تفریح و هیجان در هواپیماهای مافوق صوت

 ناسا در نظر دارد در راستای ایجاد انقلابی گسترده در زمینه طراحی و ساخت سیستم‌های نوین هوانوردی، هواپیماهایی طراحی کند که در مقایسه با هواپیماهای شناخته شده 777 تا 40 درصد سوخت کمتری مصرف می‌کنند. این مهم تا سال 2020 باید تحقق پیدا کند و جالب این است که تا سال 2030 این کاهش مصرف سوخت باید به رقم خیره‌کننده 70 درصد برسد. این رویه در حالی مورد نظر قرار گرفته است که محققان می‌خواهند پرواز با سیستم‌های هوانوردی آینده را بیشتر به یک سرگرمی جذاب تبدیل کنند تا صرفا یک هیجان چند ساعته! از این رو به نظر می‌رسد در 2 دهه آینده حتی سیستم‌های هوایی با تغییرات شگرفی همراه شده و حقیقت در یک چشم به هم زدن مسافر‌ان را در گوشه و کنار جهان جابه‌جا کنند. در سال‌های آتی و با هدف دستیابی به سیستم‌های سریع پروازی و مسافرتی، چنین سازه‌هایی با دگرگونی‌های ساختاری زیادی همراه می‌شوند تا آنجا که گفته می‌شود هواپیماهای تجاری مافوق سرعت آینده بی‌شباهت به بمب‌افکن‌های پهن پیکر نبوده و دیگر اثری از ساختار کشیده و خودکاری شکل آنها نخواهد بود! این هواپیما با کاربردهای چند منظوره، از یک هواپیمای عادی گرفته تا سالن سینما و تئاتر جای خود را در میان میلیون‌ها مسافر پیدا می‌کنند. بیش از یک دهه است که دیگر اثری از کنکوردها در هیج جا دیده نشده است. مسافران شرکت‌های مختلف هواپیمایی که حداقل یک بار با این هواپیما تجربه پرواز را داشته‌اند، آن را به عنوان یکی از هیجان برانگیزترین لحظات عمر خود می‌دانند و اکنون قرار است بار دیگر این تجربه لذت‌بخش تکرار شود، البته این بار استفاده از فناوری‌های برتر و نگرش جدید دانشمندان و طراحان در ارائه مدل‌های بسیار مقرون به صرفه‌تر نویدبخش ساخت هواپیماهایی است که نه‌تنها فراتر از سرعت صوت به پرواز در آمده، بلکه سر و صدای بسیار کمتر و مصرف سوخت با راندمان مناسب‌تری خواهند داشت. اکنون این پرسش اساسی مطرح می‌شود که کنکوردهای به مراتب بهتری در راه هستند؟

سه نسل بعدی هواپیماها در راه هستند

زمستان گذشته یعنی تنها چند ماه پیش بود که ناسا در قراردادی به ارزش 3/12 میلیون دلار با شرکتهای بوئینگ، لاکهید مارتین و چند شرکت دیگر، آغاز پروژه طراحی و ساخت نسل جدیدی از هواپیماها موسوم به3N+ را اعلام کرد. این نسل از هواپیماها سه نسل از هواپیماهای فعلی جلوتر هستند و بی‌شک در آسمان سال‌های آینده زمین به پرواز در خواهند آمد. این طرح جدید تفاوت‌های زیادی با ساختار فعلی و سه گوش هواپیماها دارد. تونی استرایزر از مهندسان ناسا در برنامه هوانوردی بنیادین این آژانس فضایی می‌گوید: این تنها شانس ما به حساب می‌آید. ما فکر می‌کنیم با استفاده از این ساختار جدید می‌توانیم به اهداف خود در زمینه کاهش چشمگیر مصرف سوخت و سر و صدای زیاد هواپیماها دست پیدا کنیم. به نظر می‌رسد ایده استفاده از این هواپیماها تا سال 2020 و با توجه به پیشرفت‌های فناورانه‌ای که در زمینه تونل‌های آزمایش باد صورت گرفته است، چندان دور از ذهن نباشد. این هواپیما بیشتر از آن که شبیه هواپیماهای فعلی باشد، پهن‌تر بوده و در قسمت فضای داخلی نیز با تغییرات گسترده‌ای همراه خواهد بود. در حقیقت زمانی که مسافر برای تنوع و تفریح در ردیف میان صندلی هواپیما شروع به راه رفتن می‌کند، همواره خود را در یک سینمای بسیار بزرگ تصور می‌کند که ممکن است تا پایان پرواز چندین ساعته خود نیز نتواند تمامی صندلی‌ها و مسافران را رویت کند!

