nuclear-fusion-shutterstock-web

أعلن علماء فرنسيون في 18 من فبراير أنهم وصلوا إلى مرحلة حاسمة في الطريق الطويل نحو الاندماج النووي بعد استطاعتهم الحفاظ على البلازما شديدة الحرارة مدة قياسية بلغت 22 دقيقة.

للاندماج النووي إمكانيات كبيرة لتزويد العالم بالطاقة النظيفة والآمنة التي تكاد لا تنضب، لكن هذا الهدف العلمي السامي ظل بعيد المنال لعقود.

تتمثل الفكرة في إعادة خلق العملية التي تحدث في قلب النجوم عبر دمج نواتي ذرتين. سيكون هذا عكس الانشطار -الذي يقسم الذرة- المستخدم في محطات الطاقة النووية، وتتطلب هذه العملية من بين أمور أخرى، درجات حرارة تزيد عن 100 مليون درجة مئوية لإنشاء البلازما والحفاظ عليها.

يصبح هذا الغاز الساخن المشحون كهربائيًا غير مستقر بسهولة، ما قد يؤدي إلى فقدان طاقة ويحدّ من كفاءة مفاعل الاندماج النووي المستقبلي المحتمل.

استطاعت آلة ويست توكاماك في جنوب فرنسا الحفاظ على البلازما مدة 1,337 ثانية في 12 فبراير، وفقًا لما ذكرته لجنة الطاقة الذرية الفرنسية في بيان.

هذا الرقم حطم الرقم القياسي السابق الذي سُجّل في الصين الشهر الماضي بنسبة 25 بالمئة، وفقًا لما ذكرته لجنة الطاقة الذرية الفرنسية التي تدير آلة التوكاماك.

قالت رئيسة قسم البحث الأساسي في لجنة الطاقة الذرية آن ٳيزابيل إتيانفر لوكالة فرانس براس، أن الإبقاء على البلازما لهذه المدة الطويلة يظهر أننا نتحكم في إنتاجها، وأيضًا في الحفاظ عليها.

أضافت أنه لا يزال يوجد العديد من الحواجز التكنولوجية التي يجب التغلب عليها، قبل أن يستطيع الاندماج النووي الحراري إنتاج طاقة أكثر مما يستهلك.

يهدف فريق ويست إلى تحقيق مدة أطول للبلازما حتى عدة ساعات مجتمعة، إضافةً إلى درجات حرارة أعلى في الشهر المقبل، وفقًا للجنة الطاقة الذرية الفرنسية.

يأمل الباحثون عبر ذلك في الاقتراب من الظروف المتوقعة في بلازما الاندماج، وفق ما ذكر البيان. سيراقب العلماء أيضًا تأثير هذه البلازما المكثفة في داخل آلة التوكاماك الخاصة بهم، وفق ما قالت إتيانفر.

أضافت أن الهدف هو إعداد الأرضية لمفاعل الاندماج النووي الحراري التجريبي الدولي إيتر (ITER) الذي يُبنى في فرنسا.

بدأ مشروع إيتر عام 1985، وجمع بين الصين والاتحاد الأوروبي والهند واليابان وكوريا الجنوبية وروسيا والولايات المتحدة. كان من المقرر أن يبدأ تشغيله هذا العام، لكن التأخيرات المتكررة وارتفاع التكاليف قد أجلت ذلك حتى عام 2033 على الأقل.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%85%d8%a7-%d8%a7%d9%84%d9%81%d8%b1%d9%82-%d8%a8%d9%8a%d9%86-%d8%a7%d9%84%d8%a7%d9%86%d8%b4%d8%b7%d8%a7%d8%b1-%d8%a7%d9%84%d9%86%d9%88%d9%88%d9%8a-%d9%88%d8%a7%d9%84%d8%a7%d9%86%d8%af%d9%85%d8%a7/">ما الفرق بين الانشطار النووي والاندماج النووي؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%b7%d8%a7%d9%82%d8%a9-%d8%a7%d9%84%d8%a7%d9%86%d8%af%d9%85%d8%a7%d8%ac-%d8%a7%d9%84%d9%86%d9%88%d9%88%d9%8a-%d9%82%d8%a7%d8%af%d9%85%d8%a9%d8%8c-%d9%84%d9%83%d9%86-%d9%87%d9%84-%d9%86%d8%ad%d9%86/">طاقة الاندماج النووي قادمة، لكن هل نحن مستعدون لمواجهة المشكلات التي قد تحملها؟</a>

