ستارترام

ستارترام يطلق صاروخًا
تصغير|يمين|240px|ميناء فضائي افتراضي لستارترام. أنبوب الإطلاق يمتد إلى الشرق على اليمين (منحنيًا لأعلى على بعد كيلومترات عديدة)، بجوار محطة الطاقة التي تشغل نظام تخزين الطاقة المغناطيسي فائق التوصيل. مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام تهبط على المدرج.

ستارترام هو نظام إطلاق فضائي مقترح يعمل بالدفع باستخدام تقنية التحليق المغناطيسي. من المقترح أن يُطلق المنشأ الأولي من الجيل الأول الشحنات فقط من قمة جبل على ارتفاع  باستخدام أنبوب مفرغ يبقى عند مستوى سطح الأرض المحلي. وقد قدّر الحمولة المدارية السنوية بنحو 150,000 طن. بينما يتطلب نظام الجيل الثاني للمسافرين تقنية أكثر تقدمًا، حيث يكون مسار أطول مع انحناء تدريجي في نهايته إلى الهواء الأقل كثافة على ارتفاع ، مدعومًا بالتحليق المغناطيسي، مما يقلل قوى الجي عند انتقال كل كبسولة من الأنبوب المفرغ إلى الغلاف الجوي. ذكر عرض في مؤتمر اسبيس اف 2010 أن الجيل الأول يمكن إكماله بحلول عام 2020 أو لاحقًا إذا بدأ التمويل في 2010، والجيل الثاني بحلول 2030 أو لاحقًا.

 التاريخ 
تصغير|يمين|240px|مسار نموذج اختبار للحصول على مساعدة إطلاق مغناطيسي بسرعة أقل
تصغير|يمين|240px|مفهوم سابق لنظام مساعدة إطلاق أفقي مغناطيسي بسرعة أقل بكثير: ماجليفتير.
اخترع جيمس آر. باول مفهوم التحليق المغناطيسي فائق التوصيل في الستينيات مع زميله غوردون دانبي، أيضًا في مختبر بروكهافن الوطني، والذي تم تطويره لاحقًا إلى قطارات التحليق المغناطيسي الحديثة. لاحقًا، شارك باول في تأسيس شركة ستارترام مع الدكتور جورج مايس، مهندس فضاء جوي كان سابقًا في مختبر بروكهافن الوطني من 1974 إلى 1997 مع خبرة متخصصة تشمل تسخين الدخول الجوي وتصميم المركبات فائقة الصوت.

نُشر تصميم ستارترام أولاً في ورقة عام 2001 وبراءة اختراع،براءة الاختراع الأمريكية #6311926:  مشيرة إلى ورقة عام 1994 عن ماجليفتير. طورها جون سي. مانكينز، الذي كان مدير دراسات المفاهيم المتقدمة في ناسا، تضمن مفهوم ماجليفتير مساعدة إطلاق مغناطيسي لبضع مئات من ام/اس بمسار قصير، وكفاءة متوقعة 90%. مع ملاحظة أن ستارترام هو في الأساس ماجليفتير مأخوذ إلى حد أكبر بكثير، نوقش كل من ماجليفتير وستارترام في العام التالي في دراسة مفهومة أجرتهااس اتش اي لمركز كينيدي للفضاء التابع لناسا، ونظر فيهما معًا أيضًا من قبل ماجليف 2000 مع باول ودانبي.ناسا:  عدّل التصميم اللاحق ستارترام إلى إصدار الجيل الأول، وإصدار الجيل الثاني، وبديل الجيل 1.5. قال جون رازر، الذي شغل منصب المدير المساعد لتكنولوجيا الفضاء (تطوير البرنامج) في ناسا،:

 الوصف 
 نظام الجيل الثاني 

تصغير|يمين|240px|انطباع فني عن ستارترام الجيل الثاني، هيكلاً عملاقًا أكثر طموحًا من الجيل الأول، يصل إلى ارتفاع يعلو فوق 96% من كتلة الغلاف الجوي

من المفترض أن يكون البديل في الجيل الثاني من ستارترام مخصصًا لكبسولات الطواقم القابلة لإعادة الاستخدام، مع تسارع منخفض للقوى الجي، يتراوح بين 2 إلى 3 جي داخل أنبوب الإطلاق، وبسبب المخرج المرتفع على ارتفاع شاهق (حوالي )، فإن ذروة التباطؤ الهوائي تصل إلى قرابة 1g. على الرغم من أن طياري الاختبار في ناسا قد تعاملوا مع تلك القوى التسارعية عدة مرات،ناسا: Bioastronautics Data Book SP-3006, page 173, Figure 4-24: Human Experience of Sustained Acceleration إلا أن التسارع المنخفض يهدف إلى جعل النظام مؤهلاً لاستيعاب أوسع نطاق ممكن من عامة الناس.

