گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
گداخت هسته‌ای دسترسی فوق العاده طولانی مدت و پیوسته به حجم بالایی از انرژی را فراهم کرده که می‌تواند وسایل گوناگونی را به کار اندازد. جنگنده گداخت هسته ای لاکهید مارتین که طرح آن اخیرا ثبت شده است نیز یکی از این وسایل است که در آینده شاهدش خواهیم بود.
لاکهید مارتین
کمپانی هوافضا، امنیتی و دفاعی آمریکایی لاکهید مارتین (Lockheed Martin) اخیرا طرح جنگنده گداخت هسته ای خود را ثبت کرده است که از فرایندی موسوم به گداخت هسته‌ای (یا همجوشی هسته‌ای) برای بدست آوردن انرژی مورد نیاز خود استفاده می‌کند. در ابتدا به صورت مختصر اشاره‌ای به این فرایند می‌کنیم.
همجوشی هسته‌ای
گداخت هسته‌ای دقیقا همان اتفاقی است که در خورشید رخ می‌دهد و انرژی آن را فراهم می‌کند. گداخت هسته‌ای عملی عکس شکافت هسته‌ای است. در شکافت هسته‌ای با شکاندن اتم‌های سنگین همچون اورانیوم و پلوتونیوم به اتم‌های سبک‌تر مانند باریم و کریپتون، به حجم بالایی از انرژی دست پیدا می‌کنیم. اما در گداخت هسته‌ای کاری کاملا برعکس انجام داده و با داغ کردن اتم‌های گازی کاری می‌کنیم که اتم‌های سبک همچون ایزوتوپ‌های تریتیوم و دوتریوم، از هم پاشیده و تبدیل به الکترون و یون شوند. سپس بر اثر افزایش دما، یون‌ها بر نیروی دافعه بین خود غلبه کرده و با یکدیگر همجوش شده یا به عبارتی باهم ترکیب و به یک اتم سنگین‌تر همچون هلیوم تبدیل می‌شوند. این عمل انرژی بسیار بالای آزاد می‌کند که میلیون‌ها بار بیشتر از انرژی آزاد شده ناشی از فرایندهای شیمیایی، همچون سوختن یک سوخت فسیلی، است. جالب است بدانید که یک لیتر آب دوتریوم مورد نیاز برای آزاد سازی انرژی‌ای معادل 900 لیتر گازوئیل را دارد!
گداخت هسته‌ای فرایندی بسیار مشکل است، زیرا هسته اتم‌ها تمایلی به همجوشی با یکدیگر ندارند. رفتارهای عجیب پلاسما در دمای بسیار بالای ناشی از فرایند و موارد بسیار دیگری سبب می‌شوند تا گداخت هسته‌ای یک فرایند بسیار سخت باشد. از مزایای همجوشی هسته‌ای نیز این است که به کمک آن می‌توان به یک منبع نامحدود از انرژی دست یافت که البته ضمن داشتن سختی، هنگام استفاده نهایی بسیار ارزان قیمت بوده و به عنوان یک منبع انرژی پاک و ایمن، هیچ خطر محیطی برای محیط زیست و انسان‌ها ندارد. لاکهید مارتین به عنوان بزرگترین کمپانی دفاعی دنیا، با ثبت طرح جنگنده گداخت هسته ای خود می‌تواند یک انقلاب بزرگ در زمینه نظامی و همچنین حمل و نقل ایجاد کند.
B-52
تاکنون مقدار سوخت قابل حمل یکی از محدودیت‌های هر هواگردی و به ویژه هواگردهای رزمی بوده و این پرندگان آهنین همواره به دلیل محدودیت سوخت قابل حمل خود، دارای برد محدودی هستند. البته یک راهکار سوخت‌گیری هوایی است؛ برای نمونه یک بمب افکن راهبردی آمریکایی B-52 استراتوفورترس (Stratofortress) دارای برد گذری 14200 کیلومتر است و با یکبار سوخت‌گیری هوایی، می‌تواند تا وقتی که خدمه آن توان داشته باشند به پرواز ادامه دهد. بهبود آیرودینامیک هواپیما، پیکربندی‌های گوناگون همچون استفاده از بال‌های دراز و صاف و همچنین ساخت موتورهایی با بازدهی بالا و مصرف سوخت پایین نیز راهکارهایی هستند که سازندگان به کار می‌گیرند.
