میلیتاری اولین مرجع نظامی ایران در اینترنت
به نام خداوند لوح و قلم ، حقیقت نگار وجود و عدم
سال ها پیش در جنگ چالدران زمانی که بین قزلباش ها و امپراطوری عثمانی شعله های جنگ برافروخته شد، سپاه عثمانی که به سلاح گرم و توپ مجهز بود ، توانست سپاه قزلباش ها را شکست دهد و این موضوع برای شاه اسماعیل فاجعه بار بود. امروزه نیز فناوری در کنار آموزش های نظامی دو رکن اساسی و لازم برای پیروزی در نبردهای محدود تا جنگ های بزرگ می باشد. کشور ما نیز سال هاست به دلیل تحریم شدن و عدم برنامه ریزی مناسب برای بروزرسانی تجهیزات و آماده شدن برای جنگ های آینده از قافله فناوری عقب افتاده است و پر کردن این اختلاف فناوری در برهه های مختلف به وسیله شیوه های گوناگون و مقطعی تنها به صورت یک مسکن به داد این کشور رسیده است ، اما در آینده ای نچندان دور ممکن است نه مسکن و نه حتی عملی شبیه قطع عضو هم جوابگوی این زخم چرکین نباشد، چرا که آخرین حلقه گم شده غرب و به خصوص آمریکا برای عملیاتی کردن تسلیحات دو نسل آینده خود تقریبا پیدا شده است. حل معضل SWaP (سایز ، وزن و توان) در مباحث انرژی مورد نیاز برای این تسلیحات این حلقه گم شده می باشد. آرزوی رونالد ریگان برای داشتن یک سامانه دفاعی تحت نام جنگ ستارگان که شامل ریلگان ها ، لیزرهای اشعه ایکس ، پرتو ذرات زیر اتمی ودیگر تسلیحاتی از این دست بود به زودی تحقق خواهد یافت.
اما سوالی اصلی شما مسلما این هست که چطور؟
برای درک بهتر این موضوع نیاز است تا کمی وارد علم فیزیک شویم .
ابررساناهای دمای اتاق انقلاب بعدی فیزیک و صنایع
ابتدا تعریفی بسیار ابتدایی از ابررساناها ارائه خواهیم کرد ، سپس به کاربرد آن ها اشاره ای می کنیم و پس از آن به سیر تحول این مواد خواهیم پرداخت .
ابررسانا ماده ای است که با مقاومت بسیار ناچیز و نزدیک به صفر جریان الکتریکی را از خود عبور دهد. یکی از ساده ترین روش ها برای ایجاد یک ابررسانا سرد کردن فلزات تا دمای بسیار پایین می باشد. متعاقبا همیشه نمی توان این دما را در محیط صنعتی فراهم نمود و سال هاست که دانشمندان به دنبال ابررسانا و ماده ای هستند که در دمای اتاق (حدود 20 درجه) ابررسانا باشد.
تا این جا ساده ترین کاربردی که به ذهن میرسه خذف اتلاف حدودا 30 درصدی شبکه های انتقال برق هست ، واقعیت اساسی و مهم مد نظر ما این است که این مواد تحت شرایط خاص رفتارهای عجیب از خود نشان می دهند. نمونه ای از این رفتارها زمانی است که یک ابررسانا را بر روی یک مگنت قرار دهیم. وقتی یک ابررسانای نازک بر روی یک مگنت قرار بگیرد ،اثر مایسنر اتفاق افتاده و ابرسانا میدان مغناطیسی را از خود دور کرده ، اما با توجه به نازک بودن نمونه میدان مغناطیسی به داخل ابررسانا نفوذ خواهد کرد و در مجموع باعث قفل شدگی و تعلیق کوانتومی ابررسانا می شود.
نحوه خم شدن خطوط میدان مغناطیسی را در شکل زیر مشاهده خواهیم کرد:
خطوط میدان در حالتی که فلز گرم است.
خطوط میدان در حالتی که تا دمای بسیار پایین سرد شده است (حدود 200 درجه زیر صفر)
گفته میشود یک قطعه بسیار کوچک از ابررسانا در این حالت می تواند نزدیک به یک تن بار را حمل کند که مشخصا کاربرد صنعتی بسیار زیادی خواهد داشت و کاربرد نظامی آن در قسمت لجستیک به صورت عمده قابل مشاهده خواهد بود و توان لجستیک و پشتیبانی را تا حد زیادی بالا خواهد برد .