ترجمة: إلياس الونيسي

تدقيق: باسل حميدي

مراجعة: ميرڤت الضاهر

<a href="https://www.sciencealert.com/new-record-reactor-crosses-crucial-milestone-in-achieving-nuclear-fusion">المصدر</a>

رقم قياسي جديد: مفاعل يتجاوز مرحلة حاسمة في تحقيق الاندماج النووي

state-art-engine-technology-featuring-hybrid-electric-hydrogen-advancements-aimed-sustainability-359331221

يُنتج قطاع السفر الجوي نحو 2.5 % من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في العالم، رغم عقود من الجهود المبذولة لتطوير وقود بديل أو تصميم طائرات أكفأ، فإن هذا الرقم لم يتغير كثيرًا.

تواصل وكالة ناسا وإدارة الطيران والفضاء الأمريكية بذل الجهود لمحاولة بناء مستقبل أكثر استدامة لقطاع السفر الجوي.

حديثًا، في خطوة أخرى لتحقيق هذا الهدف، قدمت ناسا منحة من معهد المفاهيم المتقدمة للدكتور فيليب أنسيل من جامعة إلينوي لتطوير محرك طائرات هجين يعمل بالهيدروجين.

تركز المنحة على تطوير محرك طاقة هجينة هيدروجينية لأنظمة الطيران المستدامة (Hy2PASS)، وهو محرك هجين يستخدم خلية وقود وتوربينًا غازيًا لتشغيل طائرة. جُربت الأنظمة الهجينة من قبل، لكن ما يميز محرك (Hy2PASS) هو طريقة معالجته للهواء.

في أنظمة الطائرات الهجينة التقليدية، توجد عادةً خلية وقود وتوربين غازي. تُدخِل خلية الوقود الهيدروجين وتحوله إلى طاقة كهربائية. تعمل هذه الطاقة الكهربائية على تشغيل ضاغط يرتبط خروجه مباشرةً بتدوير التوربين.

أما في محرك (Hy2PASS)، فيُفصل الضاغط عن التوربين، لكنه يواصل تزويد الأكسجين لكل من التوربين وكاثود خلية الوقود، ما يسمح باستمرار عملها.

لهذه الطريقة عدة مزايا أهمها زيادة الكفاءة زيادةً ملحوظة. يتخلص النظام من الحرارة المهدرة الناتجة من الاتصال الميكانيكي بفصل الضاغط عن التوربين.

تسمح هذه الطريقة بتشغيل الضاغط عند ضغوط مختلفة، ما يتيح تحسين سرعته مستقلةً عن سرعة التوربين.

أيضًا فإن الانبعاثات الناجمة عن هذا النظام بأكمله هي الماء فقط، ما يعني أن هذا النظام يلغي فعليًا الانبعاثات الضارة التي تنتجها المحركات الهجينة تمامًا.

نظريًا، هذا النوع من أنظمة الدفع هو الحل الأمثل الذي تسعى له ناسا وقطاع صناعة الطيران منذ سنوات.

ما زال الطريق طويلًا لتحويل هذا النظام إلى واقع ملموس. ستركز المرحلة الأولى من المنحة على إثبات صحة مفهوم النظام. وأهم من ذلك، ستتطلب أيضًا فهمًا لأنظمة الطائرات الأخرى وتحسين مسار المهمة لتقليل استهلاك الطاقة في أي استخدام مستقبلي للنظام.

توجد بعض القيود فيما يتعلق بكيفية استخدام النظام عمليًا، لكن تحديد هذه القيود في المرحلة الأولى يُعد خطوة منطقية.

