نگاهی به نقش و جایگاه هواپیماهای هیدروژنی در صنعت هوانوردی

تقصیر آن را به گردن هیندنبورگ Hindenburg بیندازید از وقتی كه این كشتی هوایی آلمانی كه با سوخت هیدروژن كار می كرد در سال ۱۹۳۷ میلادی آتش گرفت و منفجر شد هیدروژن و صنعت هوانوردی با یكدیگر میانه خوبی نداشته اند

تقصیر آن را به گردن هیندنبورگ (Hindenburg) بیندازید. از وقتی كه این كشتی هوایی آلمانی كه با سوخت هیدروژن كار می كرد در سال ۱۹۳۷ میلادی آتش گرفت و منفجر شد هیدروژن و صنعت هوانوردی با یكدیگر میانه خوبی نداشته اند. اما یك هواپیمای جدید كه نخستین پروازش را در مه ۲۰۰۵ (چهار ماه پیش) انجام داد می تواند آن را تغییر دهد. Global Observer نخستین وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین در جهان كه با سوخت هیدروژن مایع كار می كند یك كشتی هوایی نیست، بلكه یك هواپیما است كه از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می كند. این وسیله به همت متخصصان شركت AeroVironment در مونروویا در ایالت كالیفرنیای آمریكا ساخته شده است و اخیراً در یك كنفرانس مربوط به وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین در ایالات متحده اعلام شد كه Global Observer نخستین پروازش را بر فراز شن های صحرای یوما در آریزونا انجام داده است.

• پرنده ای آزادتر

AeroVironment كه در دهه ۱۹۹۰ به همراه آژانس فضایی آمریكا(NASA) پیشگام پروازهای بهره برداری كننده از توان حرارتی خورشید بودند بار دیگر تلاش های خود را معطوف طراحی و ساخت وسایل نقلیه پروازی بدون سرنشین كرده است. این قبیل پرنده ها كه با استفاده از توان حرارتی خورشید كار می كنند وعده پرواز در آسمان بدون هر گونه محدودیت زمانی را به مخاطبان خویش ارائه می دهند، اما آنها محدودیت هایی دارند. در عرض های جغرافیایی بالاتر از ۴۵ درجه، و در فصل زمستان، تابش خورشید به قدری ضعیف است كه عملاً تداوم پرواز طی ساعات طولانی را برای این پرنده های مصنوعی ناممكن می سازد. هیدروژن مایع به عنوان یك سوخت جذاب برای وسیله نقلیه ای كه قرار است ساعات نسبتاً طولانی ای را در عرض های جغرافیایی بالاتر از ۴۵ درجه به پرواز درآید مطرح است، زیرا انرژی حاصل از هر واحد جرم هیدروژن تقریباً سه برابر بیشتر از سوخت رایج هواپیماهای جت امروزی است. مشكل اصلی (در اینجا) نگهداری هیدروژن در حالت مایع است، زیرا این عنصر طبیعی در دمای منهای ۲۳۵ درجه سانتیگراد می جوشد. Global Observer یك مخزن ذخیره سوخت ویژه دارد كه به خوبی عایق بندی شده و قادر است هیدروژن مایع كافی را برای تداوم پرواز هواپیما به مدت ۲۴ ساعت در خود نگهداری كند. این هیدروژن با اكسیژن دریافتی از هوای پیرامون در یك پیل سوختی تركیب می شود كه در نتیجه آن برق لازم برای چرخاندن ملخ های هواپیما و نیز فعالیت سیستم های پروازی تعبیه شده تولید می شود. قرار است در آینده هواپیمای بسیار بزرگتری با استفاده از همین طرح به پرواز درآید كه قادر خواهد بود مدتی بیش از یك هفته را برای انجام ماموریت خود در فضا سپری كند.

• جایگزین فناوری های امروزی

چنین هواپیمایی با كاربردهای متنوع به عنوان جایگزین مناسب و نسبتاً ارزان قیمتی برای ماهواره های امروزی مطرح خواهد بود. تجهیز این هواپیماها به انواع رله های بی سیم با پهنای باند زیاد، دوربین های عكسبرداری یا ادوات مونیتورینگ می تواند آنها را به ابزارهایی كارآمد برای انجام فعالیت های نظارتی، پایش اوضاع آب و هوایی و نیز ارتباطات از راه دور تبدیل كند. در سال ،۲۰۰۲ AeroVironment استفاده از یك وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین را كه با بهره گیری از توان حرارتی خورشید كار می كرد به عنوان یك «رله تلفن همراه» و یك «سكوی خبرپراكنی تلویزیونی» آغاز كرد. ان ای سی (NEC)، توشیبا (Toshiba) و چند شركت ژاپنی دیگر در این راه به AeroVironment یاری رساندند.

