الفضاء
التلاعب بالجاذبية: خيال علمي أم واقع؟
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
الدفع بدون وقود؟
منذ أول صواريخ V2 في الحرب العالمية الثانية، كان المفهوم الأساسي لدفع الصواريخ هو طرد الغازات عالية السرعة في الاتجاه المعاكس لوجهة الصاروخ.
حتى اليوم، هذه هي الشكل الوحيد تقريبًا للدفع الذي تستخدمه الصواريخ والمركبات الفضائية لمغادرة جاذبية الأرض والتحرك في الفضاء.
يتم صياغتها ضمن معادلة الصاروخ، التي تقول ببساطة إن كلما زادت الكتلة التي تُطرد وكلما أسرع طردها، زاد الدفع. يُشار إلى ذلك أحيانًا بـ “طغيان معادلة الصاروخ”. وذلك لأن كلما استُخدم وقود أكثر، زاد الوقود المطلوب لرفع ذلك الوقود.
بالنسبة لصاروخ أحادي المرحلة النموذجي، يجب أن تكون حوالي 90٪ من كتلته الأولية وقودًا لتجاوز جاذبية الأرض ومقاومة الغلاف الجوي. وهذا يترك فقط 10٪ لهياكل الصاروخ وأنظمته وحمولته.
لكن ماذا لو كان هناك بديل؟ لفترة طويلة، كان الدفع بدون وقود يُعتبر مجرد خيال من قبل المجتمع العلمي ومجال الخيال العلمي.
مع ذلك، أصوات قليلة من علماء جادين ومتمرسين تُظهر نتائج تجريبية محيرة وتستكشف نظريات غير تقليدية لتفسيرها.
أحد الأمثلة الحديثة هو العرض الذي قدمه الدكتور جون براندنبرغ في مؤتمر APEC للدفع في 31 أغسطس 2024 تحت عنوان “وصف تجربة تعديل الجاذبية والنتائج“.
هل يمكن أن يكون مضاد الجاذبية حقيقيًا
المصداقية
للوظة الأولى، يبدو مفهوم مضاد الجاذبية غريبًا جدًا وغير علمي، وأكثر ملاءمة للخيال العلمي، ونظريات المؤامرة، ومحبّي الأجسام الطائرة غير المعروفة، والمخترعين الهواة.
لذلك يُفاجئ عندما يخرج شخص بملف الدكتور براندنبرغ بعرض حول هذا الموضوع.
هو فيزيائي متخصص في البلازما، لديه خبرة في أبحاث الاندماج النووي، و”9½ سنة في مختبرات الأسلحة النووية في معمل لورنس ليفرمور الوطني (LLNL) ومختبرات سانديا في ألبوكيركي”، وكلا المؤسستين يتطلبان مستوى جديًا من التصاريح الأمنية.
كما أنه مخترع محرك الميكروويف-الإلكترون الحراري (MET)، وهو شكل متقدم من دفع الفضاء يستخدم الميكروويف لإنشاء بلازما فائقة الحرارة.
المصدر: URA Thrusters
هذه الخلفية تُزيل فكرة أن هذا يأتي من مصدر غير جدي أو غير علمي.
الكهرومغناطيسية الجاذبية – GEM
القوى الأساسية
هناك أربع قوى أساسية في الكون معترف بها في الفيزياء الحديثة، اثنتان تعملان على مستوى قصير جدًا، ذري أو أصغر، واثنتان تعملان على مقياس كبير جدًا.
المصدر: ResearchGate
GEM هي نظرية جديدة تقول إن كلا القوتين طويلتي المدى، الكهرومغناطيسية والجاذبية، يمكن اعتبارهما قوة واحدة فريدة تتجلى بطريقتين مختلفتين حسب الظروف.
سيكون هذا استمرارًا لجهود الفيزيائيين لتوحيد القوى الأساسية، خاصة بعد اكتشاف دمج القوى الكهربائية والمغناطيسية لتشكل الكهرومغناطيسية في أوائل القرن الـ19 والتفاعلات الكهروم weakية، دمج القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة، التي مُنحت جائزة نوبل مرتين في عام 1979 وفي عام 1999.
دمج الجاذبية والكهرومغناطيسية
الخوض في تفاصيل رياضيات GEM سيكون خارج نطاق هذه المقالة. بشكل عام، الفكرة هي أن المعادلات الرئيسية للكهرومغناطيسية والجاذبية متشابهة جدًا.
