الغواصة الصامتة فائقة السرعة التي تعمل بالليزر والتي طورتها جامعة هاربين الهندسية وبسرعات مماثلة للمحركات النفاثة

في الآونة الأخيرة، أعلن العلماء الصينيون في جامعة هاربين الهندسية (HEDU) عن التطوير الناجح لنظام الدفع بالليزر الذي يعد بالدخول في عصر جديد من تكنولوجيا الغواصات.
تتخلص هذه التكنولوجيا الثورية من أعمدة الدفع والمراوح التقليدية، وتستخدم بدلاً من ذلك نبضات ليزر متقدمة وألياف ضوئية رفيعة لتوليد قوة دفع مذهلة يمكن مقارنتها بالمحركات النفاثة التجارية.
ويقول العلماء إنه من المتوقع أن تلعب هذه التكنولوجيا مجموعة واسعة من التطبيقات في مجالات مثل دفع الغواصات الخفية.
ومن المثير للدهشة أن النظام بأكمله يعمل بقدرة 2 ميجاوات فقط من طاقة الليزر، وهو ما يعد ضمن حدود طاقة الغواصة النووية. يمكن لـ 2 ميجاوات - بمفردها - أن تولد ما يصل إلى 70,000 نيوتن من الدفع، وهو أقل بقليل من محرك نفاث تجاري. وكانت هذه القفزة في الكفاءة، التي كانت تعتبر في السابق حلماً بعيد المنال، قد أصبحت الآن حقيقة واقعة.
نقلة نوعية في دفع الغواصات
تُعرف هذه الفكرة رسميًا باسم "دفع موجة الانفجار البلازمي الناجم عن ألياف الليزر تحت الماء"، وهي فكرة بارعة: يولد الليزر بلازما تحت الماء، والتي تخلق بعد ذلك ما يسمى "موجة التفجير" لدفع الغواصة إلى الأمام. إلى الأمام.
الإمكانات كبيرة جدًا لدرجة أن الغواصة ستكون قادرة على السفر على عمق أكبر من الحد الأقصى لسرعتها الحالية. والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن هذه الغواصة التي تعمل بالليزر خالية تمامًا من الاهتزازات الميكانيكية، والتي كانت تاريخياً تشكل خطراً مميتاً على الغواصات لإخفاء مساراتها.
على الرغم من أن مفهوم الدفع بالليزر تحت الماء ليس جديدًا، إلا أنه منذ 20 عامًا من قبل العلماء اليابانيين، ولكن بسبب عدم كفاءة توجيه الدفع، لم يتمكن من تحقيق اختراق. ومع ذلك، فقد تغلب فريق بحثي بقيادة كلية الهندسة الكهروميكانيكية في جامعة هاربين الهندسية على هذا التحدي من خلال تقديم آلية فريدة من نوعها تنجح في تركيز وتوجيه البلازما المولدة بالليزر بطريقة يمكن التحكم فيها.
ويكمن المبدأ الأساسي لهذا الابتكار في استخدام أشعة الليزر عالية الطاقة المنبعثة من ألياف بصرية أرق من الشعرة، من خلال تبخر مياه البحر لإنتاج فقاعات تعرف باسم "التجويف الفائق" (supercavitation)، مما يقلل بشكل كبير من مقاومة الماء. في الوقت نفسه، يقوم الليزر بإنشاء بلازما في الماء ويطلق موجة انفجارية، ويتمثل ابتكار الفريق في أنهم قادرون على استخدام موجة الانفجار الصعبة هذه، والتي تنتشر في جميع الاتجاهات، لتزويد الغواصة باتجاه محدد يقود.
يتضمن الحل تفريغ جزيئات معدنية كروية صغيرة وتطبيق قوة الانفجار عليها. عندما تغادر الجزيئات المعدنية أحد طرفي الغواصة، مع نبض الليزر، يتم دفع المركبة تحت الماء في الاتجاه المعاكس.
ومن المزايا الأخرى لهذه التكنولوجيا أنه يمكن تطبيقها أيضًا على أنظمة الأسلحة تحت الماء لزيادة نطاق المقذوفات أو الصواريخ أو الطوربيدات تحت الماء بشكل كبير من خلال توليد ظاهرة التجويف الفائق.
وقال المهندسون في بحث حديث نُشر في المجلة الصينية Acta Optica Sinica إن سطح الغواصة التي تستخدم هذه التكنولوجيا سيتم تغطيته بألياف ضوئية رفيعة للغاية، كل منها أرق من شعرة الإنسان، والتي يمكن أن تنبعث منها أشعة الليزر.
التحديات والتطبيقات المستقبلية
ومع ذلك، على الرغم من هذا التقدم الملحوظ، لا يزال هناك عدد من التحديات التي تنتظرنا قبل أن يتم تطبيق التكنولوجيا بالكامل على الغواصات العسكرية. يتضمن ذلك كيفية إدارة الحرارة الناتجة عن الليزر بشكل فعال، وضمان متانة الألياف الضوئية في بيئات أعماق البحار القاسية، وكيفية دمج هذا النظام بسلاسة مع الهياكل البحرية الحالية مثل البلاط كاتم للصدى.
بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للغواصات الشبح، في حين أن تقنية الليزر قادرة على القضاء على الضوضاء الناتجة عن الاهتزازات الميكانيكية، فإن فقاعات التجويف نفسها قد تولد ضوضاء صوتية لا يمكن إهمالها. وهذا قد يجعل الغواصة هدفًا واضحًا للسونار، مما يثير تساؤلات حول مدى جدوى هذه التكنولوجيا للتطبيقات العسكرية.
ومع ذلك، حتى مع هذه التحديات، تظل الآفاق المدنية لهذه التكنولوجيا واعدة. ومن المتوقع أن يحدث ثورة في طريقة تزويد السفن بالطاقة، مما يساهم في السفر البحري الأكثر مراعاة للبيئة والأكثر كفاءة. ومع الجهود المستمرة التي يبذلها الباحثون والتحسين المستمر للتكنولوجيا، لدينا سبب للاعتقاد بأن نظام الدفع بالليزر سيحدث تغييراً جذرياً في تكنولوجيا الغواصات في المستقبل القريب.