خبر کامل
توسعه جت هایپرسونیک ۱۲ ماخ با سوخت هیدروژن توسط شرکت استرالیایی Hypersonix
شرکت استرالیایی Hypersonix Launch Systems (HLS) مرزهای پروازهای فوق سریع را جابجا کرده و در حال توسعه اولین جت هایپرسونیک جهان با سوخت هیدروژن است. این هواپیمای انقلابی با هدف دستیابی به سرعت خیره‌کننده ۱۲ ماخ (دوازده برابر سرعت صوت) و با تعهد به انتشار صفر درصد دی‌اکسید کربن (CO₂) طراحی شده است. این دستاورد مهندسی، که زمانی در قلمرو علمی تخیلی بود، نویدبخش تحولی بزرگ در حمل‌ونقل، دفاع و دسترسی پایدار به فضا است.
ترکیب هایپرسونیک و سوخت پاک هیدروژن
پرواز هایپرسونیک، که معمولاً به عنوان سرعت‌هایی بیش از ماخ ۵ تعریف می‌شود، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های حوزه هوافضا محسوب می‌شود. این پرواز مستلزم مواجهه با دماهای بسیار بالا، مواد پیشرفته و نیازهای انرژی عظیم است. در حالی که وسایل نقلیه هایپرسونیک پیشین بیشتر با موشک تقویت شده یا از اسکرم‌جت‌های مبتنی بر سوخت‌های هیدروکربنی استفاده می‌کردند، Hypersonix رویکردی متفاوت در پیش گرفته است.
تمرکز جدید این شرکت بر آزمایش با سوخت هیدروژن است. Hypersonix تصریح می‌کند که موتورهای این کمپانی «با سوخت هیدروژن برای سرعت‌های بالاتر از ماخ» کار می‌کنند و هنگام استفاده از هیدروژن سبز تنها بخار آب (H₂O) تولید می‌کنند. این خروجی پاک، هیدروژن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای پروازهای سریع در جو زمین تبدیل کرده است.
موتور اصلی این پروژه، اسکرم‌جت SPARTAN نام دارد که به صورت سه‌بعدی چاپ شده، قابل استفاده مجدد است و قادر است بدون هیچ گونه اجزای متحرکی به سرعت ماخ ۱۲ دست یابد. ترکیب چگالی انرژی بالای هیدروژن با معماری اسکرم‌جت (رمجت احتراقی مافوق صوت) سیستمی پیشرانه ایجاد می‌کند که هوا را با سرعت مافوق صوت وارد کرده، با هیدروژن مخلوط کرده و می‌سوزاند.
معرفی پلتفرم‌ها: SPARTAN، DART و VISR
قلب این داستان، موتور اسکرم‌جت SPARTAN است که توسط Hypersonix توسعه یافته و هدف آن رسیدن به سرعت‌های تا ۱۲ ماخ است. این موتور، پلتفرم‌های مختلفی را به حرکت در می‌آورد که هر کدام اهداف خاصی را دنبال می‌کنند:
| پلتفرم | هدف | مشخصات کلیدی |
|---|---|---|
| موتور SPARTAN | سیستم پیشران اصلی | اسکرم‌جت چاپ سه‌بعدی شده، سوخت هیدروژن، تا ماخ ۱۲، بدون قطعات متحرک |
| DART AE | مدل آزمایشی | طول ۳.۵ متر، سوخت هیدروژن، موتور SPARTAN، آزمایشگر هایپرسونیک (تحت برنامه HyCAT آمریکا) |
| VISR | هواپیمای هایپرسونیک قابل استفاده مجدد برای ISR | طول ۸ متر، سوخت هیدروژن، چهار موتور SPARTAN، برد بین ماخ ۵ تا ۱۰ |
| Delta Velos | سیستم پرتاب نسل بعدی | قابل استفاده مجدد با سوخت هیدروژن، هدف رسیدن به سرعت ۱۲ ماخ |
چالش‌های فنی این پروژه شامل نصب موتور اسکرم‌جت، تزریق سوخت هیدروژنی در سرعت‌های بالا، مدیریت بارهای حرارتی شدید و استفاده از روش‌های تولید افزایشی (چاپ سه‌بعدی) برای ساخت قطعات است که همگی نشان‌دهنده پیشرفتی تحول‌آفرین در مهندسی هوافضا هستند.
تاریخچه و مزایای فناوری‌های ترکیبی
ریشه‌های پرواز با سوخت هیدروژنی و موتورهای هواتنفسی مافوق صوت به دهه‌ها قبل بازمی‌گردد. هیدروژن از دهه ۱۹۵۰ به عنوان یک سوخت بالقوه برای هوانوردی مطرح بوده و مزایای آن شامل انرژی ویژه بالا و احتراق پاک است. با این حال، چالش‌هایی نظیر ذخیره‌سازی هیدروژن مایع یا تحت فشار بالا همچنان وجود دارد.
