صواريخ دفع فضائية تعمل بالبلازما للسفر في الفضاء واكتشاف الكون

المهندس أمجد قاسم

البلازما هي الحالة الرابعة للمادة وهي عبارة عن جسيمات سالبة (الكترونات) وأخرى موجبة (أيونات)، وهي تمتلك خواص تختلف عن التي يمتلكها الغاز المحايد (ليس له شحنة كهربية)، وهذه الجسيمات التي تحمل شحنة كهربائية يتم التحكم بها عن طريق المجال المغناطيسي.

لقد استفاد الباحثون من الخصائص الفريدة للبلازما في تطوير صواريخ البلازما او ما يعرف باسم محركات البلازما أو الدفع بالبلازما Plasma Thruster ، وهي أجهزة للدفع تعمل على الكهرباء بدلا من الوقود التقليدي.

نظام غير تقليدي

دافع البلازما هو نوع من نظام الدفع الكهربائي الذي يستخدم الغاز المتأين (البلازما) لتوليد قوة دفع لدفع المركبات الفضائية. تعمل دافعات البلازما باستخدام مجال كهربائي لتأين الغاز، عادةً الزينون، وتسريع الأيونات الناتجة إلى سرعات عالية، مما ينتج عنه قوة دفع.

هناك عدة أنواع من دافعات البلازما، بما في ذلك دافعات القاعة، ودوافع الأيونات ، ودوافع البلازما النبضية. يعمل كل نوع من أنواع الدافع بشكل مختلف، لكنهم جميعًا يستخدمون البلازما كوقود دافع.

وتعمل محركات الدفع بالبلازما على دفع المركبات الفضائية. إذ يعملون باستخدام مجال مغناطيسي لحصر البلازما ، مما يسمح بتسريعها إلى سرعات عالية. تعمل الدافعات الأيونية عن طريق تأين الغاز وتسريع الأيونات باستخدام مجال كهربائي. تعمل دفعات البلازما النبضية عن طريق تأين الغاز بسرعة ثم إطلاقه في سلسلة من النبضات لإنتاج قوة الدفع.

صواريخ الدفع بالبلازما

غالبًا ما تُستخدم دافعات البلازما في المهمات الفضائية طويلة الأمد، مثل المهمات بين الكواكب أو الرحلات إلى الفضاء السحيق. إنها أكثر كفاءة من الصواريخ الكيميائية التقليدية، التي تستخدم تفاعلات كيميائية لإنتاج قوة الدفع. ومع ذلك، فإن دافعات البلازما تنتج قوة دفع أقل من الصواريخ الكيميائية ، لذا فهي ليست مثالية للإطلاق أو الرفع الثقيل.

ان صواريخ الدفع التقليدية التي تعمل على الوقود التقليدي ويعتمد عمليها على عملية الاحتراق تمكن صواريخ الدفع من السير بسرعة 3 كيلومترات في الثانية الواحدة ، وفي العادة يحتاج صاروخ الدفع الى عدة أطنان من هذا الوقود، أما صواريخ البلازما فتكون سرعتها 60 كيلومتر في الثانية وبالتالي فان وزن مادة الدفع سيكون اقل من وزن مادة الدفع في الصواريخ التقليدية العاملة على الوقود الكيميائي، لكن هذه الصواريخ السريعة لن تكون قادرة على حمل مواد ثقيلة ، وبالتالي فان صواريخ البلازما تستخدم فقط في محيط الفضاء الخارجي، أي عند وصول المركبة الى المدار المخصص لها، لأننا ما زلنا نعتمد على عملية الدفع الكيميائي لإطلاق المركبات الفضائية من على سطح الأرض.

لقد اختبرت هذه التكنولوجيا لأول مرة في عام 1998 حيث أطلقت ناسا أو مركبة تستخدم صواريخ البلازما، وقد استطاع المحرك الأيوني للمركبة من السفر لمسافة 320 مليون كيلومتر، ومن اعتراض أحد الكويكبات السيارة وأحد المذنبات، وخلال رحلته تلك استهلك فقط 80 كيلوغرام من الوقود وهي كمية قليلة جدا بالمقارنة بما تستهلكه المركبات التقليدية من الوقود.

هذا التقدم الذي تحقق في علوم الفضاء وفي تكنولوجيا دافعات البلازما سيعطي زخما كبيرا لعمليات البحث واستكشاف الفضاء في المستقبل اذ ستكون سفن الفضاء ذات كفاءة عالية واستهلاك منخفض للوقود مما سيمكن الانسان من الوصول الى مناطق جديدة مجهولة في هذا الفضاء الواسع الذي نجهل خباياه .