موتورها: در چنین ساختار فوق مدرنی و با هدف دستیابی به راندمان عالی مصرف سوخت و کاهش سر و صدا، نصب موتورها در قسمت بالایی هواپیما ایده‌ای موثر به نظر می‌رسد. این موتورها در قسمت فوقانی هواپیما و در قسمت مرکزی آن نصب می‌شوند تا بیشترین راندمان پروازی را رقم بزنند. البته تنها چالشی که فراروی محققان در زمینه این ابتکارورزی است، تخمین دقیق این موضوع است که چگونه می‌توان میزان مقاومت هوا در برابر هواپیما را در این مدل جدید برآورد کرد. از سوی دیگر موادی که در ساخت بدنه این موتورها به کار گرفته خواهند شد، نسل برتری از مواد هستند که نه تنها وزن بسیار کمتری داشته، بلکه از ضریب مقاومت بسیار بهتری در مقایسه با مواد فعلی در برابر جریان بسیار شدید هوا برخوردارند. این عوامل در کنار یکدیگر موجب می‌شوند تا هواپیمایی که ساخته می‌شود، عمر طولانی‌تری داشته و در عین حال هزینه‌های کمتری برای تعمیر و نگهداری آن صرف شود و این دقیقا مشکلی است که درخصوص هواپیماهای کنکورد وجود داشته است.

کابین مسافران: استفاده از ساختار خمیده و در شکسته در قسمت نوک بالها این امکان منحصربه‌فرد را فراهم می‌کند تا در مسافرت‌های طولانی بتوان کابین مسافران را به سالن مجهز آمفی تئاتر تبدیل کرد. ردیف‌های عریض و پهن حرکت جابجایی مسافران را خوشایندتر و راحت‌تر خواهد کرد و البته گرچه در این حالت پنجره‌های کمتری در بدنه نصب خواهد شد، با این حال دکوراسیون منحصربه‌فرد داخل هواپیما و فضای بسیار بازتر آن این نقصان را جبران خواهد کرد.

مهندسان ناسا به این نوع بال‌ها، بال‌های آمیخته می‌گویند و به گفته تونی استرایزر، سالهای طولانی است که به آنها توجه جدی می‌شود. اما همواره به واسطه نبود فناوری مدرن برای طراحی و ساخت دم‌های پیشرفته ویژه هواپیما که بتوانند پایداری لازم را برای آن همراه داشته باشند، این ایده تنها در حد حرف و برنامه باقی‌مانده است.

در کنار ارائه چنین طرح‌های خلاقانه‌ای، در سال‌های اخیر به مقوله طراحی و ساخت سیستم‌های پروازی دوست دار محیط زیست نیز توجه مهمی شده است. در حال حاضر و برای چشم‌اندازی 20 ساله، 3 نوع راه‌حل کلی ارائه شده است که با تکیه بر آنها مــی‌تـوان بـه دسـتـیـابـی بـه چـنـیـن اسـتـانـداردهـایـی خوش‌بین بود.

