إن مجال تصميم المركبات الفضائية مهووس بالكفاءة بدافع الضرورة. تكلفة القيام بأي شيء في الفضاء هي تكلفة فلكية ، كما أنها مرتبطة بشدة بوزن الإطلاق. لذا فإن أي تقنية أو تقنية يمكنها خفض هذه الأرقام أمر بالغ الأهمية للعملية.
في السنوات الأخيرة ، وعدت الدوافع الزئبقية بأن تكون إحدى هذه التقنيات. كان المصيد الوحيد هو التكلفة البيئية المدمرة المحتملة. سننظر اليوم في فوائد الوقود الزئبقي وكيف تم حظرها في وقت قصير.
الدفع الكهربائي
كما اكتشفنا في شرحنا السابق المتعمق ، أثبتت الدوافع الأيونية أنها مفيدة في مهمات فضائية لا حصر لها. بدلاً من استخدام التفاعلات الكيميائية لتوليد الدفع ، يستخدمون بدلاً من ذلك الحقول الكهربائية لتسريع الأيونات. بالمقارنة مع الصواريخ التقليدية ، لا يمكن أن تولد الكثير من الدفع. ومع ذلك ، فهي أكثر كفاءة في استهلاك الوقود. هذا يعني أنه يمكنهم توليد الكثير من دلتا- v (التحول) بنفس كمية الوقود.
على الرغم من أن دفعهم ضعيف جدًا بحيث لا يمكنك أبدًا استخدام أي منها لإطلاق مركبة إلى المدار ، إلا أنهم يجدون تطبيقهم الأساسي في الأقمار الصناعية التي تحافظ على المحطة ، مما يساعدهم في الحفاظ على موقعهم بمرور الوقت ضد قوى السحب في الغلاف الجوي العلوي. يمكن استخدامها أيضًا لدفع المسابير طويلة المدى التي ليس لها جاذبية للقتال.
تستخدم معظم محركات الدفع هذه الأيام غازات خاملة مثل الزينون أو الكريبتون كوقود. ومع ذلك ، فإن هذه الغازات باهظة الثمن وجزيئاتها خفيفة نسبيًا. من ناحية أخرى ، فإن الزئبق أثقل بكثير ، ولا يزال من السهل جدًا تأينه ، ويسهل تخزينه على مركبة فضائية في صورة سائلة. إنها أيضًا رخيصة جدًا جدًا. نظرًا لسميته ، غالبًا ما يتعين على العديد من الصناعات أن تدفع مقابل التخلص من الزئبق كمنتج ثانوي. القول المأثور القديم “لا يمكنك حتى التخلي عنهاحقًا ينطبق هنا.
المشكلة
بينما يصنع الزئبق وقودًا ممتازًا للدفعات الأيونية على الورق ، فإن سميته قوية جدًا بحيث لا يمكن تجاهلها. التسبب في آثار ضارة على الجهاز العصبي والدماغ ، ووجوده في البيئة يمكن أن يكون له آثار سلبية كبيرة على البشر. سواء كان الأمر يتعلق بخفض معدل الذكاء أو إتلاف الذاكرة ، فالأمر كله سيء على طول الطريق. إنه سم يتراكم في الجسم بمرور الوقت وغالبًا ما يدخل جسم الإنسان من خلال السلسلة الغذائية. في الواقع ، فإن مستويات الزئبق في العديد من الكائنات البحرية تعني أنه يُنصح النساء الحوامل على وجه التحديد بتجنب العديد من أنواع المأكولات البحرية.
لهذا السبب ، تخلت وكالة ناسا عن استخدام الزئبق كوقود دافع بعد التجارب الأولى في السبعينيات.بالإضافة إلى تلويث الغلاف الجوي ، يحمل الزئبق أيضًا مخاطر أخرى. هناك مخاطر مهنية لأطقم العمل على الدافعات. بالإضافة إلى ذلك ، قد تؤدي الانفجارات على منصة الإطلاق أو الاصطدامات إلى نشر المواد السامة في البيئة المحيطة.
لهذه الأسباب ، سرعان ما اعتبر الزئبق “وقودًا ميتًا” من قبل وكالة ناسا ، وهو ببساطة شديد الخطورة للاستخدام على الرغم من الفوائد.
حول التطورات
ومع ذلك ، كما هو الحال غالبًا ، كان من الممكن لشركة ناشئة في وادي السيليكون “تعطيل” صناعة قائمة من خلال إعادة صياغة فكرة قديمة. بلومبرج نشرت قصة في عام 2018 ، تتعلق بأنشطة بدء التشغيل Apollo Fusion. أخبر المطلعون في الصناعة المنفذ أن الشركة الناشئة تبحث عن تقنية دافعة جديدة تستخدم الزئبق كوقود.
