تحقق سفرهای هوایی با ۱۷برابر سرعت صوت

یورو نیوز: محققان در آزمایشگاهی در ایالت فلوریدای آمریکا موتوری ساخته‌اند که می‌تواند پروازهای مافوق صوتی هوایی و فضایی را امکان‌پذیر کند.

تکنیک فوق‌پیشرفته‌ای که تا کنون در طراحی موتورها محقق نشده بود و لازمه امکان‌پذیر شدن پروازهای مسافربری هوایی و فضایی مافوق صوت به شمار می‌رفت، مهار کردن چیزی است که به اصطلاح «انفجارهای زنجیره‌ای» خوانده می‌شود.

این انفجارهای زنجیره‌ای یک سلسله واکنش‌های شیمیایی هستند که هر کدام باعث فعال شدن انفجار بعدی در یک زنجیره بی‌پایان می‌شوند. این انفجارها به قدری قوی هستند که انرژی حاصل از آنان سریع‌تر از امواج صوت به سمت خارج حرکت می‌کند، در نتیجه کنترل‌شان بسیار دشوار است.

سفرهای مافوق صوت هوایی و فضایی با استفاده از موتوری که این انرژی عظیم را به کار بگیرد امکان‌پذیر است و دانشمندان مدت‌ها است آرزو داشتند بتوانند موتورهای هواپیمایی بسازند که بتواند این انرژی را مهار کند. با این حال از آنجا که این انفجارها به طور معمول در زمانی کمتر از یک میکروثانیه به طول می‌انجامند، مهار آن‌ها چالشی سخت به شمار می‌رود.

کریم احمد، پژوهشگر مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه مرکزی فلوریدا، در این باره گفت: «آنچه ما اینجا تلاش می‌کنیم انجام دهیم، کنترل این انفجار است.»

وی افزود: «ما می‌خواهیم این انفجار را در فضا منجمد کنیم و سپس انرژی آن را به کار بگیریم. در این صورت به جای اینکه قدرت آن صرف ویران کردن ساختمان‌ها و بناها شود، نظیر آنچه در انفجار بندر بیروت در لبنان دیدیم، نیرویی محوری در دسترس قرار خواهد گرفت که به کمک آن می‌توانیم خیلی سریع سفر کنیم.»

ساخت این موتور بر مبنای یک تئوری در زمینه سیستم‌های پیشرانه به نام «موتور موج انفجاری مورب» (ODWE) انجام شده است.

در این طراحی مخلوطی از هوا و سوخت در یک قیف قرار گرفته و در سطحی شیب‌دار با سرعتی بیش از ۵ برابر سرعت صوت رها می‌شود. موج شوک حاصل از این فرایند، مخلوط هوا و سوخت را به شدت گرم می‌کند و باعث انفجار آن می‌شود.

این انفجار همچون چاشنی برای انفجار گازهای پشت موتور عمل می‌کند و به همین علت احتراقی کامل را سبب می‌شود چرا که نزدیک به ۱۰۰ درصد سوخت سوزانده می‌شود. این سیستم انفجاری پشت سر هم به این معنی است که موتور می‌تواند نیروی رانش بیشتری نسبت به سایر روش‌ها تولید کند.

هرچند این دست انفجارهای کنترل شده پیشتر به صورت محدود آزمایش شده بودند، با این حال چالش اصلی بر سر راه این بود که دانشمندان بتوانند به طریقی زمان وقوع این سلسله انفجارها را افزایش دهند چرا که مدت پروازهای فضایی تا چندین ساعت باید ادامه داشته باشد.

آزمایشات قبلی تنها در چند میلی‌ثانیه به پایان رسیده بود، این در حالی است که در آزمایش فعلی با توازن دقیق نسبت مخلوط هوا و سوخت، سرعت جریان گاز و زاویه سطح شیب‌دار دانشمندان به رکورد ۳ ثانیه رسیده‌اند که افزایشی بیش از هزار برابری را نشان می‌دهد.

به گفته پژوهشگران نتیجه کسب‌شده از این نیز موفقیت‌آمیزتر است، به این دلیل که آن‌ها مجبور بودند برای اندازه‌گیری نوری انفجار از شیشه استفاده کنند که به سرعت بر اثر شوک انفجار نابود می‌شود. دانشمندان می‌گویند با جایگزینی شیشه با فلز، پایداری سلسله انفجارها به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.

اگر همه چیز طبق تئوری پیش برود، نیروی حاصل از این سلسله انفجارها خواهد توانست سرعت هواپیماها را تا ۱۷ برابر سرعت صوت افزایش دهند. با این سرعت فضاپیماها می‌توانند به راحتی از جو خارج شوند و دیگر نیازی به موشک‌‌های عظیم بالابر ندارند.

نتایج تحقیقات پژوهشگران در نشریه «آکادمی ملی علوم» آمریکا منتشر شده است.