هل تريد السفر إلى اليابان خلال ساعتين؟ هذه الطائرة يمكن أن تجعل ذلك حقيقة في يوم من الأيام

الباحثون والمهندسون اليابانيون هم أحدث المشاركين في السباق المتسارع نحو الطيران التجاري بسرعات تفوق سرعة الصوت. وفقًا لـ AeroTime، في أبريل 2026 في مركز JAXA Kakuda للفضاء، أكمل فريق مكون من ممثلين من وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA)، وجامعة طوكيو، وجامعة Keio، وجامعة Waseda الاختبارات الأولية لطائرة تجريبية جديدة قادرة على الوصول إلى سرعة 5 ماخ، وهي خمسة أضعاف سرعة الصوت، أو حوالي 3800 ميل في الساعة. وإذا تم استخدامها تجاريًا، فيمكن لهذه الطائرة أن تقلع من طوكيو وتهبط في مدينة نيويورك في غضون ساعتين تقريبًا.

هؤلاء الباحثون ليسوا الوحيدين الذين يعملون على السفر الجوي الذي تفوق سرعته سرعة الصوت، كما أصبح النقل الأرضي أسرع بشكل ملحوظ مع كشف الصين عن قطار ماجليف أسرع من الطائرات التجارية. ومع ذلك، فإن الاختبار الأخير الذي أجراه الفريق الياباني يعد دليلا واعدا على هذا المفهوم. تشير السرعة فوق الصوتية إلى السفر بسرعة أكبر من سرعة الصوت، بما يصل إلى خمسة أضعاف تلك السرعة. تم تحقيقه لأول مرة على متن طائرة في عام 1947. ومع ذلك، فقد أثبتت السرعة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت – وهي سرعة تتجاوز خمسة أضعاف سرعة الصوت – أنها أكثر صعوبة في التصميم. لا تتطلب مثل هذه السرعات عزلًا أفضل عن البيئة الخارجية فحسب، بل تتطلب أيضًا نوعًا مختلفًا تمامًا من الطائرات للحفاظ على قوة الدفع الكافية للسفر.

بدلًا من إظهار قدرات الطيران، ما فعله هذا الاختبار الأخير هو إثبات أن تصميم طائراتهم يمكن أن يتحمل الظروف القاسية الناتجة عن الطيران بسرعة 5 ماخ. إذا سبق لك أن شاهدت فيلمًا تحترق فيه سفينة فضائية أثناء دخولها الغلاف الجوي – أو إذا قرأت عن معاناة مركبة SpaceX Starship من “التفكيك السريع غير المجدول” أثناء عودتها إلى الأرض – فلديك بالفعل فكرة جيدة عن المشكلات التي تواجهها الطائرات بسرعات مفرطة. يخلق الطيران احتكاكًا عندما يخترق هيكل الطائرة الغلاف الجوي، وتضغط موجات الصدمة الهواء وتولد الحرارة.

تجعل هذه المشكلة من قدرات الحماية الحرارية للطائرة العقبة الأولى التي يجب على المهندسين مراعاتها قبل أن يحلموا بتحقيق رحلة تفوق سرعتها سرعة الصوت. عند سرعة 5 ماخ، تقدر وكالة استكشاف الفضاء اليابانية أن الاحتكاك الناتج عن الغلاف الجوي يمكن أن يخلق درجات حرارة تصل إلى 1832 درجة فهرنهايت، لذلك كان هذا الاختبار الأول هو تحديد ما إذا كانت تقنية الحماية الحرارية الخاصة بهم قادرة على تحمل درجات الحرارة القصوى هذه. ولاختبار ذلك، أجروا اختبارات نفق الرياح لمحاكاة السرعات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت وقاموا بتحليل درجات الحرارة في الهواء والهيكل والداخلية طوال “الرحلة”. وخلصوا إلى أن جميع درجات الحرارة الداخلية ظلت ضمن الحدود المقبولة، مما يعني أن الأنظمة الكهربائية الداخلية يجب أن تعمل دون مشكلة طوال مدة الرحلة (ونأمل ألا يتعرض الركاب للطهي أيضًا).

ومع ذلك، فإن فتح السفر بسرعة تفوق سرعتها سرعة الصوت ليس سهلاً مثل حل مشكلة التدفئة ووضع طائرة أكبر على متن طائرة. أمام فريق وكالة استكشاف الفضاء اليابانية الكثير من العمل قبل أن تصبح أبحاثهم متاحة لعامة الناس. وحتى لو توصلوا إلى منتج قابل للتطبيق، فمن السابق لأوانه السماح للرحلات الجوية فائقة السرعة بالانتشار عبر البلاد.

وبعيدًا عن المشاكل الناجمة عن ارتفاع درجات الحرارة، تحتاج الطائرات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت إلى التعامل مع الفيزياء لتصبح حقيقة واقعة. يعمل المحرك النفاث النموذجي – مثل تلك الموجودة في الطائرات التجارية – باستخدام المحرك التوربيني الموجود في مقدمة المحرك لسحب كميات هائلة من الهواء. يتم دفع معظم هذا الهواء مباشرة إلى خارج النهاية الخلفية، مما يخلق قوة دفع، بينما يتم سحب بقية الهواء إلى قلب يمر عبر مركز الطائرة. داخل القلب، يتم ضغط الهواء المحول وتسخينه عن طريق الاحتراق قبل إعادة توجيهه أخيرًا لتدوير التوربين والحفاظ على استمرار العملية.

بمجرد أن تصل إلى سرعات تفوق سرعة الصوت، تصبح الفيزياء وراء المحركات والطيران أكثر تعقيدًا. كلما زادت سرعة الطائرة، زاد السحب الذي تنتجه. عندما تقترب من سرعات تفوق سرعة الصوت، تتشكل موجات الضغط أمام الطائرة أثناء ضغطها على الغلاف الجوي المحيط بها. وينتج عن ذلك دوي صوتي ويخلق أيضًا ظاهرة تُعرف باسم السحب الموجي، والتي يمكن أن تزيد السحب الإجمالي بنسبة 50% أو أكثر. من أجل تقليل السحب والحفاظ على سرعات تفوق سرعتها سرعة الصوت، تحتاج الطائرة إلى أجنحة تتجه نحو الخلف بزاوية كبيرة. كما أنها تحتاج إلى طائرات نفاثة أكثر كفاءة وتنتج قوة سحب أقل من تلقاء نفسها.

ولمعالجة هذه المشكلة، تستخدم معظم الشركات الطامحة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت، بما في ذلك فريق وكالة استكشاف الفضاء اليابانية، ما يُعرف بالمحرك النفاث التضاغطي. هذا النوع من الطائرات النفاثة ينتج الطاقة عن طريق دفع الهواء عبر الطائرة، مما يزيد من سرعة السيارة الأمامية لمواصلة إنتاج الدفع. يعمل هذا بشكل مشابه للطائرة النفاثة النموذجية، لكنه لا يستخدم توربينًا دوارًا وبالتالي لا يمكنه إنتاج أي قوة دفع إلا إذا كانت السيارة تتحرك بالفعل.