هذا شيء لاحظه أينشتاين بالفعل، حيث أن كلا القوتين تعملان وفقًا لعكس نصف قطر المسافة: 1/r².
المصدر: Mr. Naga Physics
لذا، رغم أنه جديد بالتأكيد، إلا أنه ليس فكرة خارجة عن المألوف تمامًا.
هذا ما كان يعمل عليه الدكتور براندنبرغ منذ فترة طويلة، مع منشورات حول هذه النظرية تعود إلى أكثر من عقد من الزمن:
- «مشكلة القوى النووية الضعيفة والقوية وتنبؤ بكتلة بوزون هيغز باستخدام نظرية توحيد GEM (الكهرومغناطيسية الجاذبية)» STAIF II, Albuquerque, NM February (2012).
- «اشتقاق ثابت الجاذبية لنيوتن وكتلة البروتون من نظرية توحيد GEM لتوليد الباريونات» Journal of Cosmology Volume 17, 2011.
- «قيمة ثابت الجاذبية وعلاقته بالإلكتروديناميك الكونية» IEEE Transactions On Plasma Science, Plasma Cosmology Issue Vol. 35, No. 4. p845.
لماذا هو مثير للجدل؟
المشكلة في هذا النهج هي أنه يقلب عددًا من أساسيات الجاذبية كما تُفهم عادة اليوم.
أولاً، سيجعل ثابت “G” ليس ثابتًا على الإطلاق.
ثانيًا، سيعني أن الجاذبية السلبية، أو مضاد الجاذبية، ممكنة. هذا سيغير تمامًا كل الفيزياء، بما في ذلك الفيزياء الكمومية الحالية التي ترفض فكرة الجاذبية السلبية بشكل قاطع.
عادةً ما تُقابل مثل هذه الأفكار بالسخرية أو النبذ الصريح من قبل المجتمع العلمي الأوسع (على سبيل المثال، العالم الفرنسي في البلازما جان-بيير بيتي’s النظرية الكونية “جانوس”، المطورة باستخدام الجاذبية السلبية ومرفضة مفهوم المادة أو الطاقة المظلمة, التي تم حظرها فعليًا).
لذا، مع الادعاءات الاستثنائية التي تقلب الفيزياء، كما نعلم، يلزم دليل جاد.
هل تم قياس مضاد الجاذبية؟
في عرضه، أظهر الدكتور براندنبرغ تجربة أجرها باستخدام أجهزة بسيطة، مثل بالون هيليوم، ومحرك لعبة، وسلك رفيع وحبل.
المصدر: ResearchGate
المصدر: ResearchGate
ادعى أن الجهاز سجل فقدان وزن قدره 150 ملغ عند تطبيق التيار، مع طول الفقدان أكبر عند نبضة مغناطيسية مدتها 8 ثوانٍ مقارنة بمدة 6 ثوانٍ.
المصدر: ResearchGate
أبحاث أخرى
يشير براندنبرغ أيضًا إلى نتائج تجريبية مقلقة أخرى للباحثين البرازيليين إيليو ب. بورسلي وفيكتو دوس سانتوس فيليو، التي أفادت بأن فقدان الوزن يمكن تحفيزه بالليزر، مفسرةً ذلك بتأثير كهرومغناطيسي ناتج عن الليزر.
يمكن أن يرتبط ذلك أيضًا بظاهرة أخرى موضحة، مع الإمكانات لإنشاء محركات كهرستاتيكية موصوفة من قبل خبير كهرستاتيكا الأعلى في NASA، الدكتور تشارلز بوهلر.
أجهزة بوهلر التي اختُبرت في عام 2016 أنتجت أقل من جزء من مئة ألف من الجاذبية. الوحدة التي عرضوها في ورقة 2020 والبراءة اللاحقة أظهرت نتائج تصل إلى جاذبية الأرض (كمية الطاقة اللازمة لتجاوز الجاذبية على جسم).
يمكن أيضًا النظر إلى ذلك فيما يتعلق بـ “محركات الانحناء” وأنظمة الدفع النظرية الأخرى أسرع من الضوء (FTL).
بشكل عام، لا تزال نتائج الدكتور براندنبرغ من تجربة غير مؤكدة، لكنها يجب أن تكون رخيصة للغاية وسهلة التكرار.
