آمریکا با آزمایش نخستین جت هایپرسونیک هیدروژنی، به آستانهٔ پروازهای 10 ماخ نزدیک شده و رقابت جهانی تسلیحات فوقسریع را وارد مرحلهای تازه میکند.
به گزارش سرویس هوافضا تکناک،آمریکا و متحدانش، پس از بیش از دو دهه از بازنشستگی SR-71 Blackbird، اکنون بهدنبال ساخت نسل جدیدی از هواپیماهای هایپرسونیک هستند؛ هواپیماهایی که برخلاف گذشته، نه با سوختهای متداول، بلکه با هیدروژن کار میکنند. این فناوری که بر موتورهای اسکرمجت تکیه دارد، میتواند مسیر آیندهٔ هوانوردی جهان را دگرگون کند.
برای دههها، Blackbird نماد برتری مهندسی هوایی آمریکا بود؛ هواپیمایی که هیچ موشکی به آن نمیرسید و مأموریتهای شناسایی را در ارتفاع بسیار بالا انجام میداد. با این حال، با عبور بیش از ۲۵ سال از پایان خدمت این هواپیما، نیاز به یک جایگزین پرسرعت و پیشرفته دوباره احساس میشود؛ بهویژه اکنون که رقابت جهانی در حوزهٔ تسلیحات هایپرسونیک شدت گرفته است. نسل جدید این بار قرار است نهتنها سریعتر، بلکه پاکتر و کارآمدتر باشد؛ و همین نکته نگاهها را به سمت پیشرانش هیدروژنی جلب کرده است.
بیشتربخوانید:از فرضیه تا واقعیت: تحول بزرگ در طراحی هواپیماهای مافوق صوت
موتورهای اسکرمجت برخلاف موتورهای جت معمولی، از هوای ورودی در سرعتهای مافوقصوت برای احتراق استفاده میکنند و هرچه سرعت هواپیما بیشتر شود، عملکرد موتور بهتر میشود. هیدروژن نیز با انرژی ویژهٔ بالا و احتراق پاک، بهترین سوخت ممکن برای چنین سازوکاری محسوب میشود.
ترکیب این دو، اساس تلاش شرکتها و دولتها برای ورود به عصر تازهٔ هوانوردی است. در این مسیر، یکی از شرکتهایی که بیش از دیگران توجه جلب کرده، Hypersonix Launch Systems است؛ استارتاپی استرالیایی که میخواهد نخستین اسکرمجت هیدروژنی جهان را نه فقط بهصورت مفهومی، بلکه در قالب پرواز واقعی آزمایش کند.
Hypersonix امروز یکی از بازیگران اصلی برنامههای مشترک دفاعی آمریکا است. این شرکت با NASA، «واحد نوآوری دفاعی آمریکا» و پیمانکار مطرح Kratos همکاری میکند تا نمونههای نمایشی هایپرسونیک بسازد. این همکاریها بخشی از طرح گستردهٔ آمریکا برای دست یافتن به برتری در میدان رقابت با چین و روسیه به شمار میرود.
نمونهٔ ۱۱.۵ فوتی DART AE که با موتور Spartan کار میکند، قرار است از مرکز پروازی NASA Wallops به پرواز آزمایشی درآید. در صورت موفقیت، نخستین پرواز هایپرسونیک پایدار با هیدروژن سبز در تاریخ ثبت خواهد شد؛ رخدادی که برای دههها هدف پژوهشگران بوده است.
Spartan یکی از معدود موتورهایی است که کاملاً با چاپ سهبعدی و از آلیاژهای مقاوم در دمای بالا ساخته شده است. این موتور برای عملکرد در بازهٔ Mach 5 تا Mach 12 طراحی شده؛ سرعتهایی که در کاربردهای نظامی آینده حیاتی خواهند بود، از هواپیماهای شناسایی گرفته تا پلتفرمهای ضربتی دوربرد.
چنین سرعتهایی چالشهای گستردهای ایجاد میکنند؛ از جمله دماهای بالاتر از ۱۸۰۰ درجهٔ سلسیوس در سرعت Mach 10. هواپیماهایی که قرار است با این سرعت پرواز کنند، باید با کامپوزیتهای ماتریسی سرامیکی و آلیاژهای فوقمقاوم ساخته شوند. وزن هواپیما نیز باید بسیار پایین نگه داشته شود، اما ساختار بدنه همچنان باید در برابر تنشهای شدید دوام بیاورد.