با این حال تمام این هواگردها از سوخت استفاده می‌کنند و خواه‌ناخواه ناچار به سوخت‌گیری دوباره هستند. در جنگنده‌ها این محدودیت بیشتر است. این هواپیماها باید سبک و چالاک باشند، پس نمی‌توانند ابعادی مشابه یک بمب افکن داشته و اندازه آن سوخت حمل کنند. همچنین جنگنده باید از طراحی ظاهری و آیرودینامیکی‌ای بهره ببرد که بیشتر چالاکی را برای آن رقم بزند و کمترین سطح مقطع راداری را داشته باشد. پس استفاده از راهکارهایی همچون پیکربندی بال‌های صاف و دراز نیز در جنگنده‌ها ممکن نیست. سرعت نیز یکی دیگر از مهم‌ترین اصل‌های یک جنگنده است. پس موتور این هواپیماها هرقدر هم که مصرف سوختش بهینه باشد، باز مجبور است برای دستیابی به سرعت بالا سوخت زیادی مصرف کند.
F-35I
چندی پیش خبری دروغین در یکی از روزنامه‌های کویتی چاپ شد که در آن اظهار شده بود جنگنده‌های چندمنظوره پنهانکار و رادارگریز نسل 5 آمریکایی F-35I ادیر (Adir) نیروی هوایی اسرائیل وارد حریم هوایی ایران شده و تا اصفهان نیز پیش رفته‌‌اند! این خبر شدیدا مضحک و غیرمنطقی است. حتی با چشم‌پوشی از همه موارد دیگر، باز باید گفت این جنگنده برد لازم برای ورود به حریم هوایی ایران، پیشروی تا اصفهان، انجام ماموریت شناسایی و برگشتن از همان مسیر و در نهایت خروج از آسمان ایران را ندارد. این جنگنده پیشرفته‌ترین، قدرتمندترین و بهینه‌ترین موتور جت را در میان تمام جنگنده‌های شرقی و غربی ساخته شده تا به امروز دارد، با این حال محدودیت حمل سوخت نیز گریبان‌گیر پیشرفته‌ترین جنگنده تاریخ است و به آن اجازه پرواز در این مسیر طولانی را بدون سوخت‌گیری هوایی نمی‌دهد.
سوخت گیری جنگنده برتری هوایی پنهانکار و نسل 5 آمریکایی F-22 رپتور از هواپیمای سوخت رسان KC-135 استراتوتانکر
البته لازم به ذکر است که سوخت‌گیری هوایی نیز خود محدودیت‌هایی دارد. هواپیماهای سوخت‌رسان فعلی پنهانکار و رادارگریز نبوده و تنها یک هدف بسیار بزرگ، کند و فاقد توان مانور هستند. به عبارتی این هواپیما بدون داشتن جنگنده محافظ کاملا آسیب پذیر و یک هدف آسان است. پس امکان سوخت‌رسانی هوایی در هر آسمانی وجود ندارد و جنگنده‌ها معمولا پیش از ورود به حریم هوایی غیر امن سوخت‌گیری خود را انجام می‌دهند. این مورد نیز یک عامل محدودکننده دیگر برای سوخت‌گیری مجدد جنگنده‌هاست.
در اینجا جنگنده گداخت هسته ای لاکهید مارتین کاملا جریان بازی را عوض می‌کند. به لطف بهره‌گیری از فناوری همجوشی هسته‌ای، دیگر محدودیت حمل سوخت از پیش روی برداشته شده و با هواپیمایی روبرو هستیم که بدون نیاز به سوخت‌گیری هوایی، برد پروازی نامحدود دارد! در طرح جنگنده گداخت هسته ای ثبت شده از سوی لاکهید مارتین شاهد یک راکتور گداخت هسته‌ای با ابعاد بسیار کوچک هستیم که می‌توان آن را درون یک جنگنده جای داد.
