الفضاء
دفع الصواريخ المطبوعة ثلاثية الأبعاد يجعل الوقود الصلب منافسًا مرة أخرى
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
عند الحديث عن دفع الصواريخ والصواريخ الموجهة، يمكن استخدام فئتين مختلفتين من الوقود: الوقود السائل أو الوقود الصلب.
الوقود الصلب أكثر متانة وأسهل في التعامل، لكنه يعاني من مرونة ضعيفة نسبيًا، مما يجعل توجيه وتغيير الدفع صعبًا.
في المقابل، الوقود السائل أكثر تنوعًا، لكنه أكثر تكلفة، وصعب التعامل معه، وأكثر عرضة للانفجارات الكارثية، أو كما أطلق SpaceX عليه اسم “التفكيك السريع غير المجدول”.
مع ذلك، يعني الأداء الأقل أن الوقود الصلب يُستخدم في الغالب في الصواريخ وغيرها من المعدات العسكرية التي تتطلب مواد كيميائية آمنة ومستقرة لعدة عقود في التخزين. وتكنولوجيا إنتاج الوقود لهذه الصواريخ تغيرت قليلًا جدًا خلال الستين سنة الماضية.
لم يعد هذا صحيحًا بعد الآن حيث قامت شركة الطباعة ثلاثية الأبعاد Chromatic 3D Materials باختراع نوع جديد من الوقود الصلب المطبوع ثلاثيًا، والذي قد يغيّر جذريًا ما يمكن لهذا النوع من الدفع تحقيقه، دون التضحية بأي من مزاياه.
الوقود الصلب مقابل الوقود السائل
جميع وقود الصواريخ يستخدم مزيجًا من مادة كيميائية تفاعلية غنية بالطاقة ومؤكسد، مما يسمح بإطلاق تلك الطاقة بطريقة مُتحكم فيها.
الوقود السائل يخزن الوقود والمؤكسد بشكل منفصل كسوائل، ويضخهما إلى غرفة الاحتراق. هذا يسمح للصاروخ بالتحكم في تدفق السوائل، مما يتيح له تعديل القوة، أو الإيقاف، أو إعادة تشغيل المحرك.
معظم الوقود السائل هو سوائل منخفضة الحرارة مثل الأكسجين السائل والهيدروجين السائل، أو الميثان السائل، والهيدرازين، وغيرها.
على النقيض، يجمع الوقود الصلب الوقود والمؤكسد في مزيج صلب واحد ومختلط مسبقًا. بمجرد الاشتعال، يستهلك الوقود تدريجيًا بسرعة تتطابق مع التصميم دون إمكانية تعديل قوته، ولا يمكن إيقافه أو إعادة تشغيله.
المصدر: Drishtiias
هذا يجعل تقنيات الوقود الصلب عمليًا أقل للعديد من التطبيقات التي تتطلب دفعًا أكثر دقة.
لكن لديها أيضًا بعض المزايا الرئيسية التي حافظت على استخدامها حتى اليوم:
- المزيج الصلب مستقر للغاية طالما لم يُشعل، ويمكنه البقاء فعالًا لعقود في ظروف تخزين بسيطة.
- التعقيد الميكانيكي منخفض جدًا، دون أنابيب أو صمامات أو مضخات، مما يجعله أكثر موثوقية وأقل عرضة للفشل بطرق غير متوقعة.
- التصميم أبسط، مما يؤدي إلى تكاليف أقل، خاصةً للتصاميم غير القابلة لإعادة الاستخدام.
هذه الاختلافات أدت إلى انقسام بين تقنيتي الوقود.
الوقود الصلب لا يزال يُستخدم في الصواريخ، صواريخ باليستية العابرة للقارات، ومُعززات الصواريخ ذات الاستخدام الواحد التي تتطلب تحكمًا قليلًا، مما يقلل التكاليف ويحسن السلامة.
