الصين تبتكر قطاراً يقترب من سرعة الصوت.. إليك كيف يعمل ولماذا تعد تقنيته خطوة نحو استيطان الكواكب؟

"قطار فائق السرعة يسير بسرعة تقارب سرعة الصوت"، إنجاز جديد حققته الصين، وقد يكون له تأثيرات تاريخية لأن أن الخبراء يرون هذا التطور المهم في مجال القطارات الفائقة السرعة (القطارات المغناطيسية) قد يكون خطوة في خطة بكين للاستيطان في الفضاء

ولا يثير القطار الصيني الجديد القلق في الولايات المتحدة فقط التي لا تهتم كثيراً بالقطارات، ولكن يثير القلق أيضاً في اليابان التي كانت دوماً رائدة القطارات فائقة السرعة.

فبعد تشغيلها أسرع قطار مغناطيسي تجاري في العالم منذ عام 2003، تختبر الصين الآن نظاماً أسرع بكثير، يقال إنه يقترب من سرعة الصوت، حيث يسير بسرعة تبلغ 80% من سرعة الصوت، حسبما ورد في تقرير لموقع Asia times.

يُشار إلى القطار بأنه "مزلقة كهرومغناطيسية"، وتبلغ سرعته القصوى 1030 كيلومتراً (640 ميلاً) في الساعة. وهذا أسرع 2.4 مرة من قطار شنغهاي "ترانسبيد ماجليف"، الذي تبلغ سرعته 431 كيلومتراً في الساعة ويسير مساراً مرتفعاً يبلغ ارتفاعه 30 كيلومتراً من وإلى مطار شنغهاي الدولي.

إليك التقنية التي تقوم عليها القطارات المغناطيسية

والقطارات المغناطيسية تقوم فكرتها على وجود مجال كهرومغناطيسي أسفل القطار، يرفع عرباته ويجعلها لا تلامس القضبان، مما يزيل الاحتكاك ويسمح بسرعات عالية من خلال الدفع المغناطيسي.

وتعتمد القطارات المغناطيسية Maglev ومدافع السكك الحديدية الكهرومغناطيسية وآلات الإقلاع في حاملات الطائرات التابعة للبحرية الأمريكية على نفس مبدأ استخدام التأثير الدافع للمجالات الكهرومغناطيسية القوية للغاية على الأجسام.

من خلال الطفو فوق القضبان تكون القطارات المغناطيسية قادرة على تقليل الاحتكاك وتقلل التلوث، كما تولد أيضاً ضوضاء واهتزازاً أقل وتوفر تجربة ركوب أكثر راحة.

يستخدم قطار ماجليف تنافراً مغناطيسياً لرفع عربة القطار فوق المسار ودفعها للأمام.

توجد المغناطيسات الكهربائية فائقة التوصيل على الهيكل السفلي للقطارات وعلى طول القضبان لدى القطار، ولديه عجلات مطاطية يستخدمها عندما يتوقف أو يتحرك ببطء.

مع تسارعه، تتفاعل المغناطيسات وترفعه نحو 10 سنتيمترات فوق المسار، مما يزيل الاحتكاك ويسمح بسرعات عالية.

يتم تصميم وبناء قطار الزلاجة الكهرومغناطيسية الصيني من قبل معهد الهندسة الكهربائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بالتعاون مع مدينة جينان في مقاطعة شاندونغ وحكومات المقاطعة.

يمكن أن يصبح المشروع الصيني الجديد الذي تبلغ تكلفته 3.3 مليار يوان (456.58 مليون دولار أمريكي) جزءاً مهماً من حملة الصين لبناء أسطول من القطارات المغناطيسية عالية السرعة، حسبما ورد في تقرير لموقع South China Morninig.

ويُظهر مقطع فيديو لشبكة التلفزيون العالمية الصينية (CGTV) عربة قطار واحدة تسير في مسار مستقيم مبني على أرض مستوية.

ويمكن تحقيق السرعة القصوى بوزن إجمالي يبلغ طناً مترياً (1000 كيلوغرام) أو أكثر، وفقاً للتقارير.

وشمل المشروع الصيني تصميم وبناء محرك خطي عالي الدفع ونظام طاقة 100 ميغاواط.

والمحرك الخطي مختلف عن المحركات الكهربائية التقليدية التي تقوم على على الحركة الدورانية.

بينما فكرة المحرك الخطى تقوم على مكونين رئيسيين: ملفات مثبتة داخل العربة ومسار لتوفير مجال مغناطيسي قوي. وبمجرد تشغيل التيار في الملفات، يولد المجال المغناطيسي قوة كهرومغناطيسية خطية لدفع العربة للأمام.