بازیافت هواپیماها ممکن می‌شود

در حال حاضر صنایع هواپیمایی جهان این پیش‌بینی را می‌کند که تا سال 2023 بیش از 4 هزار هواپیما را بازنشسته کند. اما تنها کافی است که برای چند ثانیه چشمان خود را بسته و انبوه زباله‌هایی را متصور شویم که در بیابان‌ها و حتی نواحی جنگلی از بابت انهدام آنها بر جای می‌ماند. این نگرانی شرکت‌هایی نظیر بوئینگ و ایرباس را بر آن داشته است تا روی طرح‌هایی کار کنند که نتیجه نهایی آنها ساخت هواپیماهایی است که تا 85 درصد آنها قابل بازیافت خواهد بود. این بخش‌ها از تایرها و باتری‌ها گرفته تا مایعات هیدرولیک و فیبرهای کربنی به کار رفته در ساختار کلی آنها به شمار می‌آیند. در صورتی که چنین ایده‌ای جامه عمل بپوشد، نگرانی‌های فعلی درخصوص خلاص شدن از شر زباله‌های چند میلیون تنی بر جای مانده از هواپیماهای مستعمل به تدریج از بین خواهند رفت.

استفاده از دانه‌‌های روغنی به عنوان سوخت

این یک ایده استثنایی است. در حقیقت برای عملی کردن آن دانشمندان باید شجاعت زیادی به خرج دهند. برخی می‌گویند توسعه کاربردی دانه‌های روغنی از آشپرخانه‌ها تا موتور هواپیماهای فوق‌مدرن آینده نیاز به چیزی فراتر از یک شجاعت عادی دارد. در این زمینه شرکت‌های مختلف نظیر روغن‌های پایدار مونتانا در حال فعالیت هستند. محققان این شرکت از چند سال پیش تحقیقات گسترده را در زمینه پرورش گیاهانی آغاز کرده‌اند که دانه‌هایی مشابه دانه‌های روغنی کانولا تولید می‌کنند. نکته مهم این است که فناوری تبدیل این روغن به سوخت جت هواپیماها در آستانه تکمیل است و صدالبته خبر بسیار خوشحال‌کننده‌ای به حساب می‌آید. مهم‌تر آن که بذر این دانه‌ها را می‌توان در زمینه‌های آماده شده برای کاشت گندم پرورش داد تا با سرعتی قابل توجه رشد کرده و سریعا راهی کارخانه‌های فرآوری شوند.

تولید سوخت‌های مشتق از جلبک

ژانویه گذشته بود که برای نخستین بار استفاده از سوخت تولید شده از جلبک در یک هواپیما مورد آزمایش قرار گرفت. آن آزمایش با موفقیت انجام شده تا صنعت هوانوردی جهان شاهد نقطه عطف جدیدی در تاریخ خود باشد. این سوخت همراه سوخت جت در باک هواپیمای 737 ریخته شد و برای 90 دقیقه نیز بدون هیچ گونه مشکلی پرواز کرد. اکنون به نظر می‌رسد همه چیز بر وفق مراد محققان باشد. تنها نکته، کاهش هزینه‌هاست که باید فکری اساسی برای کاهش هزینه 100 به 2 دلاری تولید هر گالن از این نوع سوخت گیاهی کرد. جلبک‌های دریایی سال‌های طولانی است که به عنوان یک منبع سوختی پاک و ارزشمند شناخته شده‌اند، اما تاکنون بحث جدی درباره استفاده از آنها در تولید سوخت جت و مورد نیاز هواپیماها به میان نیامده است.

سال 2020 آماده مسافرت‌های مافوق صوت باشید

محققان صنعت هوانوردی جهان توصیه می‌کنند مردم نباید تحت تاثیر وضعیت رکود فعلی این صنعت قرار گیرند. باور جدی آنها بر این است که تا چند دهه آینده پروازهای مافوق صوت نظیر پرواز کنکوردها بار دیگر احیا خواهد شد. تا سال 2015 یعنی 12 سال پس از آخرین پرواز کنکورد، محققان شرکت لاکهید مارتین سیستم حمل و نقل مافوق صوتی را تکمیل می‌کنند که با اهداف تجاری ارائه شده و می‌تواند فاصله شیکاگو تا پاریس را تنها در 4 ساعت طی کند.