إذا نجح المشروع، يبدو أنه سيكون رهانًا جيدًا، ربما تحلق طائرة تعمل بالهيدروجين في الهواء مرة أخرى في يوم قريب، هذه المرة، سيكون لهذا الابتكار دور كبير في القضاء على الانبعاثات من إحدى أهم الصناعات في العالم.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%b7%d8%a7%d8%a6%d8%b1%d8%a9-%d8%aa%d8%b9%d9%85%d9%84-%d8%a8%d9%88%d9%82%d9%88%d8%af-%d8%a7%d9%84%d9%87%d9%8a%d8%af%d8%b1%d9%88%d8%ac%d9%8a%d9%86-%d8%a7%d9%84%d8%b3%d8%a7%d8%a6%d9%84/">أول طائرة تعمل بوقود الهيدروجين السائل تحلق في السماء</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%84%d8%aa%d8%a7%d9%83%d8%b3%d9%8a-%d8%a7%d9%84%d8%b7%d8%a7%d8%a6%d8%b1-%d8%a7%d9%84%d8%b0%d9%8a-%d9%8a%d8%b9%d9%85%d9%84-%d8%a8%d8%a7%d9%84%d9%87%d9%8a%d8%af%d8%b1%d9%88%d8%ac%d9%8a%d9%86/">التاكسي الطائر الذي يعمل بالهيدروجين يحطم رقمًا قياسيًا لأطول رحلة دون انبعاثات</a>

ترجمة: إلياس الونيسي

تدقيق: نور حمود

<a href="https://www.sciencealert.com/nasas-experimental-hybrid-hydrogen-engine-could-finally-cut-flight-emissions">المصدر</a>

محرك الهيدروجين التجريبي التابع لناسا يسهم في تقليص الانبعاثات!

npr.brightspotcdn-3

تجد تكنولوجيا الكم طريقها إلى حياتنا اليومية. فلم تعد محصورة في المختبر بل هي على وشك أن تغير شيئًا أساسيًا جدًا: طريقة تنقّلنا حول العالم.

تخيل غواصات تسافر تحت المحيط، دون الحاجة إلى الصعود إلى السطح لتحديث الموقع، وطائرات تحلق عبر القارات بدقة لا تتزعزع، غير متأثرة بانقطاعات الإشارات.

يمكن لفرق الاستجابة للطوارئ التنقل في المباني المليئة بالدخان أو الأنفاق تحت الأرض بدقة فائقة، في حين ترسم المركبات ذاتية القيادة طرقًا مثالية عبر البيئات الحضرية الكثيفة.

قد تبدو هذه السيناريوهات من الخيال العلمي، لكنها قد تصبح ممكنة بواسطة تقنية حديثة تُسمى الملاحة الكمومية.

ستُغير هذه التقنية قواعد اللعبة، وستُعيد تعريف الحركة والاستكشاف والاتصال بطرق لم نتخيل وجودها إلا حديثًا. إذن، ما هي؟
<h3>الملاحة عبر الأقمار الصناعية في مجالات متعددة</h3>
أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية، مثل نظام GPS، مدمجة بعمق في نسيج المجتمع الحديث. نستخدمها يوميًا في التنقل، وطلب التوصيل، وتحديد مواقع الصور. لكن تأثيرها يتجاوز حدود الراحة والسهولة بكثير.

تتحقق صفقات سوق الأسهم، وتتوازن شبكة الكهرباء وإشارات التوقيت باستخدام الأقمار الصناعية الموجودة في مدار الأرض. في الزراعة، توجه الملاحة عبر الأقمار الصناعية الجرارات ذاتية القيادة وتساعد على تجميع الماشية.

تعتمد خدمات الطوارئ على أنظمة الملاحة بالأقمار الصناعية للاستجابة السريعة، ما يقلل الوقت اللازم للوصول إلى المحتاجين.

رغم فوائدها، فإن أنظمة مثل نظام تحديد المواقع العالمي عرضة للعديد من الثغرات. يمكن تشويش إشارات الأقمار الصناعية أو التداخل معها. قد يحدث ذلك بسبب الحروب النشطة، أو الإرهاب، أو حتى لأسباب شرعية أو غير شرعية تتعلق بالخصوصية. تُظهر الخرائط مناطق التداخل في الوقت الفعلي، مثل تلك الموجودة في الشرق الأوسط، والمناطق المحيطة بروسيا وأوكرانيا، وميانمار.