در زمینه موتورهای مافوق‌صوت هواتنفسی (اسکرم‌جت‌ها)، استرالیا بیش از دو دهه است که با پروژه‌هایی مانند HyShot در دانشگاه کوئینزلند، در حال تحقیق بوده است. رویکرد Hypersonix، ترکیب این دو مسیر (هیدروژن و اسکرم‌جت) در پلتفرم‌های عملیاتی است. این ترکیب اهمیت بسیاری دارد:
- سوخت هیدروژنی سبک‌تر است و شتاب خروجی بیشتری ایجاد می‌کند.
- اعمال آن در معماری اسکرم‌جت، امکان دستیابی به محدوده بالاتر از ۸ ماخ تا ۱۰-۱۲ ماخ را فراهم می‌کند.
- این محدوده بسیار فراتر از محدوده ۲ تا ۴ ماخ در اکثر جت‌های مافوق صوت کنونی است.
علم و چالش‌های سرعت ۱۲ ماخ
سرعت ۱۲ ماخ حدوداً برابر با ۱۴,۸۲۰ کیلومتر در ساعت (در سطح دریا) است. در چنین سرعت‌هایی، هواپیما تقریباً ۲۴۵ کیلومتر را در هر دقیقه طی می‌کند. این سرعت‌های کیهانی پتانسیل پیمودن فواصل بین قاره‌ای در کمتر از یک ساعت را دارند.
دستیابی به این سرعت‌ها در جو زمین، چالش‌های فنی عظیمی را به همراه دارد. در سرعت ۱۲ ماخ، هواپیما وارد «رژیم مافوق‌صوت» می‌شود؛ بارهای حرارتی بر روی بدنه بسیار شدید هستند، مولکول‌های هوا شروع به تجزیه شدن می‌کنند و موج‌های شوک میدان جریان را تحت سلطه قرار می‌دهند. مواد باید فشارهای حرارتی شدیدی را تحمل کنند و طراحی آیرودینامیکی باید پایداری خود را در ارتفاعات بالا حفظ کند. همچنین ذخیره‌سازی برودتی یا تحت فشار بالای هیدروژن و مدیریت سوخت در سرعت‌های بالا از دیگر پیچیدگی‌ها هستند.
پیامدهای عملی رسیدن به ماخ ۱۰ تا ۱۲
- حمل‌ونقل سریع جهانی: سفرهای مسافری یا باری ظرف چند دقیقه، نه ساعت‌ها.
- مأموریت‌های دفاعی/ISR: پلتفرم‌های مافوق‌صوت برای حمله یا نظارت سریع‌تر.
- دسترسی به فضا: استفاده از پرواز جوی مافوق‌صوت به عنوان مرحله اول سیستم‌های پرتاب.
- پایداری: کاهش انتشار CO₂ برای پروازهای با عملکرد بالا از طریق هیدروژن سبز.
وضعیت کنونی و چشم‌انداز رقابتی
Hypersonix اخیراً موفق به جمع‌آوری ۴۶ میلیون دلار آمریکا سرمایه (Series A) شده است تا توسعه هواپیما و موتور هایپرسونیک هیدروژنی خود را تسریع بخشد. این بودجه برای پرتاب آزمایشی DART AE تحت برنامه HyCAT ایالات متحده (با حمایت ناسا) و توسعه فناوری VISR تخصیص یافته است.
این شرکت در حال حاضر تنها بازیگر این حوزه نیست؛ شرکت فرانسوی-سوئیسی Destinus Aerospace نیز در حال توسعه یک هواپیمای بدون سرنشین هایپرسونیک با سوخت هیدروژنی است. با این حال، رویکرد منحصربه‌فرد Hypersonix ترکیب هیدروژن و اسکرم‌جت برای پلتفرم‌های عملیاتی قابل استفاده مجدد است.
با وجود جاه‌طلبی‌ها، چالش‌های تحقق این فناوری همچنان پابرجا هستند. اهداف اعلام‌شده مانند رسیدن به سرعت ۱۲ ماخ هنوز در پروازهای پایدار جوی اثبات نشده‌اند و پیچیدگی‌های ذخیره هیدروژن برودتی و مدیریت حرارت در سرعت‌های هایپرسونیک همچنان موضوعات تحقیقاتی فعال هستند. با این حال، تأمین بودجه عمده و قرارداد تحت برنامه DIU/HyCAT ایالات متحده نشان‌دهنده اعتماد صنعت به این پروژه است.
دکتر مایکل اسمارت، یکی از بنیانگذاران Hypersonix، توضیح می‌دهد: «SPARTAN فراتر از یک سیستم رانش است؛ این یک پیشرفت بزرگ در پروازهای هایپرسونیک قابل استفاده مجدد است.»
اگر شرکت Hypersonix موفق شود، پیامدهای آن می‌تواند صنعت حمل‌ونقل جهانی، دفاع و دسترسی به فضا را متحول کند. تمرکز بر قابلیت استفاده مجدد، اقتصاد پروازهای سریع را دگرگون کرده و راه را برای تجاری‌سازی این فناوری باز می‌کند. دوران پروازهای پایدار مافوق‌صوت ممکن است زودتر از آنچه انتظار داشتیم فرا برسد.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۰۵:۱۵ - ۱۴۰۴/۰۸/۲۶