لذا نأمل أن يخصص المزيد من الباحثين الوقت للتحقق منها على الأقل لتأكيد فقدان الوزن المحير البالغ 150 ملغ الذي لاحظه الدكتور براندنبرغ.
هل يمكن للعلوم الحديثة أن تكون عمياء هكذا؟
يبدو هذا جيدًا جدًا ليكون حقيقيًا، وربما يفسر هذا الشك العام حول الفكرة.
مع ذلك، لن تكون هذه المرة الأولى التي يكون فيها الإجماع العلمي خاطئًا. بالطبع، هناك المثال التاريخي الشهير لجاليليو، الذي أدرك أن الأرض تدور حول الشمس، مخالفًا للإجماع الفكري في زمانه.
لكن العصر العلمي الحديث غالبًا ما يتجاهل الحقائق غير المريحة أو النتائج التجريبية غير العادية:
- ألبرت ميشيلسون — عالم مشهور في ذلك الوقت، وقد دحض مؤخرًا وجود “الإثير” وفاز بجائزة نوبل في عام 1907 — قال في عام 1894 إن “المبادئ العظيمة قد اكتُشفت بالفعل، وأن الفيزياء ستقتصر من الآن فصاعدًا على إيجاد الحقائق في المكان العشري السادس”.
- لم يمض وقت طويل قبل اكتشاف النسبية والفيزياء الكمومية.
- اللورد كيلفن، أحد أبرز العلماء في القرن التاسع عشر، قال عن مستقبل الطيران: “لا البالون ولا الطائرة ولا آلة الانزلاق ستكون نجاحًا عمليًا”.
- كان ذلك قبل ثلاث سنوات فقط من أول رحلة لأخوي رايت.
- في الوقت نفسه، كان آينشتاين ينتقد الفيزياء الكمومية: “الله يلعب النرد بلا كلل تحت قوانين وضعها بنفسه.”
لذا ربما خلال بضعة عقود، سيُعتبر رفض مضاد الجاذبية، الجسيمات ذات الكتلة السالبة، ونظرية GEM قصورًا في البصيرة.
أنظمة دفع غريبة أخرى
بينما لدينا الآن بصيص أمل لدفع مضاد الجاذبية، وهو ما سيفتح النجوم للاستعمار على الفور، تم مناقشة بعض أنظمة الدفع الغريبة الأخرى القائمة على الفيزياء المعروفة على مر السنين.
مشروع أوريون
كان مشروع أوريون مفهومًا من أواخر الخمسينات يعتمد على الدفع النبضي النووي.
خلف هذا الاسم تكمن الفكرة المفاجئة إلى حد ما باستخدام الانفجار النووي (من القنابل الذرية) لدفع مركبة فضائية إلى سرعات عالية قد تسمح حتى بالسفر بين النجوم.
المصدر: NASA
من خلال استخدام نسبة كبيرة من الطاقة التي يطلقها الانفجار النووي، كان هذا سيصبح أكثر أنظمة الدفع كفاءة في الوقود التي تم إنشاؤها على الإطلاق.
في النهاية، تم التخلي عن المشروع، إلى حد كبير بسبب معاهدة حظر الاختبارات النووية الجزئية لعام 1963 خلال فترة الحرب الباردة، التي حظرت الانفجارات النووية في الفضاء.
الدفع الحراري النووي
طريقة قد تكون أقل إثارة لاستخدام الطاقة النووية للدفع هي الدفع الحراري النووي.
الفكرة هي أنه بدلاً من استخدام التفاعلات الكيميائية لدفع مركبة فضائية في الفراغ، يمكن استخدام الطاقة النووية لتحويل الغاز إلى بلازما ودفعه بسرعة عالية.
كما تنص معادلة الصاروخ، كلما كان الطرد أسرع، زاد الدفع وكفاءة الوقود التي يوفرها نظام الدفع.
مع القمر والمريخ قريبين من الأفق، تعيد NASA النظر في هذا المفهوم. منحت مؤخرًا 5 ملايين دولار إلى BWX Technologies (BWXT ) وGeneral Atomics وUltra Safe Nuclear Technologies لمفهوم مفاعلات نووية قادرة على أداء هذا الدور.
أنظمة مماثلة غير نووية تستخدم الكهرباء لدفع الأيونات بسرعة عالية، أو محركات هول-إيفكت، تُختبر أيضًا من قبل NASA.