تتأثر بيئة الفضاء بالتقلبات الشمسية، إذ تقذف الشمس بانتظام كرات عملاقة من البلازما تصطدم بالمجال المغناطيسي للأرض، ما يسبب ما نعرفه بالعواصف الشمسية، التي تؤدي إلى تعطيل الأقمار الصناعية وإشارات نظام تحديد المواقع العالمي. غالبًا ما تكون هذه التأثيرات مؤقتة، لكنها قد تسبب أيضًا أضرارًا جسيمة، اعتمادًا على شدة العاصفة.

إن انقطاع أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية أكثر من مجرد إزعاج، بل يعطل بنيتنا التحتية الحيوية.

تشير التقديرات إلى أن فقدان نظام تحديد المواقع العالمي سيكلف اقتصاد الولايات المتحدة وحدها نحو مليار دولار أمريكي يوميًا، ما يسبب حدوث فشل متسلسل عبر الأنظمة المترابطة.
<h3>الملاحة الكمومية لحل الأزمة</h3>
لا تعمل إشارات الملاحة من الأقمار الصناعية جيدًا في بعض البيئات. مثلًا، لا تخترق هذه الإشارات المياه أو المساحات تحت الأرض.

إذا حاولت استخدام خرائط جوجل في مدينة بها ناطحات سحاب، فقد تواجه مشكلات. تسبب المباني الشاهقة انعكاس الإشارة ما يقلل الدقة، تضعف الإشارات أو تصبح غير متوفرة تماما داخل المباني. هنا قد تتدخل الملاحة الكمومية.

يصف علم الكم سلوك الجسيمات على مقاييس أصغر من الذرة، ويكشف عن تأثيرات مذهلة مثل التراكب، إذ توجد الجسيمات في حالات متعددة في الوقت ذاته، والتشابك، إذ تكون الجسيمات متصلة عبر المكان والزمان بطرق تتحدى الفهم الكلاسيكي.

هذه التأثيرات هشة وعادةً ما تنهار تحت الملاحظة، لهذا لا نلاحظها في الحياة اليومية. لكن هشاشة العمليات الكمومية تسمح لها أيضًا بالعمل بوصفها أجهزة استشعار رائعة.

المستشعر هو جهاز يكتشف التغيرات في العالم من حوله ويحول هذه المعلومات إلى إشارة يمكننا قياسها أو استخدامها. فكر في الأبواب الأوتوماتيكية التي تفتح عندما نسير بالقرب منها، أو شاشات الهاتف التي تستجيب للمس.

تتفاعل الجسيمات الكمومية مع التغيرات الطفيفة في بيئتها، ما يجعل أجهزة الاستشعار الكمومية حساسة للغاية. على عكس أجهزة الاستشعار العادية، التي قد تفوت الإشارات الضعيفة، فإن أجهزة الاستشعار الكمومية جيدة للغاية في اكتشاف حتى أدق التغيرات في الوقت أو الجاذبية أو المجالات المغناطيسية.

تأتي حساسيتها من كيفية تغير الحالات الكمومية بسهولة عندما يتغير شيء في محيطها، ما يتيح لنا قياس الأشياء بدقة أكبر بكثير من ذي قبل. هذه الدقة ضرورية لأنظمة الملاحة القوية.

يبحث فريقنا عن طرق جديدة لاستخدام أجهزة الاستشعار الكمومية لقياس المجال المغناطيسي للأرض للملاحة. باستخدام التأثيرات الكمومية في الألماس، يمكننا اكتشاف المجال المغناطيسي للأرض في الوقت الفعلي ومقارنة القياسات بخرائط المجال المغناطيسي الموجودة مسبقًا، ما يوفر بديلًا مرنًا للملاحة عبر الأقمار الصناعية مثل نظام تحديد المواقع العالمي.