البته ایده استفاده از پیشران هسته‌ای در هواپیما جدید نیست. در دهه 1950 ایالات متحده آمریکا ساخت هواپیمایی با پیشران اتمی را آغاز کرد که چگونگی آغاز پروژه آن داستان جالبی دارد. در اواخر آن دهه شایعه‌ای پخش شد که در آن ادعا می‌شد اتحاد جماهیر سوسیالیتسی شوروی موفق به آزمایش یک بمب افکن با پیشران اتمی شده است! همین شایعه کافی بود تا مقامات بالارده نظامی در پنتاگون را نگران کرده و سریعا دستور ساخت یک بمب افکن با پشران اتمی را صادر کنند که بتواند چندین ماه به صورت پیوسته پرواز کند و در صورت بروز جنگ هسته‌ای، در آماده باش و مشغول پرواز بوده و به سرعت به سمت شوروی عازم شوند تا مسکو و دیگر شهرهای و مراکز مهم سیاسی، اقتصادی و نظامی شوروی را بمباران اتمی کنند.
NB-36H کروسیدر
حاصل آن بمب افکن NB-36H کروسیدر (Crusader: به معنی جنگجوی صلیبی) ساخت کمپانی هوافضا و دفاعی آمریکایی کانویر (Convair) بود. البته در نهایت مشخص شد آن خبر تنها یک شایعه بوده و روس‌ها توان فنی و دانش لازم و همچنین بودجه کافی برای رسیدن به فناوری آن را ندارند. همچنین مشخص شد بمب افکن NB-36H بسیار خطرناک است و ضمن اینکه از خود یک ردی از آلودگی رادیواکتیو بر جای می‌گذارد، در صورت سقوط نیز یک فاجعه زیست محیطی پدید خواهد آورد و آلودگی رادیواکتور تا چندین کیلومتر پیرامون ناحیه سقوط را در بر می‌گیرد. پس پروژه کروسیدر لغو شد.
یک حسن دیگر جنگنده گداخت هسته ای این است که در صورت سقوط و انفجار، خطری برای میحط زیست ندارد. چرا که در همجوشی هسته‌ای دیگر از اتم‌های سنگین رادیواکتیو استفاده نمی‌شود و خبری از پرتوهای مرگبار رادیواکتیو همچون پرتو گاما نیست. اسناد غیرمحرمانه ثبت این جنگنده گداخت هسته ای اولین بار توسط استفان تریمبل، از محققان و خبرنگاران نظامی و رئیس شعبه آمریکایی از نشریه تخصصی و خبرگزاری انگلیسی فلایت گلوبال (Flightglobal)، کشف و توسط لاکهید مارتین تایید شد. البته تنها بخشی از اسناد کلی مجوز انتشار گرفته‌اند و پنتاگون جزیئات و دیگر اسناد را محرمانه اعلام کرده است.
طرح جنگنده گداخت هسته ای در اصل توسط زیرشاخه پژوهشی، تولید، توسعه و آزمایش فناوری‌های فرا پیشرفته هوافضا کمپانی لاکهید مارتین یعنی اسکانک ورکس (Skunk Works) در دست اجراست. بر اساس این اسناد غیرمحرمانه، لاکهید مارتین نه تنها این طرح را ثبت کرده، بلکه ساخت پیش‌نمونه اولیه راکتور آن را نیز به اتمام رسانده و اکنون مشغول آزمایش راکتور همجوشی هسته‌ای کوچک خود در شهر پام‌دیل در ایالت کالیفرنیاست. لازم به ذکر است که راکتور در حال آزمایش فعلی ابعادی مشابه یک کانتیر باربری دارد. این راکتور فعلی برای نصب در ناوهای هواپمابر مناسب است. در اسناد منتشر شده نیز به نظر می‌رسد این راکتور برای نصب روی ابر ناوهای هواپیمابر نیروی دریایی آمریکا نیز در نظر گرفته شده تا جایگزینی برای راکتورهای شکافت هسته‌ای آنان شود.