الوقود السائل يُستخدم في صواريخ الفضاء ومهام الفضاء الأخرى، وكذلك بعض التطبيقات العسكرية، مثل، على سبيل المثال، تصاميم الصواريخ الباليستية العابرة للقارات الروسية.
إعادة اختراع الوقود الصلب
حدود الوقود الصلب الكلاسيكي
عند بناء صاروخ بوقود صلب، يتم خلط الوقود والمؤكسد في معجون سميك وصبه مباشرةً في هيكل الصاروخ المُصنع مسبقًا. ثم يُخبز بالحرارة لأيام إلى أسابيع لتصلبه إلى صخرة صلبة ومطاطية.
عادةً ما يُوضع قضيب معدني كبير يُسمى القالب الداخلي (mandrel) في مركز القالب قبل الصب ثم يُزال بعد التصلب، مما يترك قناة مجوفة لغرفة الاحتراق. يُملأ هذا الفتحة لاحقًا بشحنة الإشعال لتشكل غرفة الاحتراق.
المصدر: L3Harris
تم تجربة هذه الطريقة واختبارها لأكثر من 60 سنة الآن، لكنها تأتي مع عيوب جسيمة.
المشكلة الأولى هي أن طريقة الخلط لا تزال أحيانًا تُنشئ فقاعة هوائية صغيرة أو شقًا بالقرب من الهيكل. يمكن أن تتسبب في انفجار عند إشعال الوقود، وربما أثناء الطيران.
مشكلة أخرى هي أن إزالة القالب الداخلي قد تتسبب في تشققات. وهذا يحد أيضًا من الشكل الذي يمكن صبه، مما يقلل الخيارات للسرعات والقوى المختلفة.
المصدر: Additive Manufacturing Frontiers
الطباعة ثلاثية الأبعاد للوقود الصلب
Chromatics 3D Materials هي شركة تركز تقنيتها على التصنيع الإضافي بالضغط التفاعلي، أو طباعة ثلاثية الأبعاد لمادة تستخدم تفاعلات كيميائية لتتصلب بمجرد خروجها من فوهة الطابعة. ومن الجدير بالذكر أنها بدأت بالبوليوريثانات وغيرها من الإلاستومرات مثل المطاط.
المصدر: Chromatics 3D Materials
لذا لا يستخدم هذا العملية أي صهر أو ليزر أو معالجة لاحقة، على عكس معظم تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى. لذا تقوم الطابعة بضخ مزيج كيميائي يتفاعل ويتصلب تقريبًا فورًا عند وضعه.
في 28 أبريلth، 2026، أعلنت الشركة أنها اختبرت طابعاتها ثلاثية الأبعاد لمادة جديدة: الوقود الصلب.
يأتي ذلك بعد الإعلان قبل عام أن الشركة حصلت على شهادة ITAR (لوائح النقل الدولي للأسلحة)، مما يوضح أن هذا جزء من خطة طويلة الأجل للشركة.
“الحصول على شهادة ITAR يمثل لحظة محورية في نمو شركتنا. لا تعزز هذه التسجيل قدرتنا على خدمة عملاء الدفاع والفضاء فحسب، بل تُظهر أيضًا التزامنا بالحفاظ على أعلى معايير الأمن والجودة في التصنيع الإضافي.”
لم تقم الشركة بإعادة اختراع الوقود الصلب، بل عدلت كيمياءه لجعله متوافقًا مع الطباعة ثلاثية الأبعاد. هذا يغيّر جذريًا ما يمكن للوقود الصلب تحقيقه، دون القيود التي يفرضها عملية المعالجة الطويلة والمستهلكة للطاقة وشكل القالب الداخلي المركزي.
“في صاروخ صلب، يحدد شكل القلب المجوف في وسط الوقود كيفية احتراقه ومقدار الدفع الذي يولده. تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد أشكالًا داخلية “مستحيلة” لا يمكن صنعها بالقالب، مما قد يؤدي إلى صواريخ تطير أبعد أو بكفاءة أعلى.”
