إذا سمعت دويًا مؤخرًا، فمن المحتمل أنك تتذكره. يمكن أن يكون الانفجار الصاخب الذي يشبه الانفجار – والذي يحدث بسبب تحليق طائرة بسرعة أكبر من سرعة الصوت – مذهلاً، بل ويمكن أن يؤدي إلى تشقق النوافذ.
تعد طفرات الصوت جزءًا من السبب وراء عدم وجود طائرات ركاب أسرع من الصوت تحلق اليوم، وأحد العوامل التي تحد من نجاح الكونكورد، التي حلقت آخر مرة في عام 2003. وكانت الطائرة الأسرع من الصوت مقتصرة على سرعات أقل من سرعة الصوت عند التحليق فوق الأرض أو بالقرب من السواحل. ولا تزال اللوائح الدولية الحالية تقيد سرعة النقل التجاري على الأرض بما يقل عن 1 ماخ، أو سرعة الصوت، لتجنب إزعاج طفرات الصوت فوق المناطق المأهولة.
والآن، تعمل وكالة ناسا على تغيير تلك الأنظمة من خلال تحويل الطفرة إلى “صدمة”، مما يمهد الطريق لجيل جديد من الطائرات الأسرع من الصوت الأكثر هدوءًا. وتقوم الوكالة بذلك من خلال برنامج يسمى Quesst، وهو نتيجة عقود من البحث ويتمحور حول طائرة جديدة تسمى X-59، والتي ظهرت لأول مرة يوم الجمعة.
بعيد الرعد
تعد X-59 الأحدث في سلسلة الطائرات التجريبية التي تشمل X-1، والتي أصبحت في عام 1947 أول طائرة مأهولة تتجاوز سرعة الصوت، وX-15، التي لا تزال تحمل الرقم القياسي لأسرع طائرة على الإطلاق رحلة مأهولة، تم تحديدها عام 1967 بسرعة 6.7 ماخ.
تم تصميم المركبة الجديدة وبناؤها من قبل المقاول الرئيسي شركة Lockheed Martin Skunk Works في بالمديل، كاليفورنيا، بموجب عقد بقيمة 247.5 مليون دولار مع وكالة ناسا. مع اكتمال عملية طرح المصنع، ستخضع X-59 الآن لاختبار الأنظمة المتكاملة، وتشغيل المحرك، واختبار سيارات الأجرة استعدادًا للرحلة الأولى. ومن المقرر أن تقلع للمرة الأولى في وقت لاحق من هذا العام، قبل أول رحلة هادئة تفوق سرعتها سرعة الصوت.
“في غضون سنوات قليلة فقط، انتقلنا من المفهوم الطموح إلى الواقع. وقال بام ميلروي، نائب مدير وكالة ناسا، في بيان له: “ستساعد مركبة ناسا X-59 في تغيير الطريقة التي نسافر بها، مما يجعلنا أقرب لبعضنا البعض في وقت أقل بكثير”.
وقال كريج نيكول، كبير مستشاري مقر ناسا، لشبكة CNN في عام 2022: “ستكون أكثر هدوءًا بشكل ملحوظ من الكونكورد أو أي طائرة أخرى أسرع من الصوت موجودة اليوم”. وأضاف: “إنها طويلة ورفيعة للغاية: يبلغ طولها حوالي 100 قدم (30.5 مترًا)، ولكنها يبلغ طول جناحيها حوالي 29 قدمًا فقط. الأنف هو السمة المميزة لهذه الطائرة: فهو يبلغ حوالي ثلث الطول.
يلعب الشكل الأنيق دورًا رئيسيًا في جعل الطائرة أكثر هدوءًا عند السفر بسرعة تفوق سرعة الصوت.
ولكن كيف يحدث الطفرة الصوتية؟ عندما تسافر طائرة بسرعات أقل من سرعة الصوت، فإن الموجات الصوتية التي تولدها عادةً يمكن أن تنتقل في جميع الاتجاهات؛ ومع ذلك، عند السرعات الأسرع من الصوت، ستترك الطائرة صوتها وراءها وسوف تنضغط الموجات الصوتية وتتجمع في موجة صادمة واحدة تنشأ عند المقدمة وتنتهي عند الذيل.
عندما تلتقي هذه الموجة الصدمية شديدة الضغط بأذن الإنسان، فإنها تحدث دويًا عاليًا، وهو ما لا يحدث عندما تخترق الطائرة حاجز الصوت، بل هو تأثير مستمر يمكن أن يسمعه أي شخص في منطقة مخروطية الشكل أسفل الطائرة، بشرط أن تتجاوز سرعة الصوت.
تم تصميم شكل X-59 لمنع موجات الصدمة من الاندماج معًا. وبدلاً من ذلك، انتشرت بمساعدة الأسطح الديناميكية الهوائية الموضوعة بشكل استراتيجي. ويوجد المحرك الوحيد أيضًا في الجزء العلوي من الطائرة وليس في الجزء السفلي منها، وذلك للحفاظ على المظهر الجانبي السفلي السلس الذي يمنع موجات الصدمة من الوصول إلى الأرض.
ونتيجة لذلك، تعتقد ناسا أن الطائرة X-59 ستنتج 75 ديسيبل فقط من الصوت عند السفر بسرعات تفوق سرعة الصوت، مقارنة بـ 105 ديسيبل في الكونكورد.
