طلاب علوم الفضاء ببنى سويف يبتكرون محرك دفع أيونى باستخدام الحطام الفضائى

ابتكر 11 طالبا وطالبة من طلاب كلية علوم الملاحة وتكنولوجيا الفضاء بجامعة بنى سويف مشروع تخرج عبارة عن محرك دفع أيونى باستخدام الحطام الفضائى عن طريق إعادة تدوير الحطام الفضائى وتحويله إلى وقود دفع، وذلك لتعزيز استدامة وكفاءة العمليات الفضائية، تحت رعاية الدكتور منصور حسن رئيس جامعة بنى سويف، والدكتور أسامة شلبية عميد الكلية.

وشارك الطلاب محمد مصطفى سعيد، مريم البشير محمد، باسل السيد زيدان، اريج وليد فتحى، مى خالد، ندا عبدالستار، روان رائد، رحاب حجازى، سلمى خالد، رحمة صلاح، ايه شريف، فى تنفيذ مشروع محرك الدفع الايقونى وذلك تحت إشراف الدكتور محمد الفران مدرس قسم الملاحة الفضائية، والدكتور محمد مراد مدرس بقسم اتصالات الفضاء، والدكتور أحمد أبو الفتوح مدرس مساعد بقسم الملاحة الفضائية بالكلية.

وقال محمد مصطفى سعيد، أحد المشاركين، إنه تدور فكرة المشروع حول، التقاط الحطام الفضائى وتسخينه وتحويله إلى صفائح رقيقة عن طريق الدرفلة على الساخن، ثم شحن وتأين تلك الصفائح عن طريق الثرميونيك الانبعاث، وأخيرًا استخدام شبكات الجهد العالى لتسريعها وإخراجها من الأقمار الصناعية، حيث يشكل الحطام تهديدًا خطيرًا لسلامة الأنشطة الفضائية واستدامتها، علاوة على ذلك، تتطلب الطرق التقليدية لدفع الأقمار الصناعية فى المدار والحفاظ عليها كميات هائلة من الوقود والموارد، وبهذه الطريقة، يمكننا التخفيف من مشكلة الحطام الفضائى ومنع احتمال الاصطدامات، وكذلك إطالة عمر الأقمار الصناعية عن طريق تقليل استهلاك وقودها.

وقالت مريم البشير محمد، أحد المشاركات فى المشروع، إن حطام الفضاء يعتبر مشكلة متزايدة تهدد مستقبل استكشاف الفضاء واستخدامه. يشكل حطام الفضاء أيضًا تهديدًا كبيرًا للتكنولوجيا التى نعتمد عليها.

وتابعت مريم البشير: "يمكن أن يتصادم الحطام مع الأقمار الصناعية العاملة، مما قد يؤدى إلى تلفها أو فقدان المهمة. ويمكن أن يؤدى ذلك إلى تعطيل الخدمات التى تقدمها هذه الأقمار الصناعية، مثل الاتصالات والتنقل وتوقعات الطقس ومراقبة الأرض".

 وأضافت مريم البشير، أنه يتكون حطام الفضاء من أجسام صناعية تدور حول الأرض ولم تعد تعمل أو تكون ذات فائدة، مثل الأقمار الصناعية التالفة وشظايا الاصطدامات والانفجارات ومصادر أخرى. ووفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، يوجد أكثر من 34 ألف جسم أكبر من 10 سم، و900 ألف جسم بين 1 و10 سم، و128 مليون جسم أصغر من 1 سم فى المدار حتى يناير 2020.

 وقالت رحاب حجازى، إنه يهدف لزيادة عمر الأقمار الصناعية ومنعها من العودة إلى الغلاف الجوى بسبب ظروف البيئة الفضائية المختلفة؛ يتم إطلاق الكثير من الوقود مع المهمة اللازمة لصيانة المدار، وهو ما يكلف مبالغ ضخمة، بدلًا من ذلك، يمكننا استفادة من حطام الفضاء الذى يزعجنا فى الفضاء، واصطياده وإعادة تدويره وتحويله إلى وقود مما يقلل من التكلفة التى ننفقها فى إطلاق الوقود مع المهمة ويزيد من عمر الأقمار الصناعية.

 وأضافت رحاب حجازى، أن المرحلة الأولى للمشروع عبارة عن الكشف وتجميع الحطام حيث يمكن استخدام حساسات الكاميرا للكشف عن الحطام وتحديد خصائصه بما فى ذلك الحجم والمادة، ثم تجميعه باستخدام طريقة جديدة تتضمن ذراعًا مزودة بقبضة وشبكة متصلة، مما يوفر الظروف المثالية لتجميع الحطام بالشبكة.

وقالت الطالبة أريج وليد فتحى، إن المرحلة الثانية المشروع عبارة عن تجهيز حطام الفضاء والتى تتمثل أنه بعد اصطياد الحطام، يتم تجهيزه ليصبح وقودًا وهذا يتطلب مرحلتى تجهيز "التسخين والدرفلة" لإنتاج أوراق مسطحة لشحن حطام الفضاء، نستخدم عملية الدرفلة الحرارية، متابعا أولًا نقوم بتسخين الألومنيوم عن طريق توليد فيض مغناطيسى لتسخين المادة بالحث الكهرومغناطيسى وتسهيل عملية الدرفلة، ثانيًا يتم الضغط على الحطام وتحويل سمكه إلى سمك رفيع جدًا لاستخدامه فى المرحلة التالية.

وقالت الطالبة ندا عبدالستار، إن المرحلة الثالثة يتم خلالها تأيين الحطام باستخدام مفهوم الانبعاث الحرارى باستخدام فتيلة التنجستين، باستخدام جهد عالٍ جدًا يُطبق على الحطام، وباستخدام مغناطيس دائم يسمح للشعاع بتسخين الحطام وتبخيره دون مرحلة الانصهار بسبب الضغط المنخفض، ثم يتم تأيينه.

وتابعت أن المرحلة الرابعة يتم خلالها توجيه الأيونات التى تم إنتاجها فى المرحلة السابقة باستخدام الجهد العالى المطبق على الشبكات فى نهاية المحرك لتسريعها خارج المركبة الفضائية وتطبيق قوة خارجية تؤدى إلى توليد القوة الدافعة المطلوبة للحفاظ على المدار. 

من جانبه، أكد الدكتور منصور حسن، رئيس جامعة بنى سويف، سعادته بمدى تميز أبنائه من طلاب كلية علوم الملاحة والتى تحتفل بتخريج أول دفعة هذا العام، والفرق البحثية التى تم تشكيلها من الطلاب لإعداد هذه المشروعات المتفردة والتى تعد نواة بحثية حقيقية لمشروعات من شأنها خدمة البشرية فى المستقبل.

فريق-العمل

مناقشة-المشروع

مناقشة-مشروع--التخرج