إمكانات الوقود الصلب المطبوع ثلاثيًا
نتائج أولية متميزة
خلال اختبارات أبريل 2026 في نطاق اختبار Integrated Solutions for Systems (IS4S) في أوبيكيا، ألاباما، أظهر الوقود قدرة احتراق ودفع ممتازة. والأهم من ذلك، أنه تمكن من تحمل أكثر من 1800 رطل لكل بوصة مربعة من ضغوط الاحتراق دون فشل هيكلي.
استنادًا إلى النتائج الحالية، يمتلك مادة Chromatic القدرة على دفع ما يقرب من 90٪ من ترسانة الصواريخ الأمريكية بنفس السرعة والمدى، مع إتاحة فرص لتعزيزهما أكثر.
“يحقق الوقود مستويات تحميل طاقة مماثلة للوقود التقليدي عالي الأداء مع توفير المتانة الهيكلية المطلوبة لتحمل بيئة احتراق ذات ضغط عالٍ.”
إمكانيات تصميم جديدة
يسمح الدمج المباشر للوقود في المكونات الهيكلية للشركة بتقليل الكتلة غير الضرورية، وإنشاء هندسات داخلية أكثر كفاءة، وتخصيص سلوك الدفع بدقة.
هذا يجعل طريقة التصنيع هذه متفوقة بطبيعتها على الطريقة التقليدية.
كما يتم بحثها من قبل قوى كبرى أخرى، لا سيما في مختبر الدولة الرئيسي لهندسة أنظمة التصنيع في الصين، الذي نشر أيضًا مقالة بعنوان “التصنيع الإضافي للوقود الصلب: استكشاف حدود أنظمة الدفع الصلبة”.
إمكان آخر هو أن طباعة الوقود الصلب ثلاثيًا قد تسمح بخلط أنواع مختلفة من الوقود في نفس الصاروخ. لذا، رغم أنه لا يزال أقل مرونة من ضخ كميات متغيرة من الوقود السائل، قد يجعل من الممكن تعديل السرعة والدفع في مراحل مختلفة من الطيران.
نتيجة هذه الإمكانيات قد تكون أنظمة دفع أخف وزنًا ذات أداء أعلى، ومدى أطول، ومرونة تشغيلية أكبر للمهام المستقبلية.
تطبيقات الوقود الصلب المطبوع ثلاثيًا
حتى الآن، يبدو أن Chromatics 3D Materials تستهدف بوضوح عقدًا دفاعيًا لبناء صواريخ مدفوعة بوقود مطبوع من قبل الشركة. ومع استنزاف ترسانة الولايات المتحدة بسبب الحروب في أوكرانيا وإيران، قد يكون هذا حلًا لسلاسل الإمداد المتوترة التي تقيد معدل إنتاج هذه الصواريخ.
الطريقة متوافقة مع الأنظمة والمواد الكيميائية الحالية، لذا من المحتمل أن تكون العقود الأولية مع تصاميم معروفة. لكن على المدى الطويل، ستكون الاختيارات التصميمية المبتكرة التي تطير أبعد، وتضرب أقوى، ويمكن إنتاجها أسرع هي المساهمة الرئيسية لهذه التقنية.
مع توقع أن ينمو ميزانية الدفاع الأمريكية بسرعة إلى 1.5 تريليون دولار، فإن هذا قد يكون مربحًا جدًا للشركة.
خيار آخر قد يكون دمج هذا الوقود في أنظمة الفضاء، مثل، على سبيل المثال، كبسولات الإخلاء الطارئة في محطات الفضاء أو قواعد القمر المستقبلية، حيث تجعل متانة المادة منها خيارًا متفوقًا على الوقود السائل غير المستقر المفضل اليوم.
الاستثمار في صواريخ الوقود الصلب
LHX مخطط السعر
مؤخرًا، ركزت معظم انتباه الأسواق المالية بشأن الصواريخ على الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام، لا سيما Rocket Labs (RKLB ) (اتبع الرابط لتقريرنا الاستثماري) والاكتتاب العام القادم لشركة SpaceX.