هذه التقنية مهمة في الحروب واستيطان الكواكب

بالإضافة إلى النقل البري عالي السرعة، من المرجح أن تساهم اختبارات النظام في بحث الصين الأوسع في الديناميكا الهوائية وعلوم المواد والفضاء وربما حتى المدافع الكهرومغناطيسية.

ستعزز التطورات التي أنتجت الرقم القياسي الجديد في السرعة تطوير تكنولوجيا النقل الجديدة، بما في ذلك القطارات والطائرات، وفقاً لتقرير نشره تلفزيون الصين المركزي.

يعتقد البعض أن المشروع جزء من هدفه أن يساهم في مساعي الصين لتصبح قوة فضائية من خلال إتقان أنظمة النقل الكهرومغناطيسية بين الكواكب عندما يصبح استعمار القمر والمريخ أمراً شائعاً، حسبما ورد في تقرير لموقع Eurasian Times الهندي.

ولطالما كان سعي الصين وراء إنشاء شبكات متطورة للسكك الحديدية عالية السرعة معروفاً،  ويعد استكشاف الفضاء واستعمار القمر والمريخ مجالاً تتطلع إليه الصين بشدة، وفقاً لمساعد وزير الدفاع الأمريكي السابق تشاس فريمان.

لكن فريمان يذكر بشكل خاص أن برنامج الفضاء الصيني تأثر بشدة بكتاب عام 1976، الحدود العليا: المستعمرات البشرية في الفضاء، لجيرارد ك. أونيل. ونشر معلق شؤون الصين أرنو برتراند موضوعاً على Twitter مع مقاطع من تفاعل عبر الإنترنت حيث يشارك فريمان وجهات نظره حول سياسة الولايات المتحدة تجاه الصين، بالإضافة إلى ذكر برنامج الفضاء الصيني وكتاب أونيل.

يتحدث الكتاب عن الحاجة والحتمية لنقل الصناعات الملوثة والبشر إلى القمر والموائل الاصطناعية التي تسمى أسطوانات أونيل. تعمل هذه العناصر على إعادة تكوين الغلاف الجوي والجيولوجيا للأرض والجاذبية في الفضاء الخارجي.

هذا متوقع بسبب النمو السكاني غير المستدام الذي يستنزف موارد الأرض وتغير المناخ. في حين أن أونيل يقترح وينظر أن هذه الموائل ستتكون من مواد من القمر نفسه، سيتم إطلاقها في الفضاء عبر "قطار جماعي"، وهو شكل من أشكال المنجنيق الكهرومغناطيسي. كان أونيل أستاذاً للفيزياء في جامعة برينستون حينها.

ومن المثير للاهتمام، أن اليابان قد أعلنت رسمياً عن مثل هذه الرؤية -بناء موائل اصطناعية وقطارات بين الكواكب تربط الأرض والقمر والمريخ.

اليابان أصبحت متأخرة عن الصين رغم أنها كانت صاحبة السبق

يمكن لقطار الصين الجديد المسمى زلاجة الكهرومغناطيسية أن يسافر بنحو 1.7 مرة أسرع من القطار المغناطيسي الذي طورته شركة سكك حديد اليابان المركزية (جيه آر توكاي).

في عام 2014، اصطحب رئيس الوزراء الياباني آنذاك شينزو آبي سفيرة الولايات المتحدة آنذاك كارولين كينيدي في جولة على نموذج تجريبي في محافظة ياماناشي غربي طوكيو.

تعود فكرة القطار المغناطيسي الخطي إلى أكثر من قرن من الزمان. اقترح عالم الصواريخ الأمريكي روبرت جودارد هذا المفهوم في عام 1909.

في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي، بدأ المهندس الكهربائي البريطاني إريك ليثويت في تطوير محرك خطي عامل. شارك لاحقاً في تطوير التحليق المغناطيسي وأصبح يُعرف باسم "أبو ماجليف".

في عام 1966، نشر الفيزيائيان الأمريكيان جوردون دانبي وجيمس باول أول ورقة بحثية عن تكنولوجيا السكك الحديدية المغناطيسية فائقة التوصيل، أثناء العمل في مختبر بروكهافن الأمريكي. وحصلا على براءة اختراع لاختراعهما في عام 1968.

بدأت شركة القطارات اليابانية بحث تقنية الدفع الخطي في عام 1962 بهدف إيجاد طريقة للسفر من طوكيو إلى أوساكا في ساعة واحدة فقط. كان ذلك قبل عامين من بدء تشغيل قطار شينكانسن (قطار الرصاصة) بين محطتي طوكيو وشين أوساكا -في الوقت المناسب تماماً لعرضه على زوار أولمبياد طوكيو عام 1964.