«تد ویرزبانووسكی» مدیر عامل AeroVironment قبول دارد كه بسیاری از افراد با دیده تردید به استفاده از سوخت هیدروژن در صنعت هوانوردی می نگرند. او در این باره می گوید: «ساختن نمونه اولیه تنها راه دور كردن غول ترسناكی به نام هیدروژن از ذهن علاقه مندان است. ما فكر می كنیم كه این پایه گذار تحولی بزرگ در صنعت هوانوردی و فضانوردی است.» نخستین نمونه از هواپیماهای هیدروژنی امروزی دارای طول بال ۱۵ متر است، اما «ویرزبانووسكی» انتظار دارد كه هواپیماهایی با طول بال ۶۴ متر و ۷۶ متر نیز به بازار عرضه شوند. این هواپیماها به طور كلی قادر خواهند بود تا در ارتفاعات بین ۱۸ هزار متری و ۲۱ هزار متری از سطح زمین به انجام ماموریت های محوله خویش بپردازند. نحوه عملكرد آنها به صورتی خواهد بود كه وقتی سوخت یك هواپیما از حد معینی كمتر می شود هواپیمای بعدی از زمین برخاسته و ماموریت هواپیمای قبلی را پی می گیرد. بدین ترتیب پهنای باند یا پوشش تلویزیونی مورد نظر به طرز قابل قبولی تامین می شود.

• عبور از خط قرمز پرواز

اما چند چالش عمده بر سر راه توسعه فناوری ساخت هواپیماهای هیدروژنی وجود دارد. یكی از بزرگترین آنها «اعتمادپذیری» است. «جان دل فریت» مدیر پیشین پروژه ساخت «هواپیمای مجهز به حسگرهای ویژه برای انجام تحقیقات زیست محیطی» ضمن بیان این مطلب می افزاید: «تجاری ترین هواپیما باید هر ۱۰۰ یا ۲۰۰ ساعت مورد بازبینی دقیق قرار بگیرد. این در حالی است كه در پروازهای مربوط به وسایل نقلیه پروازی استفاده كننده از سوخت هیدروژن یا توان حرارتی خورشید به آسانی از این خط قرمز عبور می كند.» به نظر «دل فریت» حتی بدتر آن است كه چنین هواپیمایی باید بتواند در برابر اشعه ماوراءبنفش خورشید، دماهای بسیار پایین در حد نقطه انجماد و نیز وزش بادهای شدید ایستادگی كند، هر چند AeroVironment ادعا می كند كه این مسائل را مورد توجه قرار داده است.

بعد از این دو نوبت به موضوع كم اهمیت تر اقناع خریداران بالقوه ای همچون سرهنگ «پاتریك رودس» فرمانده كل «فرماندهی فضایی نیروی هوایی آمریكا» (Battlelab) می رسد كه قصد آزمایش فناوری های نوین را برای استفاده در مجموعه نیروهای مسلح آمریكا دارد. به گفته او «هنوز خبری از تولید انبوه وسایل نقلیه پروازی در دو نوع سبك تر از هوا و سنگین تر از هوا كه بتوانند با سوخت هیدروژن كار كنند نیست.» اما سرلشگر «داگلاس فریزر» رئیس عملیات هوا و فضای «فرماندهی فضایی نیروی هوایی» به آینده وسایل نقلیه پروازی بدون سرنشین خوشبین است و ابراز امیدواری می كند كه بالاخره روزی فرا برسد كه این مصنوعات بشری بتوانند كارایی خود را به اثبات برسانند.

• رقابت با حریفانی زبده و خطرناك

هواپیمای جدید باید با فناوری های رقیب از قبیل یك كشتی هوایی پیشرفته به نام «Stratelite» نیز دست و پنجه نرم كند. این كشتی كه با گاز هلیوم پر می شود به گونه ای طراحی شده است كه بتواند رله ارتباطات از راه دور را بر عهده بگیرد. این كشتی به همت متخصصان شركت GlobeTel Communications در ایالت فلوریدای آمریكا طراحی شده و مراحل توسعه ای آن با سرعت قابل قبولی گذرانده می شود. «ویرزبانووسكی» اطمینان می دهد كه راهكار ارائه شده از جانب او (طراحی و ساخت هواپیماهای هیدروژنی) هزینه های عملیاتی نسبتاً پایینی دارد، اما كشتی های هوایی می توانند هزینه های بیشتری را در حوزه عمل بر جای گذارند. بنابراین شاید فضایی برای فعالیت هر دو این فناوری ها وجود داشته باشد كه متخصصان مربوطه را در آینده قادر به فعالیت در هر یك از آنها نماید.