لا تتأثر الإشارات المغناطيسية بالتشويش وتعمل تحت الماء، ما يقدم نظامًا احتياطيًا واعدًا.
<h3>مستقبل الملاحة</h3>
سيدمج مستقبل الملاحة أجهزة الاستشعار الكمومية لتعزيز دقة الموقع بواسطة المجالات المغناطيسية والجاذبية للأرض، وتحسين التوجيه بواسطة الجيروسكوبات الكمومية، وتمكين توقيت متفوق بواسطة الساعات الذرية المدمجة وأنظمة قياس الوقت المترابطة.

تَعِد هذه التقنيات بتكملة الملاحة التقليدية القائمة على الأقمار الصناعية، وفي بعض الحالات، توفير بدائل لها.

جعل الملاحة الكمومية حقيقة عملية يمثل تحديًا كبيرًا، رغم إمكاناتها الواضحة. يعمل الباحثون والشركات في جميع أنحاء العالم على تحسين هذه التقنيات، مع بذل جهود كبيرة في الأوساط الأكاديمية والمختبرات الحكومية والصناعة.

تعمل الشركات الناشئة واللاعبون الكبار على تطوير نماذج أولية من مقاييس التسارع الكمومية والجيروسكوبات، لكن معظمها ما زال في مراحل الاختبار المبكرة أو التطبيقات المتخصصة.

تشمل العقبات الرئيسية تقليل حجم ومتطلبات الطاقة لأجهزة الاستشعار الكمومية، وتحسين استقرارها خارج إعدادات المختبر الخاضعة للرقابة، ودمجها في أنظمة الملاحة الحالية.

تمثل التكلفة حاجزًا آخر، فالأجهزة الكمومية اليوم باهظة الثمن ومعقدة، ما يعني أن التبني واسع النطاق ما زال على بُعد سنوات.

إذا تغلبنا على هذه التحديات، قد تُغير الملاحة الكمومية الحياة اليومية بطرق خفية لكنها عميقة. مع أن الملاحة الكمومية لن تستبدل نظام تحديد المواقع العالمي بين عشية وضحاها، فإنها قد تصبح جزءًا أساسيًا من البنية التحتية التي تحافظ على حركة العالم.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%a7%d9%84%d9%86%d8%b3%d8%a8%d9%8a%d8%a9-%d9%86%d8%b8%d8%b1%d9%8a%d8%a9-%d8%a7%d9%84%d9%83%d9%85/">نظرية جديدة قد تحلّ التناقض بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%ad%d8%a7%d9%84%d8%a9-%d8%a8%d9%88%d8%b2-%d8%a7%d9%84%d8%b3%d8%a7%d8%a6%d9%84%d8%a9/">فيزيائيون يكشفون طورًا جديدًا من المادة مختبئًا في عالم ميكانيكا الكم</a>

ترجمة: إلياس الونيسي

تدقيق: أكرم محيي الدين

<a href="https://www.sciencealert.com/this-new-quantum-tech-could-revolutionize-how-we-navigate-the-world">المصدر</a>

الملاحة الكمومية: تقنية جديدة قد تغير طرق السفر عبر العالم!

RcHSZGn5vSiZbMNnAvDpxD

تمتلك قوة الفضاء الأمريكية طائرة فضائية آلية قابلة لإعادة الاستخدام تُعرف باسم X-37B، وهي تشبه مكوكًا فضائيًا مصغرًا، إذ يبلغ طولها أقل من 9 أمتار وطول جناحيها 4.5 متر، وهي مركبة غير مأهولة مصممة للمهام طويلة المدى في مدار الأرض المنخفض.