پیشرفت سریع چین در حوزهٔ گلایدهای هایپرسونیک و عملیاتی شدن سامانههای Avangard و Kinzhal در روسیه، کشورهای غربی را به تکاپو انداخته است. اروپا نیز با برنامهٔ Invictus بهدنبال توسعهٔ فناوریهای مشابه است. فرانسه با شرکت Destinus Aerospace و آمریکا با طرح HYPERLiner شرکت Hyperion نیز مسیرهای متفاوتی را برای ساخت هواپیماهای هایپرسونیک هیدروژنی دنبال میکنند.
در حوزهٔ تجاری نیز جنبوجوش تازهای دیده میشود. شرکت Boom Supersonic هواپیمای Overture را با سرعت Mach 1.7 میسازد و Spike Aerospace و COMAC چین نیز در حال توسعهٔ طرحهای مافوقصوت هستند. هرچند هیچیک به مرز سرعت هایپرسونیک نمیرسند، اما این پروژهها زیرساخت پژوهشی و فنی لازم برای جهش آینده را تقویت میکنند.
هایپرسونیکس تلاش میکند کاربردهای نظامی، تجاری و فضایی را در یک اکوسیستم مشترک پیشرانش ادغام کند. DART AE یک نمونهٔ تکبار مصرف است که برای رسیدن به Mach 7 ساخته شده است؛ اما طرح بزرگتر شرکت با نام VISR قرار است هواپیمایی چندمنظوره و قابلاستفادهمجدد باشد که مأموریتهای شناسایی و آزمون فناوریهای هایپرسونیک را انجام دهد. فراتر از این، مفهوم Delta Velos یک پرتابگر کوچک با پیشرانش اسکرمجت است که میتواند محمولههای ۱۱۰ پوندی را با امکان استفادهٔ دوباره به مدار زمین برساند؛ هدفی که در صورت موفقیت، تحول بزرگی در پرتابهای کمهزینه ایجاد خواهد کرد.
هیدروژن سوخت پاکی است، اما ذخیرهسازی آن دشوار است. برای حفظ آن باید از سامانههای برودتی پیچیده استفاده کرد و زیرساخت جهانی کافی نیز همچنان وجود ندارد. با این حال، بسیاری از شرکتهای هوافضا انتظار دارند هزینهٔ تولید هیدروژن پاک تا اوایل دههٔ ۲۰۳۰ کاهش یابد. شرکتهایی مانند H2 Clipper حتی بالونهای غولپیکر حامل هیدروژن را برای تأمین سوخت تأسیسات دورافتاده پیشنهاد دادهاند.
توجه سازمانهای دفاعی به موضوع، روند توسعه را سرعت بخشیده است. Hypersonix از سوی وزارت دفاع بریتانیا نیز برای همکاری در پروژهٔ موشک هایپرسونیک انتخاب شده است. این حمایتها یادآور دوران طلایی هوانوردی است؛ زمانی که سرمایهگذاری نظامی منجر به تولد فناوریهای تجاری شد.
برخی شرکتهای هواپیمایی بزرگ، از جمله United Airlines و Virgin Atlantic، سفر تجاری هایپرسونیک را برای دههٔ ۲۰۳۰ یا ۲۰۴۰ بررسی میکنند؛ اما راه طولانی در پیش است. مدیریت گرما، ایمنی، مقررات پروازی و طراحی سازهای هنوز چالشهایی جدی محسوب میشوند.
بهنظر میرسد ابتدا تسلیحات هایپرسونیک، هواپیماهای شناسایی و وسایل پرتاب فضایی به بلوغ برسند و سپس راه برای پروازهای مسافری Mach 5 هموار شود. اگر این اتفاق بیفتد، احتمالاً همانند Concorde محدود، گران و ویژه خواهد بود.
پنتاگون معتقد است برای حفظ برتری در برابر چین، باید به هواپیماهایی دست یابد که بتوانند وارد آسمانهای محدودشده شوند، اطلاعات جمع کنند و پیش از شناسایی خارج شوند؛ تواناییای که یک جت هیدروژنی هایپرسونیک میتواند فراهم کند.
نسل بعدی Blackbird، که «Son of Blackbird» نامیده میشود، احتمالاً نخست بهصورت بدون سرنشین ساخته خواهد شد. اگر اسکرمجتهای هیدروژنی به مرحلهٔ بهرهبرداری برسند، عصر تازهای آغاز خواهد شد؛ عصری که در آن پرواز در Mach 10 یک رویداد عادی خواهد بود.
