آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده(دارپا) قصد دارد یک سیستم پیشران زیردریایی «بی‌صدا» را توسعه دهد. این پیشران جدید که ظاهراً از فیلم «شکار اکتبر سرخ» در دهه ۱۹۹۰ الهام گرفته شده است، هیچ بخش متحرکی ندارد و نیروی رانش را با استفاده از آهنرباهای الکتریکی و آب ارائه می‌کند.
بر اساس مفهومی به نام مگنتوهیدرودینامیک(MHD)، این سیستم نسبتا ساده است، اما می‌تواند برای زیردریایی‌های آینده انقلابی باشد.
حرکت بی‌صدا
مفهوم مگنتوهیدرودینامیک برای اولین بار در دهه ۱۹۵۰ پیشنهاد شد و چندین دهه است که مورد توجه مهندسان نیروی دریایی قرار گرفته است. همین مفهوم، الهام بخش یک زیردریایی خیالی در فیلمی به نام «شکار اکتبر سرخ» است.
در یک موتور مگنتوهیدرودینامیک، یک سیال توسط یک میدان الکترومغناطیسی باردار می‌شود و شتاب می‌گیرد تا نیروی رانش ایجاد کند.
این دستگاه فاقد قطعات متحرک است و به همین دلیل بی‌صدا عمل می‌کند. بنابراین، زیردریایی‌ها تا حد زیادی از یک سیسم پیشران مخفی بهره می‌برند که به آنها اجازه می‌دهد از شکارچیان پنهان بمانند و با حذف تداخل صوتی از داده‌های سونار، نظارت و جمع‌آوری اطلاعات را بهبود ببخشند.
دلیل عدم استفاده از این فناوری در زیردریایی‌ها برای بیش از ۶۰ سال گذشته به جز در چند قایق آزمایشی، دو مورد است.
اول اینکه سیم‌پیچ‌های الکترومغناطیسی مورد استفاده در آن باید بسیار قدرتمند باشند و ساخت سیم‌پیچ‌هایی که برای نصب در زیردریایی به اندازه کافی سبک و کارآمد باشند، چالش برانگیز است.
دوم اینکه الکترودها باید سایش زیادی را به دلیل خوردگی، هیدرولیز و فرسایش ناشی از تعامل بین میدان‌های مغناطیسی، جریان الکتریکی و آب شور تحمل کنند.
در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های چشمگیری در توسعه آهنرباها صورت گرفته است. با این حال، هنوز جای پیشرفت در یافتن مواد مناسب برای ایجاد چنین الکترودی وجود دارد.
دارپا برای رسیدگی به این مشکل، یک برنامه ۴۲ ماهه به نام «اصول پمپ‌های مغناطیسی هیدرودینامیکی زیر دریا»(PUMP) راه‌اندازی کرده است که از چندین رویکرد برای توسعه یک دستگاه MHD نظامی کاربردی استفاده می‌کند.
سوزان سویتنبانک، مدیر برنامه PUMP در دفتر علوم دفاعی دارپا گفت: بهترین کارایی که تا به امروز در یک پیشران مگنتوهیدرودینامیک نشان داده شده است، در سال ۱۹۹۲ در یک کشتی ۳۰ متری موسوم به Yamato-۱ بود که با استفاده از قدرت میدان مغناطیسی معادل تقریباً ۴ تسلا، به سرعت ۶.۶ گره دریایی با بازدهی حدود ۳۰ درصدی دست یافت.
وی افزود: در چند سال گذشته، صنعت همجوشی تجاری پیشرفت‌هایی در آهنرباهای اکسید مس باریم خاکی کمیاب(REBCO) داشته است که میدان‌های مغناطیسی در مقیاس بزرگ تا ۲۰ تسلا را نشان داده است، پیشرفتی که به طور بالقوه می‌تواند ۹۰ درصد بازدهی را در یک دستگاه مگنتوهیدرودینامیکی ایجاد کند که ارزش پیگیری دارد.
وی ادامه داد: اکنون که مرزها در تولید میدان مغناطیسی نیرومند درنوردیده شده است، برنامه PUMP قصد دارد برای حل چالش مواد الکترود به یک پیشرفت بزرگ دست یابد.
مشکل اینجاست که حباب‌های گاز روی سطوح الکترودها تشکیل می‌شوند که کارایی آنها را کاهش می‌دهد و فرو رفتن در آنها به آنها آسیب می‌رسانند.
مدل‌های کامپیوتری می‌توانند نیروهای هیدرودینامیک، الکتروشیمی و مغناطیس را برای کاهش آسیب و افزایش کارایی تنظیم کنند.
سویتنبانک می‌گوید: ما امیدواریم از بینش‌هایی در مورد پوشش‌های مواد جدید از صنایع سلول سوختی و باتری استفاده کنیم، زیرا آنها با همان مشکل تولید حباب سر و کار دارند.
وی در پایان گفت: ما به دنبال تخصص در همه زمینه‌ها هستیم تا تیم‌هایی را تشکیل دهیم تا در نهایت به ما کمک کنند تا یک موتور مگنتوهیدرودینامیک در مقیاس نظامی بسازیم.
۵۸۵۸
