ماذا يحدث عندما تتجاوز طائرة الركاب سرعة الصوت؟

العموم نيوز- تثير الطائرات الأسرع من الصوت منذ عقود اهتمامًا واسعًا في صناعة الطيران، فهي تمثل مزيجاً من الابتكار التكنولوجي والتحديات الهندسية والبيئية في الوقت ذاته. عندما تتجاوز طائرة الركاب سرعة ماخ واحد، فإنها تنتقل إلى عالم جديد من الفيزياء، حيث تتحرك أسرع من الصوت، مما يولد موجات صدمية حول هيكلها وتزداد مقاومة الهواء بشكل كبير. هذه الموجات الصدمية ليست مجرد ظاهرة نظرية، بل شكلت أحد التحديات الكبرى التي واجهتها طائرة الكونكورد في سبعينيات القرن الماضي، وما زالت أي طائرة أسرع من الصوت حديثة تشهد نفس الظاهرة الفيزيائية.
تتطلب هذه السرعات الهائلة تعديل تصميم الأجنحة وجسم الطائرة بالكامل لتجنب عدم الاستقرار وارتفاع درجة الحرارة الناتج عن الاحتكاك بالهواء. كما تنخفض الكفاءة الديناميكية الهوائية بشكل ملحوظ، وهو السبب وراء تحليق معظم الطائرات التجارية بسرعة تقارب 0.8 ماخ، بدلاً من محاولة تجاوز حاجز الصوت. ومع ذلك، تنتشر بعض الخرافات حول ما يشعر به الركاب والطيارون أثناء هذه السرعات، إلا أن الواقع يثبت أن الركاب عملياً لا يلاحظون فرقًا كبيرًا داخل المقصورة؛ ضغط الهواء ودرجة الراحة وسرعة الإقلاع تبقى مشابهة للطائرات التقليدية، بينما تواجه الطائرة نفسها تحديًا أكبر في اختراق الهواء، إذ تتطلب كل ميل من الرحلة طاقة أكبر بشكل ملحوظ.
النماذج الأولية الحديثة مثل طائرة Boom Supersonic XB-1 أثبتت أن اختراق حاجز الصوت يمكن أن يتم بأمان، حيث سجلت الطائرة سرعة بلغت 1.122 ماخ خلال الاختبارات فوق كاليفورنيا. هذا يدل على أن التكنولوجيا لا تزال فعالة، لكن توسيع نطاق هذه السرعة لخدمة الركاب، كما هو مخطط في طائرة Overture التي تسع 65 مقعدًا، يضاعف التعقيدات الهندسية ويضع ضغوطًا أكبر على استهلاك الوقود وكفاءة الأداء.
إحدى المشاكل الأساسية المرتبطة بالطيران بسرعة تفوق الصوت هي الكفاءة. لمقاومة السحب الناتج عن هذه السرعات العالية، تستهلك الطائرات النفاثة وقودًا أكثر بمرتين إلى ثلاث مرات لكل راكب مقارنة بالرحلات الجوية التقليدية دون سرعة الصوت. وهذا الاستهلاك الإضافي يزيد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين وأجزاء الكربون الأسود، غالبًا في طبقة الستراتوسفير، حيث تبقى هذه الملوثات لفترات أطول وتلحق الضرر بطبقة الأوزون. حتى مع استخدام وقود الطيران المستدام بنسبة 100%، كما تخطط شركة بوم، فإن التحديات لا تزال كبيرة، إذ أن إمدادات هذا الوقود محدودة ومكلفة، ولا تعوض غالبًا سوى 50 إلى 70% من الانبعاثات مقارنة بالوقود الأحفوري التقليدي.
