مهندسو"إيرباص" يختبرون طائرة للمسافات البعيدة لربط أوروبا بأستراليا بدون توقّف

التصوّر العام للمُفاعل النووي المقرّر إرساله إلى القمر 

كلّنا سمعنا عن برنامج أرتيميس ورغبة وكالة الفضاء الأمريكية بإنشاء مستعمرة بشرية دائمة قرب القطب الجنوبي للقمر بحلول العام 2036. إلاّ أنّ تحقيق هذه الرؤية الطموحة يتطلّب مصدرا موثوقا للطاقة يعمل ليلا ونهارا. لذا تخطّط الناسا جدّيا لبناء مفاعل نووي يرسل إلى سطح القمر لأنّ الطاقة الشمسية لا تكفي لوحدها لمواجهة التقلّبات الحرارية الحادّة على سطح القمر بين النهار والليل.

قد ترتفع الحرارة إلى نحو 121 درجة مئوية خلال النهار القمري بينما تنخفض الحرارة في الليل القمري إلى نحو 133 درجة مئوية تحت الصفر. لذا ستكون القاعدة البشرية على القمر بأمسّ الحاجة إلى مصدر مستمر للطاقة يوفر التدفئة أثناء الليل القمري الطويل. أضف إلى أنّ المستوطنة القمرية إذا شاءت استخراج المياه من التربة القمرية فتزداد حاجتها إلى الكهرباء. كما أنّ المياه المستخرجة من جوف القمر لن تُستخدم فقط للشرب وري المحاصيل، بل ستُفكك كهربائيا إلى غازي الهيدروجين والأكسجين لإنتاج وقود الصواريخ.

وفق التصوّرات الحالية لشكل وهندسة المفاعل النووي القمري، إنّ النموذج الأوّلي منه يشير إلى أنّه سيكون بحجم سيارة كبيرة تقريبا، لكنه سيكون قادرا على توليد طاقة تكفي لتشغيل مبنى مكاتب كامل. كما أنّ المفاعل النووي القمري سيكون مطالبا بمواجهة تقلبات حرارية شديدة ومخاطر الاصطدامات النيزكية والتعرّض المستمر للإشعاع الكوني والهزات القمرية.

بعد أن يصل المفاعل إلى القمر مع الوقود النووي على متن مركبات هبوط خاصّة، سيواجه المهندسون تحديا إضافيا يتمثل في تبريد المفاعل داخل بيئة فراغية. فعلى الأرض تعتمد المفاعلات على الهواء أو الماء للمساعدة في التخلص من الحرارة، أما على القمر فستتطلّب بنية المفاعل تطوير أنظمة جديدة كليا لتشعّ الحرارة نحو الفضاء.

تمثّل الصيانة أيضا تحديا مهما في تصميم المفاعل النووي القمري الذي ينبغي أن يكون عالي الاعتمادية على نفسه وقادرا على العمل لفترات طويلة بأقل تدخّل بشري ممكن ومع توفر محدود لقطع الغيار.

بما أن الطاقة النووية هي "الوسيلة الوحيدة القادرة على دعم قاعدة قمرية بصورة مستدامة على المدى الطويل "، ليست الولايات المتحدة وحدها الطامحة إلى تطوير مفاعل نووي قمري. فالصين وروسيا تعملان أيضا على مشروع مشترك يهدف إلى نشر مفاعل نووي على القمر بحلول العام 2035.

بطارية لا تموت بسهولة 

نتوق أحيانا إلى أمور مستحيلة إلا أنّ البطارية التي لا تحتاج إلى إعادة الشحن قد تصبح أمرا ملموسا. باحثو هيئة الطاقة الذرية البريطانية وجامعة بريستول نجحوا في تطوير بطارية نووية تنتمي إلى فئة البطاريات البيتافولتية، التي تعمل من خلال تحويل الطاقة الناتجة عن التحلّل الإشعاعي إلى تيّار كهربائي مستمر. بداخل تلك البطارية النووية القادرة على توليد الكهرباء لأكثر من خمسة آلاف عام بدون الحاجة إلى إعادة الشحن، يتواجد الألماس الصناعي. أتى هذا الألماس من عمليات جمع ومعالجة الكربون-14 الذي هو نظير مشعّ معروف في تحديد أعمار المواد العضوية في علوم الآثار والانثروبولوجيا من خلال تقنية التأريخ بالكربون المشعّ. 