مع تسارع بطئ نسبيًا كهذا، يتطلب نظام الجيل الثاني أنبوبًا يبلغ طوله ما بين . تُقدر تكلفة الجزء الأكبر غير المرتفع من الأنبوب بعشرات الملايين من الدولارات لكل كيلومتر، وهي تكلفة متناسبة وشبه مشابهة للتكلفة لكل وحدة طول لقسم الأنفاق في مشروع المصادم فائق التوصيل السابق (الذي كان مخططًا في الأصل أن يحتوي على  من أنفاق الفراغ بحجم  تم حفرها بمبلغ 2 مليار دولار) خطوط القطارات المعلقة مغناطيسيًا حيث يدعي نظام ماجليف 2000 الخاص بـ باول تقديم ابتكارات إضافية كبرى لتخفيض التكاليف. تُعتبر منطقة في القارة القطبية الجنوبية مرتفعة ب فوق مستوى سطح البحر خيارًا محتملاً لموقع المنشأة، خاصةً وأن الغطاء الجليدي يُنظر إليه على أنه سهل الحفر نسبيًا.

أما بالنسبة للجزء النهائي المرتفع، فيأخذ التصميم في الاعتبار أن التحليق المغناطيسي أقل تكلفة نسبيًا من البدائل لرفع أنبوب إطلاق المُسرّع الكتلي (مثل المناطيد المربوطة، أو الهياكل العملاقة الضاغطة أو المنفوخة المصنوعة من مواد صناعة الطيران والفضاء). تيار بقوة 280 ميغا أمبير في الكابلات الأرضية يخلق مجالاً مغناطيسيًا بقوة 30 غاوس على ارتفاع  فوق مستوى سطح البحر (أقل قليلاً فوق التضاريس المحلية اعتمادًا على موقع الاختيار)، بينما تحمل الكابلات في الجزء المرتفع النهائي من الأنبوب تيارًا بقوة 14 ميغا أمبير في الاتجاه المعاكس، مولدة قوة تنافر قدرها 4 أطنان لكل متر؛ ويُدعى أن هذا من شأنه الحفاظ على الهيكل (الذي يزن 2 طن لكل متر) مضغوطًا بقوة لأعلى ضد حباله المائلة، مشكلاً

هيكلاً شديدًا على نطاق واسع. في مثال موصل نيوبيوم-تيتانيوم فائق التوصيل الحامل لـ 2 × 105 أمبير لكل سم2، سيكون للمنصة المحلقة 7 كابلات، مساحة المقطع العرضي لكل منها  عندما يتم تضمين مثبت النحاس.

 نظام الجيل 1.5 (خيار السرعة المنخفضة) 
بديل آخر، وهو الجيل 1.5، سَيُطلق مركبات فضائية مأهولة بسرعة  من قمة جبل على ارتفاع حوالي 6000 متر فوق مستوى سطح البحر عبر نفق يبلغ طوله قرابة  يتسارع فيه المركبة عند تسارع يقارب 3 جي .

على الرغم من أن تكاليف البناء ستكون أقل من نسخة الجيل الثاني، إلا أن الجيل 1.5 سيختلف عن المتغيرات الأخرى لستارترام بكونه يتطلب توفير 4+ كم/ثانية بواسطة وسائل أخرى، مثل الدفع الصاروخي. ومع ذلك، فإن الطبيعة غير الخطية لـ معادلة الصاروخ لا تزال تجعل نسبة الحمولة لمثل هذه المركبة أكبر بشكل ملحوظ من تلك الخاصة بصاروخ تقليدي غير مساعد بالإطلاق الكهرومغناطيسي، كما أن المركبة ذات هوامش الوزن المتاحة العالية و عوامل الأمان المرتفعة يجب أن يكون تصنيعها بكميات كبيرة بتكلفة رخيصة أو جعلها قابلة لإعادة الاستخدام بدورة دوران سريعة أسهل بكثير من صواريخ الـ  الحالية. يلاحظ الدكتور باول أن مركبات الإطلاق الحالية "لديها العديد من الأنظمة المعقدة التي تعمل بالقرب من نقطة فشلها، مع قدر محدود جدًا من التكرار،" حيث أن الأداء الشديد للمعدات بالنسبة للوزن هو المحرك الرئيسي للتكلفة. (فالوقود نفسه يشكل حدود 1% من التكاليف الحالية للوصول إلى المدار).

بدلاً من ذلك، يمكن دمج الجيل 1.5 مع نظام إطلاق فضائي غير صاروخي آخر، مثل رباط تبادل الزخم مشابه لمفهوم الذي كان يهدف إلى نقل مركبة ذات سرعة  إلى المدار. لأن الأربطة تخضع لتدرج كتلي عالي الأسي، فإن مثل هذا الرباط سيكون أسهل بكثير في البناء باستخدام التقنيات الحالية من الرباط الذي يوفر سرعة مدارية كاملة بمفرده.

يمكن تقصير طول نفق الإطلاق في هذا الاقتراح مقابل تقبل قوى أكبر على الركاب. فالنفق الذي يبلغ طوله قرابة  سيتولد عنه قوى تسارعية تبلغ قرابة 10-15 جي ، والتي قد تحملها طياري الاختبار اللائقين بدنياً بنجاح في اختبارات الطرد المركزي، لكن التسارع الأبطء مع نفق أطول من شأنه تخفيف المتطلبات المفروضة على الركاب وتقليل ذروة استهلاك الطاقة، مما بدوره يقلل من مصاريف تكييف الطاقة.

 انظر أيضًا 
 إطلاق فضائي غير صاروخي

 المراجع 

تصنيف:إطلاق فضائي غير صاروخي
تصنيف:هندسة استكشافية
تصنيف:مركبات فضائية