اما طرح‌های دیگری نیز فراتر از این پروژه در دست بررسی است. Spaceliner پروژه‌ای است که هم‌اکنون از سوی محققان آژانس فضایی آلمان در دست بررسی است. ایـن پروژه که از سوی کمیسیون اروپا مورد حمایت‌های جدی قرار گرفته است، هواپیمایی است که با قابلیت خیره‌کننده پرواز با سرعت 14 هزار مایل بر ساعت و حمل 50 مسافر، فاصله نیویورک تا سیدنی را تنها در کمتر از 90 دقـیـقـه طـی مـی‌کـنـد کـه الـبـتـه ایـن مـسـیر از محدوده‌ای به نام فضا می‌گذرد! عقیده بر این اسـت کـه ایـن هواپیما می‌تواند به عنوان نسل اصلاح‌یافته و مدرن‌تر شاتل‌های فضایی در نظر گرفته شود که در آستانه بازنشستگی همیشگی قرار دارند. این یک هواپیمای فوق‌مدرن است که در دو مرحله پرواز می‌کند. مارتین شیپل از محققان این پروژه می‌گوید: درباره چیز غیرعادی و فرازمینی صحبت نمی‌کنیم. ما در حال استفاده از ایده‌های قابل لمسی هستیم که با بهره‌گیری از آنها سفرهای هوایی را مقرون به صرفه‌تر کنیم. پیش‌بینی می‌شود که این هواپیما حتی از شاتل‌های فضایی نیز ایمن‌تر باشد. از آن گذشته قیمت بلیت آن نه 20 یا 25 میلیون دلار، بلکه تنها کمی بیشتر از بلیت درجه یک هواپیماهای فعلی خواهد بود. این چشم‌انداز در حالی ارائه می‌شود که دنیا با بحران بی‌سابقه افتصادی دست و پنجه نرم می‌کند، با این حال اگر رضایت خاطر مسافران هوایی فراهم شود می‌توان به آینده آن امیدوار بود.

راکت‌ها: هواپیمای Spaceliner با استفاده از راکـتـی بـه پـرواز درمـی‌آیـد کـه تـنـهـا از رانشگر هـیـدروژن ــ اکـسیژنی بهره‌گیری می‌شود. این رانشگر قابلیت 25 پرواز را دارد که در نوع خود یک امتیاز عالی به حساب می‌آید. پس از جدا شدن از هواپیما، موتور راکت در هوا سر خورده و بدون هیچ آسیبی روی زمین فرود می‌آید تا در آینده نیز مورد استفاده قرار گیرد. گفته می‌شود نصب مجدد راکت‌ها روی این هواپیما و آماده کردن آن برای پرواز بعدی تنها بین 24 تا 72 ساعت انجام می‌شود.

بلند شدن از زمین: تنها 7 دقیقه کافی است. در این فاصله زمانی هواپیمایSpaceliner خود را به مـرز پایینی زمین و فضا می‌رساند و این یعنی 62 مایل فاصله از زمین. در حداکثر ارتفاع این هواپیما می‌تواند با سرعت حتی بیشتر از 14 هزار مایل بر ساعت حرکت کند و این تقریبا همان سرعتی است که فضانوردان در شاتل‌های فضایی نیز آن را تجربه می‌کنند. از آن گذشته پرواز در چنین ارتفاعی به معنای آن است که مردم عادی متوجه چیزی در بالای سر خود نمی‌شوند و در حقیقت خبر ندارند که در آن بالاها، سیستم حمل و نقل هوایی با سرعت بیش از 14 هزار مایل بر ساعت در حال پرواز است.

