เรือดำน้ำเงียบความเร็วสูงพิเศษที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ของ Harbin Engineering University มีความเร็วเทียบได้กับเครื่องยนต์ไอพ่น

เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนที่มหาวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ฮาร์บิน (HEDU) ได้ประกาศความสำเร็จในการพัฒนาระบบขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ซึ่งสัญญาว่าจะนำเทคโนโลยีเรือดำน้ำยุคใหม่มาใช้
เทคโนโลยีก่อกวนนี้เลิกใช้เพลาขับเคลื่อนและใบพัดแบบเดิม และใช้พัลส์เลเซอร์ขั้นสูงและเส้นใยนำแสงแบบบางแทนเพื่อสร้างแรงขับที่น่าทึ่งเทียบเท่ากับเครื่องยนต์ไอพ่นเชิงพาณิชย์
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเทคโนโลยีนี้คาดว่าจะมีการใช้งานที่หลากหลายในด้านต่างๆ เช่น การขับเคลื่อนเรือดำน้ำล่องหน
น่าประหลาดใจที่ทั้งระบบทำงานด้วยพลังงานเลเซอร์เพียง 2 เมกะวัตต์ ซึ่งอยู่ภายในขีดจำกัดพลังงานของเรือดำน้ำนิวเคลียร์ 2 เมกะวัตต์ - เพียงอย่างเดียว - สามารถสร้างแรงขับได้มากถึง 70,000 นิวตัน ซึ่งน้อยกว่าเครื่องยนต์ไอพ่นเชิงพาณิชย์เล็กน้อย ก่อนหน้านี้ถือเป็นความฝันอันห่างไกล การก้าวกระโดดอย่างมีประสิทธิภาพนี้ได้กลายเป็นความจริงแล้ว
การก้าวกระโดดควอนตัมในการขับเคลื่อนเรือดำน้ำ
แนวคิดนี้เป็นที่รู้จักอย่างเป็นทางการในชื่อ "แรงผลักดันคลื่นระเบิดพลาสมาที่เกิดจากเลเซอร์ไฟเบอร์ใต้น้ำ" แนวคิดนี้ชาญฉลาด โดยเลเซอร์จะสร้างพลาสมาใต้น้ำ ซึ่งจะสร้างสิ่งที่เรียกว่า "คลื่นระเบิด" เพื่อขับเคลื่อนเรือดำน้ำไปข้างหน้า ซึ่งไปข้างหน้า.
มีศักยภาพมากจนเรือดำน้ำสามารถเดินทางได้ลึกกว่าขีดจำกัดความเร็วปัจจุบัน ที่น่าอัศจรรย์ยิ่งกว่านั้นคือเรือดำน้ำที่ใช้เลเซอร์ลำนี้ปราศจากการสั่นสะเทือนทางกลโดยสิ้นเชิง ซึ่งในอดีตเป็นอันตรายร้ายแรงสำหรับเรือดำน้ำที่จะซ่อนร่องรอยของมัน
แม้ว่าแนวคิดของการขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ใต้น้ำจะไม่ใช่เรื่องใหม่ เมื่อ 20 ปีที่แล้วโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น แต่เนื่องจากแนวทางการขับเคลื่อนที่ไม่มีประสิทธิภาพ จึงไม่สามารถบรรลุความก้าวหน้าได้ อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยที่นำโดยคณะวิศวกรรมศาสตร์เครื่องกลไฟฟ้าแห่งมหาวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ฮาร์บินได้เอาชนะความท้าทายนี้ด้วยการแนะนำกลไกพิเศษที่ประสบความสำเร็จในการมุ่งเน้นและนำทางพลาสมาที่สร้างด้วยเลเซอร์ในลักษณะควบคุม
หลักการสำคัญของนวัตกรรมนี้อยู่ที่การใช้เลเซอร์พลังงานสูงที่ปล่อยออกมาจากเส้นใยนำแสงที่บางกว่าเส้นผม ผ่านการระเหยของน้ำทะเลเพื่อสร้างฟองอากาศที่เรียกว่า "ซูเปอร์คาวิเทชั่น" (ซูเปอร์คาวิเทชั่น) ซึ่งจะช่วยลดความต้านทานของน้ำได้อย่างมาก ในเวลาเดียวกัน เลเซอร์จะสร้างพลาสมาในน้ำและก่อให้เกิดคลื่นระเบิด และนวัตกรรมของทีมก็คือพวกเขาสามารถใช้คลื่นระเบิดที่ท้าทายนี้ ซึ่งกระจายออกไปทุกทิศทาง เพื่อให้เรือดำน้ำมีทิศทางเฉพาะของ ขับ.