تقلع المركبة عموديًا على متن صاروخ، وتهبط أفقيًا مثل الطائرات التقليدية، وتعمل منصة اختبار للتقنيات والتجارب الجديدة التي يمكن إعادتها إلى الأرض لتحليلها.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/space_plane_space_force_642.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-148744" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/space_plane_space_force_642.jpg" alt="شوهدت طائرة X-37B الفضائية التابعة لقوة الفضاء الأمريكية بعد وقت قصير من هبوطها في مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا في 12 نوفمبر 2022، منهيةً بذلك مهمة OTV-6." width="642" height="383" /></a>

كان تطوير هذه الطائرة جهدًا مشتركًا بين كل من ناسا وبوينغ ووزارة الدفاع الأمريكية. وقد صممتها في الأصل ناسا في أواخر التسعينيات لاستكشاف تقنيات الطائرات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام، ولكنها انتقلت إلى سلاح الجو الأمريكي في عام 2004 لأغراض عسكرية.

وما تزال تفاصيل مهمة X-37B سرية، لكن قوة الفضاء تقول إن تجاربها تتعلق بأنظمة التوجيه المتقدمة، ومواد الحماية الحرارية، والعمليات المدارية المستقلة، وحمولات متنوعة لصالح وزارة الدفاع وناسا.

أكملت X-37B حتى الآن سبع مهام ناجحة منذ أول إطلاق لها في عام 2010، إذ زادت بذلك مدة مهمتها مع كل رحلة وأظهرت تنوعا مذهلا في تطوير التكنولوجيا. وكان هبوط X-37B في قاعدة فاندنبرغ الفضائية في كاليفورنيا يظهر قدرتها على الانطلاق بسرعة واستعادة الأنظمة من مواقع مختلفة.

تُمثّل هذه المهمة السابعة أيضًا أول مرة تُطلق فيها على متن صاروخ سبيس إكس فالكون هيفي إلى مدار بيضاوي جدًا. ومن المثير للإعجاب أن لصاروخ فالكون القدرة على إطلاق عشر طائرات X-37B دفعة واحدة!

أُطلقت في هذه المهمة طائرة واحدة فقط، وتضمنت العديد من الاختبارات والتجارب لإظهار قدراتها المتقدمة على المناورة، وتعزيز فهم المجال الفضائي باستخدام تقنية الوعي بالمجال الفضائي، وذلك بعد أن أثبتت قدرتها على الكبح الجوي باستخدام مقاومة الغلاف الجوي على مدارات متعددة لضبط المدار بأقل استهلاك للوقود.

يعني ذلك أن الطائرة الفضائية قادرة على اكتشاف الأجسام في الفضاء وتتبعها، ما يجعلها مفيدة لرصد الأقمار الصناعية ومراقبتها، ورصد الحطام الفضائي، وتحديد التهديدات المحتملة للأجسام الأخرى في المدار.

إن الوعي بمجال الفضاء والتقنيات التي تمكن هذه القدرة، تعزز من فهم القوات الجوية الأمريكية لبيئة الفضاء، وهو أمر حيوي للعمل في منطقة فضائية تزداد ازدحامًا.

بعد أداء مناورة الكبح الجوي لدخول مدار أرضي منخفض، أنجزت المهمة أهدافها وعادت بسلام إلى الأرض. أشاد المقدم بلين ستيوارت بإنجازات المهمة السابعة، مُسلطًا الضوء على مساهماتها في تطوير برنامج X-37B.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/الحقائق-الست-عن-طائرة-الفضاء-العسكرية/">الحقائق الست عن طائرة الفضاء العسكرية الأمريكية</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/مركبة-دريم-تشيسر/">بعد عقود من الحلم! أول طائرة ركاب فضائية أصبحت جاهزة تقريبًا</a>

ترجمة: إلياس الونيسي

تدقيق: باسل حميدي

مراجعة: محمد حسان عجك

<a href="https://www.sciencealert.com/space-forces-secret-plane-returns-after-more-than-a-year-in-orbit/">المصدر</a>

إلياس الونيسي

الأعمال

رقم قياسي جديد: مفاعل يتجاوز مرحلة حاسمة في تحقيق الاندماج النووي

محرك الهيدروجين التجريبي التابع لناسا يسهم في تقليص الانبعاثات!

الملاحة الكمومية: تقنية جديدة قد تغير طرق السفر عبر العالم!

عادت الطائرة الأمريكية التابعة لقوة الفضاء الأمريكية بعد عام من الدوران حول الأرض في مهمة سرية