الأشعة الليزرية وأشرعة الشمس
طريقة أخرى لدفع المركبة الفضائية بدون وقود هي استخدام دفع الضوء.
تم اختبار مثل هذه الأشرعة الشمسية بالفعل وتعمل لتوصيل مركبات فضائية صغيرة إلى الأجزاء العميقة من النظام الشمسي.
خطوة أبعد في هذا المفهوم ستكون شبكة من الليزر القوي في الفضاء العميق أو المدار، تدفع المركبات الفضائية بضوء الليزر. سيعطي ذلك ميزة عدم الحاجة إلى أي وقود على متن المركبة، وتوفير تسارع صغير لكن مستمر طوال الرحلة.
في النهاية، من المحتمل أن تكون مثل هذه الشبكة من المروجات الثابتة المدفوعة بالليزر التي تدفع الأشرعة الشمسية مدعومة بالطاقة الشمسية المجمعة من مصفوفات ضخمة من الألواح الشمسية الفضائية.
يمكن لهذا البنية التحتية أن تسرّع استكشاف الفضاء فحسب، بل أيضًا أن توفر طاقة غير محدودة للأرض، كما ناقشنا في “حلول الطاقة المستندة إلى الفضاء للطاقة النظيفة اللامتناهية“.
الاندماج النبضي
طريقة دفع أكثر تكهنًا ولكن قيد التطوير هي دفع المركبة باستخدام الاندماج النووي (ليس الانشطار، كما في محطات الطاقة النووية التقليدية).
الاندماج النووي الإيجابي من حيث الطاقة لا يزال بعيد المنال حتى الآن، رغم أنه أحرز تقدمًا كبيرًا في السنوات الأخيرة، كما ناقشنا في “الاندماج النووي – الحل النهائي للطاقة النظيفة على الأفق“.
حد رئيسي في تفاعلات الاندماج لتوليد الطاقة هو صعوبة الحفاظ عليها، لذا لا تنتج طاقة صافية إيجابية.
بدلاً من ذلك، لا يحتاج نظام دفع الاندماج إلى طاقة إيجابية؛ بل يحتاج فقط إلى أن يكون أكثر كفاءة من البدائل في توليد الدفع.
لذلك، يمكن توفير الطاقة المدخلة من خلال الطاقة الشمسية أو الطاقة النووية التقليدية، وحتى إذا كان العائد الطاقي سالبًا، قد يظل أفضل من البدائل.
هذا الدفع الاندماجي المستند إلى نبضة قصيرة من الاندماج النووي هو ما تعمل عليه شركة ناشئة تدعى Helicity Space.
“قد يتيح عمل Helicity للبشرية الوصول الواسع إلى النظام الشمسي بأكمله وقد يمكّن حتى مهمات إلى أقرب النجوم.”
Gen. Pete Worden, PhD, Former Director of NASA Ames Research Center
المصدر: Helicity
الاستثمار في الفضاء
الفضاء هو صناعة راسخة جدًا تشهد نهضة ونموًا انفجاريًا بفضل الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام. ناقشنا كيف سيخلق هذا فرصًا كاملة في مقالتنا “الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام لخلق أسواق جديدة متعددة من خلال خفض التكاليف بشكل كبير“.
السوق الفضائي الحالي يبلغ 443 مليار دولار. حتى عند تجاهل الأفكار الأكثر تكهنًا (ولكن المحتملة أن تكون مربحة جدًا) مثل تعدين الكويكبات، يمكن للسياحة الفضائية والطيران الفائق السرعة أن يضيفا 350 مليار دولار أخرى في الإيرادات، ويمكن إضافة توقع للإنترنت عبر الأقمار الصناعية بقيمة 17 مليار دولار، بالإضافة إلى التطبيقات العسكرية وقواعد القمر المدعومة، المشاريع العلمية، إلخ.
يمكنك الاستثمار في الشركات المتعلقة بالفضاء عبر العديد من الوسطاء، ويمكنك العثور على توصياتنا لأفضل الوسطاء في الولايات المتحدة، كندا، أستراليا، المملكة المتحدة، وكذلك العديد من الدول الأخرى.
إذا لم تكن مهتمًا باختيار شركات محددة في مجال الفضاء، يمكنك أيضًا النظر في الصناديق المتداولة في البورصة المذكورة في مقالتنا “5 أفضل صناديق ETFs للفضاء للاستثمار فيها” والتي تشمل ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX) أو VanEck Space Innovators UCITS ETF (JEDI) للاستفادة من نمو قطاع الفضاء ككل.