اما چیزی که در اینجا مد نظر ماست باتری های ساخته شده به وسیله ابرسانا ها می باشد ، این باتری ها که زمان شارژ و دشارژ بسیار سریع دارند ، می توانند مقدار بسیار زیادی از انرژی را در خود ذخیره کنند و با توجه به اینکه در این باتری ها قطعه متحرکی وجود ندارد ، بسیار قابل اعتماد می باشند. در یک نمونه از این باتری ها انرژی در میدان مغناطیسی حاصل از جریان DC داخل یک پیچه ابرسانا ذخیره می شود . به این نوع باتری ها به اختصار SMES گفته می شود. نمایی از کارکرد این باتری ها به صورت زیر می باشد.
این ذخیره کننده انرژی همه ویژگی های یک ذخیره کننده ایده ال را داراست اما حجم گرمایی که باید مهار شود بسیار بالاست و صرفه اقتصادی این سیستم را به شدت کاهش می دهد ، اما فرض کنید ابررسانایی در دمای اتاق داشته باشید ، در این صورت منبع انرژی پایدار را در ابعاد صنعتی نیز خواهید داشت . اما در سایز بسیار کمتر چون تعداد شارژ این سیستم از لحاظ تئوری بی نهایت می باشد .
اما چه چیز باعث شده است تا در نویسنده این اطمینان بوجود آید که بسیار زود ابررسانا ها در دسترس غول های صنعتی دنیا قرار خواهد گرفت ؟با اینکه سال هاست دانشمندان به دنبال چنین موادی هستند اما در این 2-3 سال اخیر اتفاقات بسیار خوشحال کننده ای در این زمینه افتاده است . اول اشاره ای کوتاه خواهیم کرد به برنده جایزه نوبل سال گذشته …
اسم کشفی که این سه فرد انجام داده بودند ، انتقال فاز توپولوژیک و مراحل توپولوژیک ماده می باشد. این کشف در حوزه ماده چگال می باشد و مبانی نظری برای طراحی مواد با ویژگی های مخصوصا الکتریکی خاص را فراهم می کند . یکی از مسائلی که این تئوری به خوبی توضیح داده بود اثر کوانتومی هال می باشد که به وسیله توپولوژی سطحی ماده توصیف شده است.
نکته دیگری نیز که وجود دارد که کنار بعد نظری ، تکنیک های آزمایشگاهی نیز تا حد بسیار زیادی پیشرفت کرده و توانسته اند ماده هایی را طراحی کنند که در دمای تنها منفی 70 درجه سانتیگراد به دمای ابررسانایی برسد و یا فناوری دیگری که در ایتالیا و آلمان مشاهده شده است و آن نیز کنترل ابررسانایی مواد به وسیله لیزرهاست . کاهش دمای ابررسانایی در سال ها اخیر بسیار چشمگیر و گسترده بوده است و مطمئنا به زودی ابررسانا در دمای اتاق را خواهیم داشت . اما این علم مطلقا در اختیار کشورهای اروپایی و آمریکا خواهند ماند و با توجه به زیرساخت صنعتی آمریکا و پیشرفت های دانشگاه های این کشور در این زمینه این کشور اولین کشوری خواهد بود که این فناوری را صنعتی کند.
از طرف دیگر وقتی اخباری نظیر روباتیک کردن یک سوم ارتش آمریکا تا 2030 ، آماده شدن توپ الکترومغناطیسی زوم والت ، آماده شدن پروژه لیزر اکسکالیبر ، سیستم دفاع فعال جنگنده های آمریکا و هزاران خبر دیگر از این دست را می خوانیم باید خود را اماده کنیم که تا حدود 10 سال دیگر اختلاف فناوری ما و ارتش آمریکا بسیار بیش از پیش شود، اما افسوس و صد افسوس که در این کشور آینده نگری به درستی انجام نمی شود و بهینه سازی ها بر اساس مدیران بی تجربه و یا بی سواد ارائه می شود.
هرگونه کپی برداری از این مطلب با ذکر منبع بلامانع است.
© military.ir ©
منابع:
http://www.coldwar.org/articles/80s/SDI-StarWars.asp
https://www.thoughtco.com/quantum-levitation-and-how-does-it-work-2699356
https://phys.org/news/2017-05-laser-pulses-reveal-superconductors-future.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Superconducting_magnetic_energy_storage