أطلق هذا بسرعة أجراس الإنذار للكثيرين حول العالم. مع تخطيط SpaceX لإطلاق أكثر من 10000 قمر صناعي على مدى بضع سنوات ، والعديد من الشركات الأخرى التي تسارع لإنشاء أساطيلها الضخمة من الأقمار الصناعية ، كانت التوقعات مرعبة. إذا فازت أبولو فيوجن بعقد لتجهيز آلاف الأقمار الصناعية بدوافع الزئبق ، فإن التلوث الواسع النطاق للأرض بأكملها كان فجأة على الطاولة.
أظهرت ورقة علمية أن كوكبة من 2000 قمر صناعي مع 100 كجم من الوقود الدافع على متنها سوف تودع 20000 كجم من الزئبق في الغلاف الجوي العلوي كل عام لمدة عشر سنوات. نظرًا لوزن أيونات الزئبق ، فإن الغالبية ستعود في النهاية إلى الأرض وتشكل 1 ٪ من انبعاثات الزئبق العالمية الحالية. أشارت النمذجة إلى أن 75٪ من هذا الزئبق سينتهي به المطاف في محيطات العالم ، مع تأثيرات سلبية على الحياة البحرية وعمليات الصيد.
سادت المخاوف من أنه إذا تم استخدام الدافعات الزئبقية للأبراج القادمة لآلاف الأقمار الصناعية ، فقد تنشر تلوثًا كبيرًا في الغلاف الجوي وحول العالم. الائتمان: SpaceX ، المجال العام
بذلت جهود كبيرة على مدى العقود لتقليل كمية الزئبق في البيئة. قدمت اتفاقية مينيماتا بشأن الزئبق ، وهي معاهدة للأمم المتحدة ، إطارًا للتحكم في استخدام الزئبق من قبل البلدان الموقعة. وقعت 128 دولة على المعاهدة ، التي تتضمن قيودًا على استخدام الزئبق في كل شيء من البطاريات إلى المصابيح والصابون ومستحضرات التجميل.
في وقت التوقيع في عام 2013 ، لم تكن فكرة العودة إلى الدفع الزئبقي مطروحة على الطاولة. لم يتم إنشاء Apollo Fusion حتى عام 2016. والأسوأ من ذلك ، أن اللوائح الأمريكية تعني أن هناك القليل جدًا من أوقات التوقف لأي شركة ترغب في إطلاق الزئبق في الفضاء. تقع أقمار الاتصالات ضمن اختصاص لجنة الاتصالات الفيدرالية ، والتي سمحت لمشغلي الأقمار الصناعية بالتصديق الذاتي على أن مركباتهم ليس لها تأثير ضار على البشر أو البيئة.
قرار آمن
لحسن الحظ ، أتى العمل الجاد للعلماء الذين مارسوا ضغوطًا ضد هذه التكنولوجيا ثماره. في مارس من هذا العام ، عقدت الأمم المتحدة اجتماعًا بشأن اتفاقية ميناماتا بشأن الزئبق وأصدرت قرارًا بالتخلص التدريجي من جميع استخدامات الزئبق كوقود دافع للأقمار الصناعية بحلول عام 2025.
نظرًا لأن معظم دول الفضاء وقعت على الاتفاقية ، فإن هذا يجعل دراسة الجدوى الخاصة بدوافع الزئبق غير قابلة للتطبيق عمليًا. بالنسبة إلى Apollo Fusion ، فقد التزمت الشركة بالعمل في عالم الدفع الأيوني ، على الرغم من أنها ربما تخلت عن محركات الدفع الزئبقية في الوقت الحالي. الشركة ، التي استحوذت عليها شركة إطلاق الفضاء الأمريكية Astra ، قامت منذ ذلك الحين بطيران معزز زينون إلى الفضاء كجزء من مهمة ترانسبورتر 2 الخاصة بشركة سبيس إكس العام الماضي.
على أي حال ، يبدو أن آلاف الأقمار الصناعية التي سيتم وضعها في المدار في السنوات القادمة ستذهب إلى الفضاء دون وجود محركات دفع زئبقية على متنها. يجب أن يكون هذا مصدر ارتياح كبير لنا جميعًا هنا على الأرض ، حيث يوجد بالفعل أكثر من ما يكفي من التلوث بالزئبق.