موتور: شاتل‌های فضایی ترکیبی از فناوری موتورهای مختلفی است: 3 موتور اکسیژن ــ هیدروژنی در بدنه به اضافه بالابرنده‌های سوخت جامد. سوخت جامد تا 10 برابر سوخت مایع اکسیژن ــ هیدروژن قیمت دارد بـا ایـن حـال کـاربـرد آنها را نمی‌توان نادیده گرفت، اما خبر خوشحال‌کننده این است که هواپیمایSpaceliner نیاز چندانی به رانشگرها ندارد و از این رو می‌توان مدعی شد که با هزینه کمتری به پرواز درمی‌آیند. در کل این هواپیما در مقایسه با شاتل‌های فضایی که دارای 3 موتور هستند، تنها دو موتور خواهد داشت.

سیستم سرمایش: پرواز با سرعتی فراتر از صوت نتیجه‌ای جز گداخته کردن بدنه هواپیما نخواهد داشت. این حرارت تا آنجا زیاد است که به 5400 درجه فارنهایت نیز خواهد رسید. پس راه‌حل چیست؟ برای خنک ساختن بدنه هواپیما، مهندسان آژانس فضانوردی آلمان کاشی‌های منفذداری ساخته‌اند که در دل آنها آب تبخیر می‌شود. نتیجه استفاده از این کاشی‌ها موجب می‌شود که هواپیما حین پرواز گداخته نشود. البته محققان این آژانس فضانوردی هم‌اکنون جنبه‌های زیست‌محیطی استفاده از آن را نیز مورد بررسی قرار می‌دهند و در نظر دارند تا نوع قابل بازیافت یا استفاده مجدد آنها را نیز تولید کنند. این هواپیماها تنها بخشی از تلاش‌های جدید دانشمندان برای ساخت دوباره هواپیماهای مافوق صوت به شمار می‌آیند. بسیاری از مسافران هوایی بیش از 10 سال است که منتظر تجربه پرواز در آسـمـان بـا سـیـسـتـمـی مـشـابـه کـنـکورد هستند. کنکوردها گرچه مسافران را با سرعتی فراتر از سرعت صوت در آسمان‌ها جابه‌جا می‌کردند، اما از حیث هزینه و مصرف سوخت و در کل تعمیر و نگهداری، تقریبا غیرمقرون به‌صرفه بودند و اکنون دانشمندان با استفاده از آن تجربه ارزشمند به دنبال تکرار آن افسانه هستند.

ناسا در آغاز پروژه طراحی و ساخت نسل جدیدی از هواپیماها موسوم به 3 +N را اعلام کرده‌است. به نظر می‌رسد ایده استفاده از این هواپیماها تا سال 2020 و با توجه به پیشرفت‌های فناورانه‌ای که در زمینه تونل‌های آزمایش باد صورت گرفته است، چندان دور از ذهن نباشد. این هواپیما بیشتر از آن که شبیه هواپیماهای فعلی باشد، پهن‌تر بوده و در قسمت فضای داخلی نیز با تغییرات گسترده‌ای همراه خواهد بود. در حقیقت زمانی که مسافر برای تنوع و تفریح در ردیف میان صندلی هواپیما شروع به راه رفتن می‌کند، همواره خود را در یک سینمای بسیار بزرگ تصور می‌کند که ممکن است تا پایان پرواز چندین ساعته خود نیز نتواند تمامی صندلی‌ها و مسافران را رویت کند!

Spaceliner پروژه‌ای است که هم‌اکنون از سوی محققان آژانس فضایی آلمان در دست بررسی است. این پروژه که از سوی کمیسیون اروپا مورد حمایت‌های جدی قرار گرفته است، هواپیمایی است که با قابلیت خیره‌کننده پرواز با سرعت 14 هزار مایل بر ساعت و حمل 50 مسافر، فاصله نیویورک تا سیدنی را تنها در کمتر از 90 دقیقه طی می‌کند که البته این مسیر از محدوده‌ای به نام فضا می‌گذرد!

مهدی کیا