التكنولوجيا والعلوم التطبيقية

كيفية تشييد العلماء لـ”سفن الهواء”

2016 عصر الكهرباء

جون كلارك مع مايكل ألابي وإيمي جان بيير

KFAS

التكنولوجيا والعلوم التطبيقية

بعد أسابيع فقط من طيران أول إنسان بمنطاد مونتغولفاير ذي الهواء الساخن في عام ١٧٨٣، حام منطاد آخر على أسطح مدينة باريس.

ملأ المنطاد الجديد بغاز الهيدروجين، وخلال فترة وجيزة سيطرت مناطيد الهيدروجين على سماء الطائرات الأخف من الهواء (كما كانت تسمى).

كان الفيزيائي الفرنسي جاك تشارلز (١٧٤٦ – ١٨٢٣) أول من عبأ المناطيد بغاز الهيدروجين. لكن المناطيد الأولى هذه لم يكن بمقدورها إلا حمل عددٍ يسيرٍ من المسافرين، كما أنها كانت صالحة فقط للسفر مع اتجاه الرياح. ولذلك برز السؤال حول كيفية صنع منطاد يتسع لعدد أكبر من المسافرين من ناحية كما يمكن توجيهه نحو مسار محدد سلفاً من ناحية أخرى.

تكمن الإجابة في تشييد منطاد أكبر وإضافة محرك ودفة توجيه إليه. أدت نتيجة هذه الإضافات إلى ظهور ما عرف بسفن الهواء، التي سماها الفرنسيون في الأصل «درجبل»، أي المنطاد ذي المحرك القابل للتوجيه.

يعكس المسمى أسلاف المنطاد الجديد – إذ شيد أول منطاد بمحرك وقابل للتوجيه عام ١٨٥٢ على يد المهندس الفرنسي هنري جفارد (١٨٢٥-٨٢).

 

كان شكل منطاد جفراد على هيئة غلاف بيضاوي ضخم مملوء بالهيدروجين مثبت به شبكة من الحبال لدعم صندوق مفتوح، أو الغندول، يحمل بداخله القبطان والمحرك. ونظراً لضغط غاز الهيدروجين على السطح الداخلي يبقى الغلاف عل هيئته – وهو نظام يؤدي إلى عدم ثبات شكل المنطاد.

تضمن المنطاد آلة بخارية وقودها فحم الكوك وبقدرة ٣ أحصنة ميكانيكية تدير مروحة دفع ثنائية الشفرات. بالإضافة إلى ذلك احتوى المنطاد على دفة توجيه مثبتة في أحد طرفي الغندول. علق الغندول على مسافة كبيرة من الغلاف المحتوى على الغاز وذلك منعاً لوصول شرارة قد تصدر من غلاية المحرك إلى الهيدروجين القابل للاشتعال.

قطع جفارد في رحتله الأولى من باريس إلى قرية تقع على مسافة ١٧ ميلاً (٢٧ كم) بسرعة متوسطها ٥ أميال في الساعة (٨ كم في الساعة) . لكن السفر مسافات تزيد عن مسافة النزهة هذه يحتاج إلى استخدام محرك بقدرة أكبر، مثل محرك كهربائي.

كان هذا الحل هو الذي لجأ إليه المهندسان الفرنسيان تشارلز رينارد (١٨٤٧ – ١٩٠٥) وآرثر كربس (١٨٤٧ – ١٩٣٥) في بناء سفينتهما الهوائية، فرنسا. استخدم المحرك الجديد بطارية ولدت قدرة في حدود ٩ أحصنة ميكانيكية، ونجح المبتكران في التحليق بسفينتها البالغ طولها ١٦٤ قدماً (٥٠ م) حول مدينة باريس في مسارٍ دائري بسرعة تقارب ١٤ ميلاً في الساعة (٢٣ كم في الساعة).

 

مع توفر آلات الغازولين إتجه المبتكرون إلى استخدامها لتوفير الطاقة لسفنهم الهوائية. كما ظهر الهيكل شبه الثابت لسفن الهواء عام ١٨٩٨: ثبتت إطارات معدنية في مقدمة السفينة ومؤخرتها بواسطة عارضة خشبية شبكية رئيسة على امتداد قطر السفينة.