حتى لو استُخدمت كل كمية من الوقود المستدام المتاحة للطائرات الأسرع من الصوت، فإن ذلك لا يقلل من الضغط على الطيران التقليدي، الذي يعتمد على نفس الموارد النادرة. علاوة على ذلك، يحتوي الوقود المستدام على نسبة أقل من الكبريت، ما يؤدي إلى تسخين الغلاف الجوي بشكل أكبر عند الحرق على ارتفاع 60 ألف قدم، وهو نفس ارتفاع تحليق طائرة الكونكورد. وعلى الرغم من أن الطائرات الأسرع من الصوت قد تتجنب تكوّن آثار الدخان الكثيف بسبب جفاف الهواء في الستراتوسفير، إلا أن التأثير الصافي على البيئة لا يزال سلبياً. في ظل الضغوطات العالمية المستمرة على صناعة الطيران لتقليل الانبعاثات، فإن تشغيل طائرات تستهلك طاقة أكبر لكل مقعد يتعارض مع الأهداف العالمية لتحقيق صافي انبعاثات صفري بحلول عام 2050، وفقا لـ “conversation”.
التحديات لا تقتصر على الجوانب البيئية فقط، بل تمتد لتشمل العقبات التنظيمية والاقتصادية، فالطيران الأسرع من الصوت فوق اليابسة محظور في معظم المناطق بسبب الضوضاء الناتجة عن الانفجار الصوتي، ورغم أن الأبحاث مستمرة لتطوير طائرات منخفضة الضوضاء، إلا أن الفعالية العملية لهذه الحلول لم تثبت بعد. وبدون مسارات برية، تقتصر شركات الطيران على الرحلات فوق المحيطات، تمامًا مثل طائرة الكونكورد، التي توقفت عن العمل منذ فترة طويلة. كما أن تكاليف التشغيل المرتفعة تزيد من تعقيد الوضع، إذ من المتوقع أن تستهلك طائرة Overture وقودًا أكثر بمرتين إلى ثلاث مرات لكل راكب في درجة رجال الأعمال مقارنة بالرحلات التقليدية، وأكثر بكثير في الدرجة الاقتصادية، ما يحد من نطاق السوق المحتمل لهذه التقنية ويجعلها حكرًا على الفئات ذات القدرة المالية العالية أو الشركات التي تتطلب تقليل وقت السفر، وفقاً لـ “CNN”.
فرق البحث والتطوير الأخرى، بما في ذلك ناسا ولوكهيد مارتن وسبايك إيروسبيس، تعمل على تطوير بدائل تقنية، لكن حتى الآن لم يتم التوصل إلى حل لمشكلة السحب وفقدان الكفاءة على نطاق واسع. حتى لو تكيفت محركات المستقبل مع أنواع وقود أنظف مثل الكيروسين الإلكتروني أو الهيدروجين، فإن السفر بسرعة تفوق سرعة الصوت لن يضاهي الكفاءة الحالية للطائرات التقليدية على المسافات الطويلة.
مع ذلك، لا يمكن القول إن هذه الجهود تُهدر هباءً. فالأبحاث في مجالات الدفع، الوقود، وتقليل الضوضاء قد تنعكس إيجاباً على الطيران التقليدي، محققة تحسينات في الكفاءة وخفض الانبعاثات وتحسين تجربة السفر بشكل عام. في الوقت ذاته، تظل طائرات الركاب الأسرع من الصوت مثالًا هندسيًا مدهشًا، قادرة على تقصير الرحلات الطويلة بشكل كبير، مثل الرحلة بين نيويورك ولندن التي يمكن أن تستغرق ثلاث ساعات ونصف بدلاً من سبع ساعات تقريبًا، لكن هذا يتم على حساب استهلاك وقود أكبر بكثير في وقت تواجه فيه صناعة الطيران ضغوطًا متزايدة للحد من التلوث.
يمكن القول إن الطائرات الأسرع من الصوت اليوم ليست مجرد وسيلة لتقليل وقت السفر، بل هي اختبار حي لقدرات الابتكار التكنولوجي والتوازن بين السرعة والكفاءة والاستدامة البيئية. المستقبل يعتمد على تطوير محركات أكثر كفاءة، وتصاميم تقلل السحب والضوضاء، واستخدام الوقود المستدام، لضمان أن تصبح هذه التقنية خيارًا عمليًا وآمنًا وصديقًا للبيئة، وربما يعيد هذا الابتكار تعريف السفر الجوي كما نعرفه اليوم.