يقول نيكول: “ما يعنيه ذلك هو أن هذه الطائرة قد تبدو مثل صوت الرعد البعيد في الأفق، أو مثل شخص يغلق باب السيارة بالقرب من الزاوية”. “وربما لا يسمع الناس دوي الانفجار على الإطلاق، وإذا سمعوا ذلك فلن يندهشوا بالتأكيد، لأنه سيكون منخفضًا ومنتشرًا، وليس عاليًا على الإطلاق”.
تغيير اللوائح
ومن المتوقع أن تطير الطائرة X-59 بسرعة 1.4 مرة سرعة الصوت، أو 925 ميلاً في الساعة. قبل ذلك، سيقوم فريق Quesst بإجراء العديد من اختبارات الطيران في Lockheed Martin Skunk Works قبل نقل الطائرة إلى مركز أبحاث الطيران Armstrong التابع لناسا في إدواردز، كاليفورنيا، والذي سيكون بمثابة قاعدة عملياته.
سيبدأ الجزء الحاسم من البرنامج في وقت لاحق من عام 2024، عندما سيتم إجراء سلسلة من الرحلات الجوية التجريبية على أكثر من ستة مجتمعات سكنية في جميع أنحاء الولايات المتحدة، والتي تم اختيارها لتقديم مزيج متنوع من الظروف الجغرافية والجوية: “سيكون ذلك ممتعًا”. قال نيكول: “جزء من المشروع، لأننا سنتعامل مع الجمهور وننتج القليل من العلوم للمواطنين”.
وتذكرنا هذه الخطة بتجربة أجرتها إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) في عام 1964، عندما حلقت طائرات مقاتلة أسرع من الصوت بشكل متكرر فوق مدينة أوكلاهوما لاختبار تأثير طفرات الصوت على الجمهور.
ولم تسر الأمور على ما يرام، حيث اعترض ما يصل إلى 20% من الناس على الطفرة وقدم 4% شكاوى ومطالبات بالأضرار. يقول نيكول: “لا نريد تكرار ذلك، بالطبع، ولهذا السبب سنقوم باختبار هذه الطائرة على نطاق محدود أولاً، مع قياس جميع أذرع التطويل”. “فقط عندما نكون راضين عن الأداء، سنذهب إلى المجتمعات، ونستمر في التحكم بعناية في مستوى دوي الاختراق الصوتي.”
بمجرد تحليق طائرة X-59 فوق المناطق المحددة، ستتعاون ناسا مع المجتمعات الموجودة على الأرض لقياس استجابتها للضوضاء. الهدف هو تأكيد النظرية القائلة بأن طفرة بقوة 75 ديسيبل ستكون مقبولة.
سيتم بعد ذلك تقديم البيانات المجمعة بهذه الطريقة إلى إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية والجهات التنظيمية الدولية.
جيل جديد
وتعتقد وكالة ناسا أن التغيير في اللوائح من شأنه أن يفتح السماء أمام جيل جديد من الطائرات الأسرع من الصوت، ويسمح لها بالتحليق فوق طرق غير مسموح بها الآن، مثل نيويورك إلى لوس أنجلوس، وتقليص وقت الرحلة إلى النصف تقريبًا.
ومع ذلك، لا نعرف كيف ستبدو تلك الطائرات ومن سيبنيها، لأن X-59 ليست نموذجًا أوليًا ولكنها مجرد عرض للتكنولوجيا.
وقال نيكول، وهو يشير إلى المقدمة الممتدة وبعض أنظمة التحكم في الطيران، “إن أي تصميم مستقبلي لطائرة تجارية منخفضة الارتفاع للطيران الأسرع من الصوت سيكون بالتأكيد مختلفاً عن هذا، على الرغم من أن بعض عناصر التصميم يمكن ترجمتها مباشرة”. نظام الرؤية الخارجية الفريد لطائرة X-59، والذي يزود الطيار بشاشات عالية الوضوح توضح ما هو أمامه، في حالة عدم وجود نافذة فعلية مواجهة للأمام بسبب مقدمة الطائرة الانسيابية.
تقوم العديد من الشركات حاليًا بتطوير طائرات ركاب أسرع من الصوت وتخطط للطيران بها في غضون عقد من الزمن أو أقل، بما في ذلك شركة Hermeus وBoom وSpike. ومع ذلك، فمن المشكوك فيه أن يتمكن أي منهم من الاستفادة من نتائج برنامج Quesst، والذي من المرجح أن يفيد الجيل القادم من الطائرات الأسرع من الصوت.
ويعتقد نيكول أن مثل هذه الطائرات، التي تتمتع بالقدرة على الطيران في أي مكان، ستضفي طابعًا ديمقراطيًا على السفر الأسرع من الصوت، مما يمثل اختلافًا صارخًا عن مكانة الكونكورد الفاخرة: “إذا نظرت إلى الوراء 100 عام، فستجد أن الكثير من تقنيات التنقل المتقدمة، بما في ذلك السكك الحديدية والطائرات، بدأت في الظهور باعتبارها تجارب متميزة، ولكن مع تقدم التكنولوجيا وانخفاض التكاليف، أصبحت متاحة لعامة الناس.
“أحد الأهداف طويلة المدى هو جعل هذا النوع من السفر عالي السرعة متاحًا كتطبيق واسع النطاق، وليس هناك حقًا سبب يمنع حدوث ذلك.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com