فاز الطيار البرازيلي ألبرتو سانتوس – ديومونت (١٨٧٣-١٩٣٢) عام ١٩٠١ بجائزة قيمتها ١٠٠,٠٠٠ فرنك فرنسي لطيرانه في سفينة هواء (سادس السفن التي شيدها) من سانت كلود إلى برج إيفيل والعودة ثانية وهي مسافة تبلغ ٦.٨ ميلاً (١١ كم ).

شيد المبتكر النمساوي ديفيد شوارتس (١٨٥٢ – ٩٧) عام ١٨٩٧ أول سفينة هواء ثابتة الشكل باستخدامه هيكلاً معدنياً على امتداد المنطاد. ونظراً لبدء توفر الألمنيوم، أصبح هذا المعدن هو المفضل في بناء هياكل المناطيد. استخدم المهندس الألماني غراف (كونت) فيردناند فون زبلن (١٨٣٨-١٩١٧) هيكل الألمنيوم لبناء أول سفنه الهوائية LZ-١ عام ١٩٠٠.

لكن المنطاد الذي بلغ طوله ٤٢٠ قدماً (١٢٨م) لم يحتو على محرك بقدرة كافية مما أدى إلى فشله. تبع زبلن نموذجه الأول بنماذج أخرى LZ-٢ عام ١٩٠٥ و LZ-٣ عام ١٩٠٦، لكن النموذج الناجح من نماذج زبلن كان LZ-٤ الذي شيده عام ١٩٠٨.

 

تضاعفت أحجام سفن الهواء وزادت محركاتها عدداً وقدرة لتحتوي على محركين ومن ثم ثلاثة وأخيراً أربعة محركات. في عام ١٩١٠ دشن أول طيران تجاري في العالم بسفينة الهواء ألمانيا التي بلغ طولها ٤٨٦ قدماً (١٤٨ م).

تبع ذلك طيران السفينة غراف زبلن البالغ طولها ٧٧١ قدماً (٢٣٥ م) طولاً والتي كانت تتسع لمسافرين لنقلهم عبر المحيط الأطلسي بسرعة تبلغ ٨١ ميلاً في الساعة (١٣٠ كم في الساعة). كان آخر سفن زبلن الهوائية السفينة سيئة الحظ هندنبيرغ وذلك عام ١٩٣٧.

فعلى مقربة من مرساها في بحيرة هيرست بولاية نيوجيرسي شب الحريق في الهيدروجين مما أدى إلى انفجار السفينة ومقتل ٣٦ ما بين طاقم الملاحة والركاب. كما عانت سفينة الهواء البريطانية R١٠١ ، البالغ طولها ٧٨٧ قدماً (٢٤٠ م) مأساة مماثلة عام ١٩٣٠ عند سقوطها في فرنسا خلال رحلتها إلى الهند.

وقتل في هذا الحادث ٤٨ شخصاً من بين ٥٤ كانوا على متنها. وبذلك بعثت هذه الحوادث الإشارة بإنتهاء عهد سفن الفضاء المملوءة بالهيدروجين.

ظهرت الروح مجدداً في السفن الهوائية باستخدام غاز الهيليوم، ولكن لفترة قصيرة فقط خلال الحرب العالمية الثانية عندما قامت البحرية الأمريكية باستخدامها في حراسة السواحل البحرية. كما كانت هناك خطط لبناء سفن هوائية لنقل البضائع لكن الحوامات (الهيليوكوبترات) تكفلت بهذا الأمر.