في البداية، استغرقت رحلة القطار السريع من طوكيو إلى أوساكا حوالي أربع ساعات، بعد عام، انخفض وقت السفر إلى ثلاث ساعات و10 دقائق.

وقامت شركة القطارات اليابانية بتطوير نظام القطارات المغناطيسية الخاص بها على مدار عقد من الزمان، وأجرت أول اختبار لها بنجاح في عام 1972.

واليوم، يقوم قطار نوزومي شينكانسن الياباني، الذي يتوقف عند أربع محطات فقط بينهما، برحلة طولها 552.6 كيلومتر في ساعتين و25 دقيقة.

كيف تفوقت الصين على اليابان؟

ولكن سرعان ما تفوقت الصين على اليابان في تقنية القطارات المغناطيسية..

تم بناء أسرع قطار مغناطيسي تجاري في الصين عام 2003 ويدعى Transrapid maglev، لا يزال قيد التشغيل.

تم بناء قطارات خط Shanghai Transrapid الصيني باستخدام التكنولوجيا الألمانية ويمكنه السير بسرعة تصل إلى 431 كم/ساعة، ويعمل على مسار طوله 30 كم بين مطار المدينة ومركزها.

تم بناء أول ثلاث مجموعات قطار شنغهاي Transrapid maglev في ألمانيا بواسطة Siemens و ThyssenKrupp. تم عرض هذه التقنية، التي تم تطويرها لقطار أحادي حضري، لأول مرة في معرض النقل الدولي الذي أقيم في هامبورغ في عام 1979.

تم إطلاق مشروع "شنغهاي ترانسبيد" في ديسمبر/كانون الأول 2002 من قبل المستشار الألماني آنذاك جيرهارد شرودر ورئيس الوزراء الصيني آنذاك تشو رونغجي، حيث تضمن نقل التقنية من ألمانيا للصين.

 في عام 2010، تمت إضافة قطار رابع من صنع شركة Chengdu Aircraft Industry الصينية إلى النظام، في مؤشر على إتقان الصينيين لهذه التقنية.

وتخطط الصين لمسارات قطارات مغناطيسية جديدة على مسافات أطول، وفقاً لبعض الخبراء.

طوكيو لديها خطط طموحة للقطارات فائقة السرعة

في عام 2015، ذهب وزير الأراضي والبنية التحتية والنقل والسياحة الياباني Keiichi Ishii في رحلة مع وزير النقل الأمريكي آنذاك أنتوني فوكس، على أمل إثارة إعجاب العميل المحتمل.

في نفس العام، سجل قطار مغناطيسي ياباني مكون من سبع سيارات رقماً قياسياً في السرعة بلغ 603 كيلومترات في الساعة. يمكن مشاهدة مقاطع الفيديو من مركز معارض محافظة ياماناشي ماجليف هنا.

تتمثل الخطة في ربط محطة شيناغاوا بطوكيو وناغويا في عام 2027 بوقت سفر مدته 40 دقيقة، ثم تمديد الخط إلى أوساكا بحلول عام 2037 بإجمالي وقت سفر 67 دقيقة.

ستصل سرعة تشغيل قطار SC Maglev الياباني المتجه إلى ناغويا وأوساكا إلى 505 كيلومترات في الساعة وما يصل إلى 16 سيارة مع مقاعد لحوالي ألف راكب.

من يفوز بالسباق اليابان أم الصين؟

من المحتمل الآن أن تقوم الصين ببناء العديد من القطارات المغناطيسية – ليس بنفس سرعة الزلاجة الكهرومغناطيسية، ولكن يمكن مقارنتها في السرعة بقطارSG Maglev الياباني، حسب موقع Asia times.

ولكن نجاح تجربة الزلاقة الكهرومغناطيسية يؤشر إلى أن الصين قد تتفوق على اليابان في مجال السرعة.

الأهم هو تفوق الصين بشكل كبير في طول شبكات السكك الحديدية عالية السرعة التي تزيد عن 40.000 كيلومتر. هذا بالمقارنة مع ما لا يزيد عن 3500 كيلومتر في اليابان، مع الوضع في الاعتبار أن الأخيرة أصغر من حيث المساحة والسكان من الصين.

فنظراً لمساحتها الكبيرة، والتضاريس المسطحة في المناطق المكتظة بالسكان، والقدرة على تنفيذ خطط إنشاء البنية التحتية بسرعة، قد تقود الصين العالم قريباً في مجال القطارات المغناطيسية.

ولكن السؤال الأهم هل تستطيع الصين حقاً أن تستخدم تكنولوجيا النقل الكهرومغناطيسي للتنقل عبر الكواكب كما تريد.