يبدو أن حلم الوصول للمريخ واستكشاف الفضاء أصبح أقرب من أي وقت مضى، فقد أحدثت وكالة الفضاء الأمريكية "ناسا" ثورة في هذا المجال باختصار زمن الرحلة إلى المريخ إلى 6 أشهر فقط.
كشفت جامعة ولاية أوهايو عن مفهوم جديد للدفع الحراري النووي، يُمكن أن يُقلل بشكل كبير من زمن السفر إلى المريخ، بناء على أبحاث سابقة في مجال الدفع الفضائي، بما في ذلك دراسات مبكرة في الدفع النووي نُشرت في مجلة ScienceDirect ، حيث يُمكن للصاروخ الحراري النووي الطردي المركزي (CNTR) أن يُحدث ثورةً في استكشاف الفضاء البشري بدعم من ناسا وفق ديلي جالاكسي.
سعت وكالات الفضاء لعقود طويلة إلى إيجاد طرق فعّالة لتقصير الرحلة إلى المريخ الطويلة والمحفوفة بالمخاطر، ويُعدّ نظام الدفع النووي المتجدد الذي طوره باحثون في جامعة ولاية أوهايو، إنجازاً كبيراً لجعل مهمات المريخ قابلة للتطبيق خلال العقد المقبل.
يختلف نظام الدفع الجديد اختلافاً كبيراً عن التصاميم القديمة، إذ يستخدم وقود اليورانيوم السائل لتسخين وقود الصواريخ مباشرةً، مما يجعل النظام أكثر كفاءة بمرتين من طرق الدفع النووي التقليدية، ونتيجةً لذلك، يُمكن لنظام الدفع النووي المتجدد تقليص الوقت اللازم لرحلة ذهاباً وإياباً إلى المريخ إلى أقل من 420 يوماً، مما يجعل المهمات البشرية إلى المريخ ممكنةً وأكثر أماناً بشكل ملحوظ.
ويعتبر الدفع الحراري النووي ثورةً في مجال الفضاء بفضل نبضه النوعي العالي مقارنةً بالمحركات الكيميائية، ويسعى محرك CNTR إلى تحقيق ذلك من خلال تلبية الحاجة إلى الأداء العالي والموثوقية.
وصرح سبنسر كريستيان، طالب الدكتوراه الذي يقود عملية بناء النموذج الأولي: "بناءً على جودة أدائه، سيدفعنا النموذج الأولي لمحرك CNTR نحو المستقبل". يمكن لتقنية الدفع القوية هذه أن تُحدث نقلة نوعية في استكشاف الفضاء البشري، حيث تتيح إمكانية الوصول ليس فقط إلى المريخ، بل أيضًا إلى أعماق النظام الشمسي.
الحاجة المتزايدة إلى السفر الفضائي الفعال
يعتبر من التحديات الرئيسية التي تواجه استكشاف الفضاء حالياً طول مدة البعثات، مما يُشكل تحديات لوجستية وصحية، فالسفر الفضائي المُطوّل يزيد من المخاطر على صحة رواد الفضاء، بما في ذلك التعرض للإشعاع وضمور العضلات والضغط النفسي، ومع تزايد أهمية البعثات إلى الكواكب البعيدة كالمريخ وما بعده، أصبحت الحاجة إلى أنظمة دفع أكثر كفاءة مُلحة.
على الرغم من نجاح الصواريخ الكيميائية في إطلاق الأقمار الصناعية والبعثات قصيرة المدى، إلا أنها ببساطة لا تتمتع بالدفع أو الكفاءة اللازمتين للسفر طويل الأمد في الفضاء السحيق.
يتماشى تطوير CNTR مع الاهتمام المتزايد من وكالات الفضاء العالمية بالدفع الحراري النووي للوصول إلى مناطق أبعد في النظام الشمسي، بفضل قدرته على تحقيق نبض نوعي أعلى - 1800 ثانية مقارنةً بـ 450 ثانية عادةً للمحركات الكيميائية - يُمكن لنظام الدفع الجديد أن يُسهّل رحلات أسرع وأكثر كفاءة، ليس فقط إلى المريخ، بل إلى الكواكب الخارجية مثل زحل وأورانوس ونبتون.
الابتكارات في مرونة الوقود
من أبرز ما يميز نظام CNTR عن أنظمة الدفع الأخرى هو تعدد استخداماته، فعلى عكس الدفع الحراري النووي التقليدي، الذي يعتمد عادةً على نوع واحد من الوقود، يسمح تصميم CNTR باستخدام أنواع مختلفة من الوقود، بما في ذلك الأمونيا والميثان والبروبان والهيدرازين.
وقد تُتيح هذه المرونة فرصاً جديدة في استكشاف الفضاء من خلال تمكين الصواريخ من التزود بالوقود في الفضاء، وربما باستخدام موارد من الكويكبات أو أجسام حزام كايبر .
بالإضافة إلى ذلك، يُمكن لنظام الدفع المُتطور في مركز أبحاث الفضاء الوطني (CNTR) دعم البعثات الروبوتية إلى النظام الشمسي الخارجي. وستستفيد البعثات إلى كواكب مثل نبتون، وحتى إلى أجرام أبعد في حزام كايبر، من قدرة المركز على توفير دفع ثابت وعالي، مما يجعل هذه البعثات الطموحة أكثر قابلية للتحقيق.
التحديات الهندسية
لا تزال هذه التقنية في مراحلها الأولى من التطوير، ويجب التغلب على عدد من العقبات الهندسية قبل استخدام CNTR في رحلات الفضاء البشرية، تشمل أهم التحديات التقنية ضمان استقرار بدء تشغيل نظام الدفع وتشغيله وإيقافه، بالإضافة إلى تقليل فقدان وقود اليورانيوم أثناء التشغيل.
تُعد إدارة أعطال المحركات المحتملة مصدر قلق بالغ، تتطلب أنظمة الدفع الحراري النووي مستوى من الدقة والموثوقية غير مضمون حتى الآن. يعمل الباحثون بجد لمعالجة هذه المشكلات، ويهدف الفريق إلى الوصول إلى تصميم جاهز للتشغيل الكامل خلال خمس سنوات، سيساعد دعم ناسا في تمويل البحث والتطوير اللازمين لتحسين تقنية CNTR وضمان استيفائها للمعايير الصارمة المطلوبة لمهام الفضاء العميق.