تقنية مبتكرة لحماية المركبات الفضائية عبر التبريد الترشيحي

تتجه الأبحاث الحديثة نحو تطوير تقنيات جديدة لحماية المركبات الفضائية أثناء دخولها الغلاف الجوي للأرض، حيث قامت جامعة تكساس إيه آند إم بالتعاون مع شركة كانوبي إيروسبيس بتطوير مادة جديدة ثلاثية الأبعاد تعمل على إطلاق غاز مبرد لحماية المركبات من الحرارة الشديدة.

مفهوم التبريد الترشيحي

تعتمد التقنية الجديدة على مفهوم يُعرف بالتبريد الترشيحي، حيث يتم إطلاق طبقة من الغاز على سطح المركبة الفضائية لتبريدها ومنع الاتصال المباشر مع الحرارة الناجمة عن الاحتكاك والضغط الجوي. هذه الطبقة الغازية تلعب دور حاجز حراري، مما يحمي المركبة من التلف الحراري.

الغاز المستخدم في هذه التقنية يمتاز بموصلية حرارية منخفضة، مما يجعله فعالاً في العزل الحراري. يشرح الدكتور حسن سعد عفتي، أستاذ مساعد في هندسة الطيران، أن هذه التقنية تشبه في عملها وظيفة الجاكيت المنفوخ الذي يحتفظ بالهواء لعزل الحرارة.

المواد المستخدمة في التقنية

المادة الجديدة المطورة هي سيليكون كربيد مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد، تم تطويرها لتكون قوية بما يكفي لتحمل الضغوط الجوية العالية، وفي الوقت نفسه مسامية للسماح للغاز المبرد بالتسرب عبرها. يتم اختبار هذه النماذج الأولية في الجامعة لتقييم قدرتها على “التعرق” ومدى فعالية الغاز المنبعث في عزل المركبة الفضائية.

يؤكد ويليام ماثيوز، الطالب في السنة الرابعة في برنامج الدكتوراه والقائد للاختبارات، أن السطح يجب أن يكون أكثر برودة عند السرعات فوق الصوتية عند إدخال تيار المبرد، مقارنة بالأساس دون وجود مبرد.

فوائد التقنية الجديدة

استخدام الغاز كعازل حراري قد يكون بديلاً للحواجز الحرارية التقليدية التي تحترق أو تتطلب استبدالها بعد كل رحلة. هذا يجعل المركبات الفضائية أكثر قابلية لإعادة الاستخدام بسرعة وفعالية، مما يقلل من التكاليف والوقت اللازم بين الرحلات.

تعد هذه التقنية جزءاً من منحة بقيمة 1.7 مليون دولار مقدمة من القوات الجوية الأمريكية لدعم تطوير الأعمال الصغيرة في مجال التكنولوجيا. وهذا يعكس الاهتمام الكبير الذي توليه الجهات الرسمية لتطوير تقنيات تجعل السفر إلى الفضاء أكثر فعالية وأقل تكلفة.

الخاتمة

التقنية المبتكرة التي تعتمد على التبريد الترشيحي قد تغير مستقبل تصميم المركبات الفضائية، حيث تقدم حلاً فعالاً واقتصادياً لمشكلة الحماية الحرارية. من خلال تطوير مواد جديدة مثل السيليكون كربيد، يمكن أن تصبح المركبات الفضائية أكثر أماناً وأقل تكلفة، مما يفتح آفاقاً جديدة لاستكشاف الفضاء بشكل مستدام وفعال.