أعلن علماء معهد موسكو للطيران (МАИ) عن تطوير محرك بلازمي نبضي مخصص للأقمار الصناعية الصغيرة، خصوصا الأقمار من فئة CubeSat، وهي منظومات فضائية منخفضة التكلفة وسريعة الإنتاج. وأكدت الجامعة لوكالة تاس أن هذا الابتكار سيوسّع بشكل كبير القدرات التشغيلية لهذه الأقمار.
لماذا تحتاج أقمار CubeSat إلى محركات جديدة؟
تشهد صناعة الأقمار الصغيرة نمواً متسارعاً نظرا لـ:
انخفاض كلفة تصنيعها
سهولة إطلاقها
القدرة على تشكيل مجموعات مدارية واسعة
لكن هذه الأقمار تعتمد على ألواح شمسية صغيرة لإنتاج الطاقة، ما يحدّ من قدرة محركاتها التقليدية، ويجعل المناورة المحدودة تحديا كبيرا.
أنواع المحركات الحالية ولماذا البلازما البديل المثالي؟
يتم تطوير عدة أنواع من المحركات عالميا:
المحركات الكيميائية
المحركات الحرارية الكهربائية
المحركات الكهروستاتيكية
المحركات البلازمية النبضية
إلا أن محرك MAI الجديد يتميز بكونه مناسبا لأقمار 6U وما فوق (حجم 1U يساوي 10×10×10 سم). ويمكنه تنفيذ مهام أساسية مثل:
التحكم في موقع القمر على المدار
تغيير ارتفاع المدار
الحفاظ على مواقع الأقمار ضمن مجموعات مدارية
إزالة القمر من مداره عند انتهاء عمره التشغيلي للمساهمة في الحد من الحطام الفضائي
الفرق التقني: ماذا يميز المحرك البلازمي الجديد؟
تتمثل نقطة القوة الأساسية في قدرة المحرك على تسريع البلازما إلى سرعات عالية جدا، مما يسمح بتوليد نبضات دفع قوية وفعّالة.
كما يتميز بـ:
تكلفة أقل مقارنة بالمحركات المتقدمة
تصميم بسيط وخالٍ من المكونات المكلفة
قدرة عالية على الحفاظ على الدفع المستمر طوال المهمة
كيف يعمل المحرك؟ تفسير مبسّط
وصف الباحثون في MAI آلية العمل كالتالي:
1. تخزين الطاقة في مكثّف كهربائي.
2. إرسال الطاقة إلى قناة التفريغ.
3. داخل القناة، يتم تبخير مادة الفلوروبلاست (التفلون)، لتتحول إلى بلازما.
4. تسريع جزيئات البلازما عبر مجال كهرومغناطيسي قوي.
5. قذف البلازما بسرعة عالية مما يولد دفعة قوية تشبه "طلقة" قصيرة لكنها شديدة الفاعلية.
هذه العملية توفر قدرة دفع فعالة للغاية بالنسبة لمحرك صغير الحجم.
مشروع واعد نحو الإنتاج الضخم
حالياً، يخضع المحرك لمرحلة الاختبارات الأرضية استعدادا لإجراء الاختبارات الطائرة. ويخطط الفريق لإطلاق إنتاج سلسلي للمحرك مستقبلًا، ليصبح الأول ضمن سلسلة محركات صغيرة يجري تطويرها في MAI.
يشرف على المشروع معهد الأبحاث في الميكانيكا التطبيقية والديناميكا الكهربائية بالتعاون مع شركة مركز تقنيات البلازما والفراغ.
