من الأرض إلى المريخ في أسبوعين
بثينة أسامة
ما زال الكون الفسيح بنجومه وكواكبه وأقماره من أكثر ما يثير فضول البشر لمعرفة أسراره وحل طلاسمه، إلا أن طول الوقت الذي تستهلكه الرحلات الفضائية للسفر عبر الفضاء من أكثر العوامل التي تقف حائلاً أمام تحقيق تلك الطموحات بالمستوى المطلوب، لكنها لن تظل هكذا كثيرًا، فقد استطاع مجموعة من الباحثين في جامعة "بن جوريون" بإسرائيل استخدام نوع جديد غير مألوف من الوقود النووي يمكنه زيادة سرعة السفر عبر الفضاء بشكل ملحوظ؛ حيث يمكن باستخدام الوقود الجديد قطع الرحلة من الأرض إلى المريخ فقط في أسبوعين، بينما تأخذ نفس الرحلة باستخدام الوقود النووي الحالي من ثمانية إلى عشرة أشهر؛ مما سيعني قفزة حقيقية في عالم السفر عبر الفضاء إذا تم استخدامه.
فرغم أهمية المفاعل النووي داخل أي سفينة فضاء كوسيلة لإمدادها بالطاقة النووية اللازمة لحركتها عبر الفضاء، فإن ثقل وزن المفاعل كان أهم معوق لسرعة هذه الحركة؛ لذلك كان تخفيف وزن المفاعل النووي في السفينة الفضائية هو التحدي الحقيقي أمام أي باحث يحاول زيادة سرعة السفر عبر الفضاء. وبتحديد أهم عناصر المفاعل التي تؤدي إلى زيادة وزنه توصل الباحثون إلى أن الوقود النووي هو أهم تلك العناصر، وبالتالي حاولوا إيجاد بديل أخف من اليورانيوم 235 والبلوتونيوم 239 المستخدمين حاليًا كوقود نووي للمفاعلات الفضائية.
وبالفعل استطاع العلماء التوصل إلى استخدام المعدن النووي النادر إلى حد ما "أميريسيوم 242" (Americium-242m ) كوقود نووي يعد مثاليًا للمفاعلات النووية الفضائية؛ فهذا المعدن يحتاج إلى 1% فقط من وزن اليورانيوم أو البلوتونيوم للوصول إلى الحالة الحرجة، وبالتالي فهو يخفض من وزن الوقود النووي الحالي بشكل كبير مما يزيد من سرعة السفينة.
كما أن عملية الانشطار النووي خلال هذا المعدن تتم على شكل غشاء معدني رقيق جدا لا يتعدى سمكه جزءًا من الألف من المليمتر، وفي هذه الحالة تستطيع نواتج الانشطار من شظايا ذات حرارة مرتفعة وطاقة عالية جدًا الفرار من عنصر الوقود، وبالتالي يمكن استخدام تلك الشظايا ذات الطاقة العالية إما كقوة دفع بذاتها وإما لتسخين غاز يُستخدم كقوة دفع؛ حيث إن الحرارة الشديدة الناتجة تعمل على زيادة سرعة سير سفينة الفضاء أضعاف أضعاف سرعتها الحالية، فمثل تلك الشظايا الناتجة عن الانشطار غير متاحة في حالة استخدام البلوتونيوم أو اليورانيوم؛ حيث يحتاج المفاعل إلى كمية كبيرة إلى حد ما من تلك المعادن، وبالتالي تعمل تلك الكمية على امتصاص نواتج الانشطار.
ورغم التفوق الواضح الذي أظهره هذا الوقود النووي الجديد فإنه ما زال أمامه العديد من العقبات يجب أن يتخطاها قبل أن يتم استخدامه بصورة فعلية في الرحلات الفضائية، أهمها: إنتاجه بكميات كافية؛ حيث يتم إنتاجه من البلوتونيوم 241 والأميريسيوم 241 -وهي مواد متاحة بكميات صغيرة إلى حد ما -عن طريق خطوات عديدة ذات تكلفة عالية، كما أنه حتى الآن لم يخضع لاختبارات عملية مهمة مثل احتياطات الأمان للاستخدام في السفن التي تقل بشرًا.
لكن في النهاية يبقى السؤال: هل بالفعل سيسافر البشر إلى الكواكب بهذا الابتكار الإسرائيلي المذهل أم يمكن استخدامه استخدامات أخرى على الأرض؟!