به گفته دکتر توماس مک‌گوئر، رئیس پروژه گداخت هسته‌ای اسکانک ورکس و دانش آموخه دانشگاه MIT، بر خلاف نمونه بزرگتر که ساخت آن 5 سال طول کشید، ساخت نمونه کوچک قابل نصب روی هواپیمای جنگنده تنها چند ماه زمان نیاز دارد. بر اساس طرح ثبت شده، این راکتور با داشتن 11 کیلوگرم سوخت از ایزوتوپ‌های هیدروژن شامل دوتریوم و تریتیوم می‌تواند بیش از یک سال به صورت بی وقفه کار کند. در طول این یک سال راکتور می‌تواند بیش از 100 مگاوات انرژی آزاد کند که برای روشن کردن 80 هزار خانه برای مدت بیش از یک سال کافیست! راکتور ساخته شده باید بسیار مقاوم باشد که این خود یک چالش دیگر است. چرا که باید بتواند هنگام فرایند همجوشی، گازهای بسیار داغ که به حالت پلاسمای پر انرژی در آمده و چند صد میلیون درجه دما دارند را برای مدت طولانی را تحمل کند!
طرح مربوط به راکتور این هواپیما در سال 2014 ثبت شده و بر اساس گفته‌های اسکانک ورکس، این راکتور پیشرفته تا سال 2019 برای نصب روی هواپیما آماده می شود. البته تاکنون دیرکردهایی در پروژه رخ داده و ممکن است آماده سازی راکتور کمی بیشتر طول بکشد. باید در نظر داشت که رسیدن به این هدف بسیار سخت است. برای درک بهتر سختی این پرژه جالب است بدانید کنسرسیومی به نام ITER متشکل از ایالات متحده آمریکا، روسیه، ژاپن، کره جنوبی، اتحادیه اروپا، هند و چین از سال 2007 مشغول ساخت یک نیروگاه همجوشی هسته‌ای در فرانسه هستند که تا سال 2021 آماده خواهد شد. این پروژه بیش از 50 میلیارد دلار هزینه داشته و راکتور نهایی 23 هزار تن وزن خواهد داشت.
حال لاکهید مارتین باید بتواند یک نمونه بسیار کوچک‌تر از این راکتور را به تنهایی ساخته و روی جنگنده گداخت هسته ای خود نصب کند. البته بیان این نکته نیز خالی از لطف نیست که اسکانک ورکس یک نهاد پژوهشی نظامی بسیار پیشرفته با بودجه بسیار بالایی است و دانش فنی و توان مهندسی آن بسیار جلوتر از آن چیزی است که دیگران و حتی دولت‌ها در اختیار دارند.
هواپیمای ترابری تاکتیکی C-130 در کنار C-5
راکتور نهایی که اسکانک ورکس در نظر دارد می‌تواند انرژی لازم برای پرواز هواپیمایی در ابعاد هواپیمای ترابری راهبردی آمریکایی C-5 گلکسی (Galaxy) را فراهم کند. گلکسی بزرگترین هواپیمای نظامی غربی و همچنین طویل‌ترین هواپیمای نظامی موجود در جهان است که 173.3 تن وزن داشته و می‌تواند 176.5 تن سوخت و بیش از 130 تن بار حمل کند. حال در نظر بگیرید 176.5 تن سوخت تنها به 11 کیلوگرم کاهش پیدا کند. خود در نظر بگیرید که چه میزان به برد و توان حمل بار هواپیما افزوده می‌شود!
و اما نکته جالب اینجاست که لاکهید مارتین این راکتور را برای جنگنده گداخت هسته ای خود توسعه می‌دهد. با نصب راکتور همجوشی هسته‌ای روی جنگنده نه تنها می‌توان آن را برای مدت بسیار طولانی به پرواز در آورد، بلکه می‌توان انرژی مورد نیاز برای سیستم‌های دیگر را نیز فراهم کرد. نسل جدید جنگنده‌های آمریکایی که در دست طراحی و ساخت هستند به توپ‌های لیزری مسلح خواهند بود که با این توپ می‌توانند علاوه بر اهداف زمینی، دریایی و هوایی، حتی موشکی که به سمت هواپیما شلیک می‌شود را نیز هدف قرار داده و نابود کنند. توسعه این توپ‌ها از مدت‌ها پیش آغاز شده و تا سال 2019 آماده می‌شوند. چنین راکتوری می‌تواند انرژی مورد نیاز این توپ را برای شلیک نامحدود فراهم کند و عملا با هواپیمایی روبرو هستیم که سوخت و مهمات آن دست‌کم برای یک سال تمام نمی‌شود.