التيار الكهربائي المستمرّ ضمن البطارية البيتافولتيّة الحاوية على الألماس الصناعي يتولّد من نظائر الكربون-14. تطلق نظائر الكربون-14 جسيمات بيتا أثناء تحلّلها، فتتفاعل مع المادة شبه الموصلة داخل البطارية، ما يؤدّي إلى تحرير إلكترونات تولّد الكهرباء. 

بما أنّ متوسّط عمر البطارية الحاوية على الكربون-14 يبلغ 5730 عاما، يعتقد الباحثون البريطانيون أنّ البطاريات البيتافولتية قد تدوم طويلا في تشغيل أجهزة منخفضة الاستهلاك للطاقة في البيئات القاسية أو المواقع الفضائية حيث يصعب استبدال البطاريات أو إعادة شحنها.

لا غرابة في أن تصبح البطاريات البيتافولتية خيارا واعدا لتطبيقات مستقبلية في مجالات الفضاء والأجهزة الطبّية وأجهزة الاستشعار المتخصّصة. 

طائرة لتنفيد رحلات طويلة تدوم 22 ساعة 

في إطار برنامج النقل الجوّي فائق المدى " Qantas Project Sunrise " أحد أكثر المشاريع طموحا في الطيران التجاري الحديث والهادف إلى توفير خدمة الرحلات الجوية المباشرة بين أستراليا وأوروبا، بدون التوقف في آسيا أو الشرق الأوسط، اختبرت شركة "إيرباص" في مدينة تولوز الفرنسية أوّل رحلة تجريبية لطائرتهاA350-1000 Ultimate Long Range Leader. 

خلال الرحلة الاختبارية الأولى لهذه الطائرة التي دامت 3 ساعات و43 دقيقة، قام طاقم "إيرباص" بتقييم أداء الطيران العام، وتشغيل المحركات، وسلوك نظام الوقود المُحدَّث في ظروف حقيقية. نشير إلى أنّ طائرة إيرباص من طراز A350-1000ستصبح بعد انتهاء مرحلة التطوير قادرة على تنفيذ رحلات تصل مدّتها إلى 22 ساعة مما يجعل مسار الرحلات المباشرة بين سيدني ولندن والذي يبلغ طوله حوالي 18.500 كيلومترا أمرا ممكنا أن تقطعه الطائرة بدون أيّ توقّف. 

لتحقيق هذا المدى الطويل من السفر، أدخل مهندسو "إيرباص" تعديلات على هيكل الطائرة وسعة نظام الوقود، باستخدام خزان إضافي في الجزء الخلفي الأوسط من جسم الطائرة مع إعادة حساب تمركز الثقل والثبات في مراحل الطيران المختلفة. 

في سلسلة اختبارات جوية مدّتها شهران على طائرة Ultimate Long Range Leader، ستختبر "إيرباص" أجهزة جديدة مكيّفة لتبريد المطبخ الجوي خلال الرحلات فائقة الطول. ستستخدم إيرباص بغرض تخفيض الوزن الإجمالي للطائرة واستهلاكها للطاقة معدات تبريد تكون أخفّ وزنا. 

كما أنّ مهندسي إيرباص سيختبرون تهوية المقصورة، وتوزيع تدفقات الهواء لاستقرار الحرارة بداخل الطائرة الأمر الذي هو بغاية الأهمّية عند بقاء الركاب والطاقم على متن الطائرة لمدة تتراوح بين 20 و22 ساعة.

من المتوقع أن تسلم إيرباص إلى برنامج Qantas أوّل نسخة من طائرة Ultimate Long Range Leader في أبريل 2027 على أن تمدّ البرنامج لاحقا ب12 طائرة مماثلة لمسارات دولية أخرى.