لكن التقنيات الجديدة مثل الوقود الصلب المطبوع ثلاثيًا قد تجعل هذه التصاميم أكثر قيمة واستخدامًا على نطاق أوسع في المستقبل.
منذ استحواذ يوليو 2023 على مطور مفاعل الصواريخ Aerojet Rocketdyne مقابل 4.7 مليار دولار، أضافت L3 Harris قسمًا رابعًا إلى الشركة يركز على إنتاج الصواريخ.
إلى جانب ذلك، تُعد L3 Harris رائدة في الاتصالات العسكرية، حيث تدمج “أنظمة المهمات” للقيادة العسكرية، بالإضافة إلى الأقمار الصناعية وأجهزة استشعار الفضاء.
المصدر: L3Harris
هذا يضع الشركة في موقع مثالي للاستفادة من طفرة الطلب على الصواريخ التي تستخدم الوقود الصلب.
استجابةً للزيادة العاجلة الأخيرة في الطلب، أعلنت L3Harris عن شراكة مقترحة من نوعها لأول مرة مع وزارة الحرب (DoW). ستستثمر وزارة الحرب 1 مليار دولار في أعمال حلول الصواريخ التابعة لـ L3Harris عبر سند مفضل قابل للتحويل.
ثم ستطرح L3Harris أعمال حلول الصواريخ للاكتتاب العام في النصف الثاني من عام 2026، لتعيد إلى حد ما إنشاء Aerodyne Rocketdyne، ولكن مع تقنيات إضافية أخرى من L3Harris مرفقة أيضًا. بعد الاكتتاب، ستحافظ L3Harris على حصة مسيطرة في أعمال حلول الصواريخ.
المصدر: L3Harris
كما كشفت L3Harris في صيف 2025 عن مفهوم صاروخ Red Wolf. يجب أن تكلف هذه التصميم حوالي 300,000 إلى 400,000 دولار لكل وحدة، مقارنة بأكثر من مليون دولار لكل صاروخ كروز بعيد المدى الحالي، مما يتحرك في الاتجاه الصحيح نحو ذخائر أكثر عددًا وتكلفة أقل.
هنا أيضًا، يمكن لتصميم الوقود المحسن أن يساهم بشكل كبير في زيادة سرعة الإنتاج وتقليل التكاليف مع تحسين الأداء.
المصدر: The War Zone
قد يفتح الاكتتاب العام القادم لقطاع الصواريخ قيمة إضافية كطريقة مباشرة للاستثمار في هذا الاتجاه، إذا لم يقتصر الأمر على الولايات المتحدة فقط، بل أيضًا جميع حلفائها الذين سيعملون على بناء مخزون هائل من الدفاع الجوي ضد التهديدات المستقبلية، مع استمرار استفادة سعر سهم L3Harris.
يجب أن تستفيد L3Harris أيضًا من تزايد الطلبات من شركات دفاعية أخرى أو قوات مسلحة متنامية في الحجم، حيث ستزودهم بكمية أكبر من الراديو الآمن، وسعات الشبكة، والطائرات بدون طيار، وغيرها من المستشعرات، مما يأخذ قطعة صغيرة من كل شيء، بغض النظر عن نظام السلاح الذي يُختار في النهاية.
(يمكنك قراءة المزيد عن L3 Harrisفي تقريرنا الاستثماري المخصص للشركة.)
آخر أخبار وتطورات أسهم L3Harris Technologies Inc (LHX)
المدن، والطائرات بدون طيار، وغيرها من المستشعرات، تأخذ قطعة صغيرة من كل شيء، تقريبًا بغض النظر عن نظام السلاح الذي يُختار في النهاية. (يمكنك قراءة المزيد عن L3 Harris في تقريرنا الاستثماري المخصص للشركة.)