วิธีแก้ปัญหาเกี่ยวข้องกับการปล่อยอนุภาคโลหะทรงกลมเล็กๆ และใช้แรงระเบิดกับอนุภาคเหล่านั้น เมื่ออนุภาคโลหะออกจากปลายด้านหนึ่งของเรือดำน้ำพร้อมกับเลเซอร์พัลส์ ยานพาหนะใต้น้ำจะถูกผลักไปในทิศทางตรงกันข้าม
จุดเด่นอีกประการหนึ่งของเทคโนโลยีนี้คือ ยังสามารถนำไปใช้กับระบบอาวุธใต้น้ำเพื่อเพิ่มระยะการยิงใต้น้ำ ขีปนาวุธใต้น้ำ หรือตอร์ปิโดได้อย่างมาก โดยการสร้างปรากฏการณ์ซูเปอร์คาวิเทชั่น
พื้นผิวของเรือดำน้ำที่ใช้เทคโนโลยีนี้จะถูกปกคลุมไปด้วยเส้นใยนำแสงที่บางเฉียบและละเอียดเป็นพิเศษ ซึ่งแต่ละเส้นบางกว่าเส้นผมของมนุษย์ ซึ่งสามารถปล่อยแสงเลเซอร์ได้ วิศวกรกล่าวในรายงานล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสารจีน Acta Optica Sinica
ความท้าทายและการประยุกต์ในอนาคต
อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความก้าวหน้าที่น่าทึ่ง แต่ก็ยังมีความท้าทายมากมายรออยู่ข้างหน้าก่อนที่เทคโนโลยีจะสามารถนำไปใช้กับเรือดำน้ำทางทหารได้อย่างเต็มที่ ซึ่งรวมถึงวิธีการจัดการความร้อนที่เกิดจากเลเซอร์อย่างมีประสิทธิภาพ การรับประกันความทนทานของใยแก้วนำแสงในสภาพแวดล้อมใต้ทะเลลึกสุดขีด และวิธีการรวมระบบนี้เข้ากับโครงสร้างใต้น้ำที่มีอยู่ เช่น กระเบื้องไร้เสียงสะท้อนได้อย่างราบรื่น
นอกจากนี้ สำหรับเรือดำน้ำสเตลธ์ ในขณะที่เทคโนโลยีเลเซอร์สามารถกำจัดเสียงรบกวนที่เกิดจากการสั่นสะเทือนทางกลได้ ฟองอากาศคาวิเทชั่นเองก็อาจสร้างเสียงรบกวนได้ สิ่งนี้อาจทำให้เรือดำน้ำเป็นเป้าหมายที่ชัดเจนสำหรับโซนาร์ ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความมีชีวิตของเทคโนโลยีนี้สำหรับการใช้งานทางทหาร
อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้ แต่โอกาสทางพลเรือนของเทคโนโลยียังคงมีแนวโน้มที่ดี คาดว่าจะปฏิวัติวิธีการขับเคลื่อนของเรือ ช่วยให้การเดินทางทางทะเลเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยความพยายามอย่างต่อเนื่องของนักวิจัยและการปรับปรุงเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง เรามีเหตุผลที่เชื่อได้ว่าระบบขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในเทคโนโลยีเรือดำน้ำในอนาคตอันใกล้นี้