶ میلیون کیلومتری به مریخ که آن هم سفری بی بازگشت است، چه میزان سوخت استفاده می کند.

به جای تکنولوژی نیروی محرکه با منشأ شیمیایی که در موشک ها استفاده می شود، پروژه هدایت یون ها سیستم های نیرو محرکه ای هستند که از میدان های مغناطیسی در دفع ذرات یونیزه شده -یا بارهای الکتریکی- با سرعتی خیره کننده در یک جهت استفاده می کنند تا فضاپیما را به جهت های دیگر حرکت دهد.

"یون های فلزی با سرعت بالایی پرتاب می شوند و درست مانند زمانی که گلوله از اسلحه خارج می شود، لگد می زنند. این به اصطلاح لگدی که از پلاسما حاصل می شود، به فضاپیما فشار وارد می کند و آن را به حرکت درمی آورد".

ذرات یونیزه شده به فلز جامد تبدیل می شود و به صورت الکتریکی گرم می شود تا به پلاسما تبدیل شود. این حقه باعث می شود تا بفهمیم چه موادی کاربرد بیشتری دارند. طبق آزمایشات نیومن منیزیوم بیشترین کاربرد را دارد.

آیا می دانید منبع غنی منیزیوم که در فضا به وفور پیدا می شود چیست؟ زباله های فضایی.

به عقیده نیومن "زمانی که انسان مکان جدیدی را مانند کوه اورست کشف کرد در آنجا بطری های اکسیژن را جا گذاشت، ما هم وقتی به فضا می رویم زباله ها را آن جا باقی می گذاریم. بنابراین نیاز است که کسی آن ها را جمع کند".

همان طور که سال قبل گزارش شد، رکورد ناسا در «تکانه ویژه» -یعنی تبدیل حجم سوخت به موتور بهره وری رانش- در آن زمان سیستم سرعت بالای نیرو محرکه الکتریکی ۹۶۰۰ (-/+ ۲۰۰) ثانیه در هر حرکت ویژه بود. اما در مدل نیومن این رقم به ۱۴۶۹۰(-/+۲۰۰۰) افزایش پیدا کرد.

این رکورد به نیومن کمک کرد تا به عنوان متخصص ارشد تکنولوژی در زمینه هدایت یون در لیست ناسا قرار بگیرد. مایک پترسون هفته پیش اعلام کرد که این طرح بسیار عالی است اما تا زمانی که تحقق پیدا نکند ارزشی ندارد.

"این طرح به تنهایی حتی اگر به بالاترین میزان تکانه ویژه هم برسد، ارزشی ندارد. به حداکثر رساندن تکانه ویژه، صرف نظر از دیگر ملاحظات ارزش خاصی ندارد و نیومن خود به این امر واقف است".

پترسون در سازمان ناسا به دنبال توسعه موتور کنترل جهت تکاملی زنون است که طبق گفته های وی از میزان بهره وری انرژی دو برابری نسبت به مدل نیومن برخوردار است.

نیومن معتقد است در حال حاضر اگرچه بهره وری انرژی مدل خود پایین تر از موتور کنترل جهت سوخت زنون است، اما به دنبال توسعه بیشتر دهنه ی مغناطیسی است.

خبر خوب برای کسانی که می خواهند به مریخ سفر کنند این است که پروژه نیومن و همکارانش بلاخره توانست هزینه های لازم را جمع آوری کند و به جای حرف زدن سر کیسه را شل کردند، که این پروژه در فضای واقعی آزمایش شود. اگرچه برای ما مهم نیست که چه کسی با هدایت یون ها جهان را تغییر می دهد، ما فقط می خواهیم که در خاک مریخ گوجه فرنگی فضایی پرورش دهیم.

مقاله نیومن را در مورد اینکه چگونه سوخت منیزیوم جامد باعث کارایی بهتر می شود، در Applied Physics Letters به چاپ رسیده است.