بثينة أسامة
ما زال الكون الفسيح بنجومه وكواكبه وأقماره من أكثر ما يثير فضول البشر لمعرفة أسراره وحل طلاسمه، إلا أن طول الوقت الذي تستهلكه الرحلات الفضائية للسفر عبر الفضاء من أكثر العوامل التي تقف حائلاً أمام تحقيق تلك الطموحات بالمستوى المطلوب، لكنها لن تظل هكذا كثيرًا، فقد استطاع مجموعة من الباحثين في جامعة "بن جوريون" بإسرائيل استخدام نوع جديد غير مألوف من الوقود النووي يمكنه زيادة سرعة السفر عبر الفضاء بشكل ملحوظ؛ حيث يمكن باستخدام الوقود الجديد قطع الرحلة من الأرض إلى المريخ فقط في أسبوعين، بينما تأخذ نفس الرحلة باستخدام الوقود النووي الحالي من ثمانية إلى عشرة أشهر؛ مما سيعني قفزة حقيقية في عالم السفر عبر الفضاء إذا تم استخدامه.
فرغم أهمية المفاعل النووي داخل أي سفينة فضاء كوسيلة لإمدادها بالطاقة النووية اللازمة لحركتها عبر الفضاء، فإن ثقل وزن المفاعل كان أهم معوق لسرعة هذه الحركة؛ لذلك كان تخفيف وزن المفاعل النووي في السفينة الفضائية هو التحدي الحقيقي أمام أي باحث يحاول زيادة سرعة السفر عبر الفضاء. وبتحديد أهم عناصر المفاعل التي تؤدي إلى زيادة وزنه توصل الباحثون إلى أن الوقود النووي هو أهم تلك العناصر، وبالتالي حاولوا إيجاد بديل أخف من اليورانيوم 235 والبلوتونيوم 239 المستخدمين حاليًا كوقود نووي للمفاعلات الفضائية.
وبالفعل استطاع العلماء التوصل إلى استخدام المعدن النووي النادر إلى حد ما "أميريسيوم 242" (Americium-242m ) كوقود نووي يعد مثاليًا للمفاعلات النووية الفضائية؛ فهذا المعدن يحتاج إلى 1% فقط من وزن اليورانيوم أو البلوتونيوم للوصول إلى الحالة الحرجة، وبالتالي فهو يخفض من وزن الوقود النووي الحالي بشكل كبير مما يزيد من سرعة السفينة.
كما أن عملية الانشطار النووي خلال هذا المعدن تتم على شكل غشاء معدني رقيق جدا لا يتعدى سمكه جزءًا من الألف من المليمتر، وفي هذه الحالة تستطيع نواتج الانشطار من شظايا ذات حرارة مرتفعة وطاقة عالية جدًا الفرار من عنصر الوقود، وبالتالي يمكن استخدام تلك الشظايا ذات الطاقة العالية إما كقوة دفع بذاتها وإما لتسخين غاز يُستخدم كقوة دفع؛ حيث إن الحرارة الشديدة الناتجة تعمل على زيادة سرعة سير سفينة الفضاء أضعاف أضعاف سرعتها الحالية، فمثل تلك الشظايا الناتجة عن الانشطار غير متاحة في حالة استخدام البلوتونيوم أو اليورانيوم؛ حيث يحتاج المفاعل إلى كمية كبيرة إلى حد ما من تلك المعادن، وبالتالي تعمل تلك الكمية على امتصاص نواتج الانشطار.
ورغم التفوق الواضح الذي أظهره هذا الوقود النووي الجديد فإنه ما زال أمامه العديد من العقبات يجب أن يتخطاها قبل أن يتم استخدامه بصورة فعلية في الرحلات الفضائية، أهمها: إنتاجه بكميات كافية؛ حيث يتم إنتاجه من البلوتونيوم 241 والأميريسيوم 241 -وهي مواد متاحة بكميات صغيرة إلى حد ما -عن طريق خطوات عديدة ذات تكلفة عالية، كما أنه حتى الآن لم يخضع لاختبارات عملية مهمة مثل احتياطات الأمان للاستخدام في السفن التي تقل بشرًا.
لكن في النهاية يبقى السؤال: هل بالفعل سيسافر البشر إلى الكواكب بهذا الابتكار الإسرائيلي المذهل أم يمكن استخدامه استخدامات أخرى على الأرض؟!