همچنین داشتن یک منبع انرژی نامحدود می‌تواند به طراحی موتورهایی با قدرت فوق العاده بالا منجر شود که محدودیت سوخت نداشته و این سبب افزایش چشمگیر سرعت به سرعت‌های فراصوت و هایپرسونیک، چالاکی و توان مانور فوق العاده بالا برای جنگنده گداخت هسته ای می‌شود. مورد دیگری که می‌توان به آن اشاره کرد، حضور فناوری‌های فوق پیشرفته پنهانکاری و رادارگریز است. در علم پنهانکاری پدیده‌ای به نام پنهانکاری پلاسمایی داریم که در آن با یونیزه کردن گاز پیرامون جسم و ایجاد محیطی پلاسمایی، می‌توان امواج، همچون امواج رادار، را توسط پلاسما جذب کرده و مانع از بازتاب آنان به سمت رادار شویم؛ در نیتجه جسم از دید رادار پنهان می‌ماند.
فناوری‌های پنهانکاری امروزی معمولا امواج رادار را پراکنده کرده، و یا عبور می‌دهد و یا امواج را درون خود به دام انداخته و از انرژی موج می‌کاهند. بدین ترتیب موج بازگشتی انرژی کمی دارد و نمی‌تواند به سمت رادار بازگردد. با این حال مواد جذب کننده امواج رادرای فعلی که عملیاتی هستند نمی‌توانند امواج را کامل جذب کرده و سطح مقطع راداری صفر را پدید آورند. امواج حتی پس از کاسته شدن از انرژی‌ای که دارند، در فاصله نزدیک قادر به بازگشت به سمت رادار هستند. به همین دلیل است که یک رادار قدرتمند که یک هواپیمای غیر رادارگریز را از فاصله 200 کیلومتری کشف می‌کند، برد کشفش علیه یک هواپیمای رادارگریز به 20 کیلومتر کاهش می‌یابد. زیرا امواج بازگشتی از هواپیمای عادی همچنان انرژی بالایی دارند و می‌توانند مسافت بیشتری را بپیمایند.
اما فناوری پنهانکاری پلاسما می‌تواند این امواج را جذب کرده و مانع از بازگشت آنان به سمت رادار شود و یا سطح مقطع راداری را تقریبا به صفر نزدیک کند. محدودیت اصلی فناوری پنهانکاری پلاسمایی، مصرف انرژی بسیار بالای آن برای یونیزه کردن هوای پیرامون است که به لطف راکتور همجوشی به کار رفته در جنگنده گداخت هسته ای لاکهید مارتین، دیگر محدودیت انرژی برطرف می‌شود. فناوری پنهانکاری پلاسما همچنین علیه جنگ الکترونیک و اخلالگری دشمن نیز برای هواپیما یک مصونیت ایجاد می‌کند و نمی‌گذارد تا امواج مزاحم خللی در کارکرد سیستم‌های الکترونیکی هواپیما ایجاد کنند. البته انرژی مصرفی تنها یک مشکل در مسیر دستیابی به چنین فناوری‌ای است و دانشمندان برای رسیدن به رادارگریزی پلاسمایی به صورت ثابت و پایدار در سرعت‌های بالا، باید مسائل دیگری را نیز برطرف کنند.