يمكنك قراءة المزيد عن استكشاف الفضاء في “الاقتصاد القائم على الفضاء في المستقبل“, “البنية التحتية للفضاء – بناء سلالم إلى السماء“, و”حلول الطاقة المستندة إلى الفضاء للطاقة النظيفة اللامتناهية“.
شركة دفع مبتكرة
LMT مخطط السعر
استثناء ملحوظ من سيطرة الشركات الناشئة الخاصة على مجال الاندماج النووي هو الشركة المتداولة علنًا Lockheed Martin Corporation (LMT ) ، عملاق صناعة الدفاع.
عملت لوكهيد منذ أوائل العقد 2010 على الاندماج المدمج، مفاعل اندماج نووي من المتوقع أن يكون جاهزًا بحلول العقد 2020s. ومع ذلك، تم الإعلان لاحقًا أن العمل على المشروع توقف في عام 2021.
كانت الشركة متحفظة جدًا بشأن هذا المشروع بعد إعلان عام ومفتوح في البداية. حتى اليوم، لا يزال غير واضح ما الذي قد دفع الشركة إلى التخلي عن الفكرة.
في الوقت نفسه، يبدو أنها لم تتخلى تمامًا عن المفهوم، خاصةً مع الاستثمارات في عام 2024 في Helicity، شركة ناشئة تطور محرك اندماج. كما أوضحنا سابقًا، الفكرة هي دفع المركبة الفضائية بنفثات قصيرة من الاندماج. تخطط Helicity لاستخدام مدفع بلازما لتحقيق ذلك.
المصدر: Helicity
من المحتمل أن النتائج الداخلية للوكهيد أظهرت أن تصميمهم لا يمكنه الحفاظ على الاندماج بطريقة تتوافق مع إنتاج الطاقة.
لكن ربما، في الوقت نفسه، تكون النبضات القصيرة كافية لتلبية احتياجات الدفع في الفضاء وتكون أقرب إلى أن تصبح منتجًا فعليًا. كما أنها تتناسب بشكل أفضل مع ملف الشركة العام الذي يركز على الفضاء والدفاع بدلاً من توليد الطاقة.
تشارك لوكهيد أيضًا بعمق في جوانب أخرى من استكشاف الفضاء والصناعة، حيث زارت سفنها 8 كواكب على مدار تاريخ الشركة وبنت أكثر من 300 مهمة للحمولات للزبائن.
على وجه الخصوص، يعمل قسم الفضاء حاليًا على:
- المركبة الفضائية Orion (ليس لتُفهم على أنها مشروع أوريون القديم المذكور سابقًا)، صُممت لإعادة رواد الفضاء إلى القمر، وربما لاحقًا إلى مشاريع الفضاء العميق.
- سلسلة GOES-R، وهي سلسلة من أقمار الطقس الجيلية القادمة.
- تحديث كوكبة GPS.
- نظام الدفاع الصاروخي Next Generation Interceptor (NGI).
- الصواريخ الفائقة السرعة hypersonic missiles التي لا تزال قيد التطوير.
إلى جانب الفضاء، تقف لوكهيد وراء بعض أقوى (وأغلى) برامج الأسلحة في الولايات المتحدة، مثل F-35. الطائرة الشبحية التي تم تطويرها بالتعاون مع نورثروب غرامان وشركة BAE Systems (BSP.DE ) عانت من تطوير صعب لكنها الآن “مُصححة” وتُصنع بأعداد كبيرة، مع طلب يفوق الإنتاج.
بينما تنشط في جميع فروع الجيش، تركز الشركة أساسًا على التقنيات المتقدمة والفضاء، حيث يمثل قطاع الطيران $6.2 مليار من الإيرادات في الربع الأول 2023، الصواريخ وأنظمة التحكم بالنيران $2.3 مليار (بما في ذلك HIMARS، المشهورة الآن في أوكرانيا)، المروحيات $3.5 مليار، والفضاء $2.9 مليار، لإجمالي مبيعات $15.1 مليار. كما تنشط لوكهيد في الدفاع السيبراني والأنظمة البحرية (أنظمة AEGIS المضادة للجو وصواريخ مضادة للسفن بعيدة المدى).
(NOC ) 