مجلة مدار
‫‪حذف الأمراض من حمضنا النووي
ثارت ولادة أول طفلين معدلين جينياً في العالم ضجة كبيرة عام 2018. فقد عُدل الحمض النووي DNA للفتاتين التوأم أثناء عمليات التلقيح الصناعي في المختبر باستخدام تقنية تحرير الجينات كريسبر، وذلك بهدف حمايتهن من فيروس نقص المناعة البشرية HIV. وتستخدم تقنية كريسبر إنزيماً بكتيرياً لاستهداف وقطع تسلسل محدد في حمض نووي. وقد وُضع الباحث الصيني هي جيانكوي He Jiankui، الذي قاد العمل، في السجن لأنه تجاهل إرشادات السلامة ولم يحصل على موافقة واضحة. لكن في ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪اللقاحات القابلة للأكل..
اللقاحات القابلة للأكل تعد بديلا مناسبا للحصول على لقاحات آمنة وفعالة، وهي لقاحات تحتوي على مولد ضد صالح للتناول دول عدة تراهن على الطحالب الدقيقة المعدلة وراثيًا لتطوير لقاح لمرض كوفيد-19 صالح للأكل مستخدمة الهندسة الوراثية د. طارق قابيل أستاذ في كلية العلوم - جامعة القاهرة مصر
     منذ استشراء جائحة فيروس كورونا المستجد المسبب لجائحة كوفيد-19، هرعت كثير من المؤسسات الطبية وحكومات بعض الدول إلى تكثيف البحوث ودعم الدراسات الهادفة ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إنشاء مستشفيات جديدة في ووهان
ع إبلاغ المستشفيات القائمة عن نقص في الأسرّة بسبب زيادة الطلب الناجم عن انتشار فيروس كورونا السريع، قررت الصين في 24 يناير البدء ببناء مستشفيات جديدة. بعد أقل من أسبوعين، فتحت أبواب المرافق الطبية الجديدة لاستقبال أول المرضى.
أنشئ مستشفيان جديدان في ووهان، عاصمة مقاطعة هوبي، في الأسبوع الأول من شهر فبراير. واستغرق الأمر أقل من أسبوعين للانتقال من وضع حجر الأساس في الموقع إلى البدء باستقبال أول المرضى. والمستشفيان الجديدان - مستشفى ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا تُسبب السمنةُ تفاقمَ مرض كوفيد-19؟
غطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر ومؤسسة هيسينغ-سيمونز Pulitzer Center.
بقلم:     ميريديث وادمان
ترجمة:  مي بورسلي
 
في ربيع هذا العام، بعد أيام من ظهور أعراض تشبه أعراض الإنفلونزا والحمى، وصل رجل إلى غرفة الطوارئ في المركز الطبي بجامعة فيرمونت Vermont Medical Center. كان شابا، في أواخر الثلاثينات من عمره، وكان يعشق زوجته وأطفاله الصغار. وكان يتمتع بصحة جيدة، وقد كرّس ساعات لا نهاية لها في إدارة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الفيروس التاجي يثير التخمينات حول موسم الإنفلونزا
قلم:    كيلي سيرفيك
ترجمة: مي بورسلي
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر  Pulitzer Center ومؤسسة هايسنغ-سيمونز  Heising-Simons Foundation.
في شهر مارس 2020، بينما كان نصف الكرة الجنوبي يستعد لموسم الإنفلونزا الشتوي أثناء محاربة مرض كوفيد-19 COVID-19، وضعت شيريل كوهين Cheryl Cohen -عالمة الأوبئة، وزملاؤها في المعهد الوطني للأمراض المعدية National Institute for Communicable Diseases بجنوب إفريقيا اختصار: ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إيقاف الآفات بوسائل غير وحشية
ن أحد الاستخدامات الأخرى المحتملة للتحرير الجيني هو القضاء على الآفات. ويمكن للتحرير الجيني ذاتي التكرار Self-replicating edits المُسمى ‘المحركات الجينية’ Gene drives والمستند إلى تقنية كريسبر CRISPR تدمير مجموعات الكائنات الحية بكاملها. في التجارب المعملية، غالباً ما ينتج الحمض النووي DNA المُدخل حديثاً جنساً واحداً عقيماً، يكرر نفسه ليصيب كلتا النسختين من كروموسومات صبغيات الحيوان بحيث ينتقل إلى نسله بكامله. وقد طور بعض البعوض مقاومة ضد ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪سيليكون فالي يحاول امتصاص انبعاثات الكربون
ن التخلي سريعاً عن استخدام الوقود الأحفوري هو المطلوب إذا أردنا أن نحافظ على متوسط ارتفاع درجة الحرارة العالمية ضمن نافذة 1.5 °س اللازمة لتخفيف أسوأ آثار تغير المناخ. لكن هذا ليس كل ما يمكننا القيام به. وبدلاً من محاولة الحد من انبعاثات الكربون الناتجة من أنشطتنا، هناك مجال لإزالتها بالفعل من الغلاف الجوي. وهذا ما أعلنت شركة مايكروسوفت Microsoft أنها ستبدأ بفعله، عندما استهل عملاق البرمجيات العام 2020 عبر الكشف عن نيته في أن يكون سلبي الكربون ... (قراءة المقال)