اگر این راکتور روی هواپیمای سرنشین دار نصب شود، تنها عامل محدودکننده هواپیما، توان جسمانی انسان است. زیرا هواپیما می‌بایست در نهایت برای رفع نیازهای انسانی همچون نیاز خلبان به مواد غذایی فرود آید. حتی قوی‌ترین انسان‌ها نیز نمی‌توانند مدت طولانی را مشغول پرواز و زیر بار فشار ماموریتی سپری کنند. اما اگر این راکتور روی یک پهپاد نصب شود آنوقت شرایط فرق می‌کند. یک پهپاد رزمی مسلح به توپ لیزری را در نظر بگیرید که از فناوری پنهانکاری پلاسمایی بهره برده و نمی‌توان آن را کشف کرد. جنگ الکترونیک و اخلالگری روی سیستم‌های آن اثر نداشته و حتی در صورتی که کشف شود نیز هر موشکی که به سویش شلیک شود را با سرعت و چالاکی خود جا می‌گذارد و یا با توپ لیزری خود نابود می‌کند. این پهپاد می‌تواند بیش از یک سال در هوا بماند و به دفعات نامحدود با توپ لیزری خود شلیک کند. تصورش نیز وحشتناک است! حال اگر هوش مصنوعی را به آن اضافه کنیم حتی وحشتناک‌تر نیز می‌شود.
طرح موتور گداخت هسته‌ای لیزری بوئینگ
ناگفته نماند دومین غول نظامی دنیا و اصلی‌ترین رقیب لاکهید مارتین، یعنی کمپانی هوافضا، امنیتی و دفاعی آمریکایی بوئینگ (Boeing) و زیر شاخه پژوهشی‌اش موسوم به فانتوم ورکس (Phantom Works؛ این زیرشاخه دقیقا همچون اسکانک ورکسِ لاکهید مارتین است) نیز طرح جنگنده گداخت هسته ای با راکتور همجوشی هسته‌ای لیزری خود را نیز ثبت کرده است.
و اما از موضوع جنگنده گداخت هسته ای و موارد نظامی که صرف نظر کنیم، این راکتور کوچک برای مصارف دیگر نیز کاربرد دارد. هرجا که به انرژی نیاز باشد این راکتور می‌تواند ایفای نقش کند. از راکتور همجوشی هسته‌ای کوچک لاکهید مارتین می‌توان برای برق رسانی به شهرها، نقاط دور افتاده که برق رسانی به آنان سخت است، تامین برق بیمارستان، کارخانه و… استفاده کرد. همچین می‌توان آن را روی کامیون مستقر کرده و در صورت بروز شرایط اضطراری، همچون زمانی که سیل یا زلزله رخ می‌دهد، آنان را به منطقه اعزام و برای تامین برق ناحیه از آن استفاده کرد.
این راکتور می‌تواند حمل و نقل را نیز دستخوش تغییر قرار داده و در خودروها، کشتی‌ها و هواگردهای نظامی نیز نصب شود. پهپادهای دارای چنین راکتوری می‌توانند به آسانی جایگزین ماهواره‌های مدار پایینی زمین شوند و برای مصارف گوناگون همچون مرزبانی، مقاصد مخابراتی و… به کار روند. همچنین می‌توان از آن در فضاپیماها نیز استفاده کرد و ممکن به کمک این راکتورها، سفر به مریخ ارزن‌تر، سریع‌تر و ممکن‌تر از قبل شود. یک فضاپیما را در نظر بگیرید که به جای چند صد تن سوخت، یک راکتور همجوشی کوچک و مقداری سوخت به همراه داشته باشد. بدین ترتیب از وزن کاسته شده و همچنین فضای بیشتری برای اقلام ضروری دیگر همچون مواد غذایی و بار در دست خواهیم داشت.
از دیگر محاسن فرایند همجوشی هسته‌ای این است بر خلاف زباله‌های رادیواکتیو ناشی از کارکرد راکتورهای شکافت هسته‌ای که چند صد سال عمر داشته و به شدت خطرناکند، پسماندهای همجوشی هسته برای محیط زیست بی خطر هستند. ایزوتوپ‌های مورد نیاز برای انجام فرایند نیز به وفور در طبیعت یافت شده و یک منبع نامحدود از آن‌ها را در اختیار داریم.
کمپانی لاکهید مارتین چندین سال است که علاوه بر شاخه نظامی، در زمینه تامین انرژی نیز به شدت فعال است و سعی در دستیابی به فناوری‌های جلوتر از زمان و انحصاری برای فراهم کردن انرژی دارد. این کمپانی پروژه‌های تامین انرژی دیگری همچون تامین انرژی از اقیانوس‌ها و… را نیز در دست اجرا دارد.
