تصميم متقدم.. روسيا تطور محرك بلازميا نبضيًا لأقمار CubeSat الصغيرة

محرك بلازمي نبضي يُعد تطورًا بارزًا في مجال التقنيات الفضائية، إذ كشف علماء معهد موسكو للطيران عن نموذج مصمم خصيصًا للأقمار الصغيرة من فئة CubeSat، وهي أنظمة اقتصادية تُنتج بسرعة فائقة؛ أفادت الوكالة الإخبارية تاس بأن هذا الإنجاز يرفع مستوى القدرات التشغيلية لهذه الأقمار بشكل كبير، مما يُتيح تنفيذ مهام فضائية بتكاليف معقولة ويوسع نطاق الاستخدامات المتنوعة في هذا المجال.

دور محرك بلازمي نبضي في تجاوز قيود أقمار CubeSat

يشهد سوق الأقمار الصغيرة نموًا سريعًا مدفوعًا بعوامل مثل انخفاض تكاليف الإنتاج والإطلاق السهل، إلى جانب القدرة على بناء مجموعات مدارية واسعة؛ غير أن هذه الأقمار تعتمد على ألواح شمسية صغيرة لتوليد الطاقة، مما يحد من أداء الأنظمة التقليدية ويجعل التحكم في الحركة الفضائية أمرًا صعبًا، يتدخل محرك بلازمي نبضي ليُقدم حلاً فعالًا يتناسب مع الأحجام المحدودة دون استنزاف موارد إضافية، مما يُحسن إدارة المدارات ويُعزز جدوى المهام العلمية والتجارية معًا.

أنواع محركات الفضاء وتميز التصميم الروسي

تُقسم محركات الفضاء عالميًا إلى فئات متعددة تشمل الكيميائية التي تعتمد على تفاعلات سريعة للدفع، والحرارية الكهربائية التي تحول الطاقة الحرارية إلى حركة، والكهروستاتيكية التي تستغل الشحنات الكهربائية للمناورات؛ يتفوق محرك بلازمي نبضي الذي أعده معهد موسكو للطيران في التوافق مع أقمار بحجم 6U أو أكبر، حيث يُقاس وحدة 1U بعشرة سنتيمترات مكعبة تقريبًا، ويُمكن هذا التصميم من أداء وظائف أساسية مثل الحفاظ على الموقع المداري وتعديل الارتفاع وتنسيق التكوينات الجماعية، بالإضافة إلى إنهاء المهمة بإزالة القمر لتقليل الازدحام المداري، مما يدعم الاستدامة البيئية في الفضاء، ويُقارن الأداء بين هذه الأنواع في الجدول التالي.

آلية عمل محرك بلازمي نبضي خطوة بخطوة

يتميز محرك بلازمي نبضي بقدرته على إنتاج سرعات بلازما عالية جدًا، مما يُولد نبضات دفع مؤثرة مع الحفاظ على الكفاءة خلال المهمة بأكملها؛ يعتمد على تصميم بسيط خالٍ من المكونات المكلفة، مما يقلل التكاليف مقارنة بالخيارات المتقدمة الأخرى، ويُفسر الفريق التقني العملية من خلال الخطوات التالية لضمان الفهم الدقيق.

• تخزين الطاقة داخل مكثف كهربائي قوي.
• توجيه الطاقة نحو قناة التفريغ الداخلية.
• تبخير مادة الفلوروبلاست أو التفلون لتحويلها إلى بلازما ساخنة.
• تسريع الجزيئات عبر حقل كهرومغناطيسي مكثف.
• إطلاق البلازما بسرعة هائلة لإنتاج دفعة تشبه الطلقة الفعالة.

تُبرز هذه الطريقة الأداء الممتاز في المساحات الضيقة، مما يجعل محرك بلازمي نبضي خيارًا مناسبًا للأقمار الصغيرة.

تُجرى اختبارات أرضية مكثفة حاليًا لمحرك بلازمي نبضي تمهيدًا للرحلات الفضائية، مع برامج للإنتاج الواسع النطاق قريبًا، ليندمج في خط إنتاجي جديد من المحركات الصغيرة تطورها الجامعة بالتعاون مع معهد الأبحاث في الميكانيكا التطبيقية والديناميكا الكهربائية، إلى جانب مركز تقنيات البلازما والفراغ.