Fahamu juhudi za kuwezesha ndege kutumia haidrojeni badala ya mafuta

Wakati wa Vita Baridi, Marekani na USSR zilitafiti juu ya hidrojeni ya majimaji kama njia mbadala ya mafuta ya ndege.

Je! mafuta haya safi yanaweza kuwa karibu kuanza kutumika?

Kati ya maelfu ya watalii wanaotembelea ufuo wa West Palm, Florida, kila mwaka wamebaini eneo la viwanda lililotelekezwa kando ya mji.

Maandishi yaliyofifia yanayosomeka "SILAHA ZENYE KAMERA HAZIRUHUSIWI KWENYE ENEO HILI" yalikuwa yameambatanishwa kwenye lango linaloziba barabara ya kuingilia iliyosahaulika.

Ilikuwa ni mojawapo ya dalili chache ambazo kiwanda cha Apix Fertilizer kiliwahi kuficha siri.

Eneo hilo la maili 10 za mraba (km 25.9 za mraba) lilikuwa kituo cha serikali cha siri ambacho, mwishoni mwa miaka ya 1950, kilikuwa kiini cha juhudi za Marekani za kupeleleza silaha za nyuklia za Usovieti.

Badala ya kuzalisha mbolea kwa ajili ya wakulima, kuna uwezekano ilikuwa mzalishaji mkuu zaidi wa haidrojeni ya majimaji, ambayo ilihitajika kwa jambo moja: Mradi wa ndege yenye kuendeshwa na haidrojeni ya Suntan.

Hili lilikuwa jina lililopewa mradi huo wa "siri" wa kujenga mbadala wa ndege ya kijasusi ya Lockheed U-2, uliyoanza mwaka wa 1956.

Lockheed CL-400 Suntan ilikuwa zaidi kama ndege ya anga, kuliko ndege ya kijasusi.

Ikiongozwa na mbunifu mahiri wa 'Lockheed' na mwanzilishi msiri wa kampuni ya Skunk Works, Kelly Johnson, mashine katika ndege mithili ya mishale ilikusudiwa kuruka futi 30,000 (100,000ft) ikiwa na joto la 177ºC (350ºF), na umbali wa kilomita 4,800 (km) na kuwashwa kwa hidrojeni ya majimaji - yaani, haidrojeni iliyopozwa hadi viwango vya joto - karibu -423ºF (-253C).

Kampuni ya Skunk Works, iliyoko Burbank California, ilikuwa biashara ya ndani ya biashara nyingine ambayo haikuwa na uangalizi wa kawaida wa shirika.

Wahandisi waliamini kuwa walikuwa katika "mbio za kusaka haidrojeni" dhidi ya Wasovieti baada ya ndege za U-2 chini ya Muungano wa Usovieti kuona ujenzi unaoendelea wa kiwanda cha hidrojeni ya maji maji.

Wamarekani waliaminishwa kwamba Wasovieti walikuwa wakitengeneza ndege yao ya anga ya juu/ndege ya kijasusi, au kifaa cha kukatiza kinachoruka juu na chenye mwendo wa kasi ili kuangusha ndege ya U-2.

Msukumo wa kweli wa Usovieti ulionekana wazi mnamo mwaka 1957, wakati kampuni ya Sputnik ilizinduliwa juu ya roketi ilioendeshwa kwa nguvu ya hidrojeni ya majimaji.

Ingawa vipengele vya mradi vilifanikiwa, timu ya Skunk Works haikuweza kutatua matatizo mawili yanayokabili dege zinazotumia hidrojeni ambazo bado zinakabili wabunifu leo hii.

Hidrojeni ni nyepesi sana ikilinganishwa na mafuta ya taa - mafuta ya anga ya kawaida - na huwa ni mara tatu zaidi lakini inahitaji mara nne ya kiasi cha ndege kwa kiwango hicho hicho katika uhifadhi wake jambo ambalo lilikuwa gumu.

Hidrojeni kioevu au majimaji ina faida ikilinganishwa na mbadala kama gesi ya haidrojeni , ambayo ni pamoja na uzito wa juu wa nishati (muhimu kwa masafa marefu) na isiyohitaji eneo zito na kubwa kwa ajili ya uhifadhi.

Hata hivyo, ingawa Johnson alipokuwa anaunda ndege ya Suntan, ilikuwa ndefu kama ile ndege aina ya B-52, bado haikuweza kufikia masafa ambayo Johnson alikuwa ameahidi Jeshi la Anga la Marekani.

Tatizo la pili lilikuwa kubwa zaidi

Ingawa iliwezekana kutoa haidrojeni ya majimaji ya kutosha, miundombinu iliyohitajika kuendesha ndege kwa kutumia hidrojeni ilikuwa suala tofauti.

Mafuta ya taa yalikuwa bei nafuu sana na rahisi ikilinganishwa na kusafirisha haidrojeni ya kimiminika kwa kiasi kikubwa hadi kambi za vituo vya anga duniani kote, kuihifadhi, na kujaza mafuta tena ndege kwa usalama.

Wakati timu ya Lockheed ilipohifadhi mamia ya mapipa ya haidrojeni ya majimaji katika kampuni ya Skunk Works, mwanasayansi aliyewatembelea aliwaonya "Mungu wangu ... mtalipua Burbank."

Baadaye, walikumbushwa unabii huu wakati moto ulipotokea na karibu kusababisha mlipuko mkubwa ambao ungeweza kubomoa kituo cha siri, uwanja wa ndege wa jirani na Burbank yenyewe.

Kwa umaarufu wake, mnamo mwaka 1958 Johnson aliwaambia wateja wake huko Washington kwamba "alikuwa akiwajengea mradi mwingine", na alilipa karibu $90m zilizotumika katika mradi huo.

Ndege yenye kutumia nguvu ya haidrojeni ikawa mojawapo ya machache aliyoshindwa katika taaluma yake ya muda mrefu.

Mnamo tarehe 15 Aprili mwaka 1988 ndege ya majaribio ya Kisovieti ya Tupolev Tu-155 iliruka kwa kutumia haidrojeni ya majimaji, na ndege iliyorekebishwa iliendelea kuruka karibu safari 100.

Kuanguka kwa Umoja wa Kisovieti kulipunguza mpango huo, lakini ndege ndogo ndogo zinazotumia hidrojeni au UAVs (ndege zisizokuwa na rubani) zimeruka tangu wakati huo.

Mfano wa ndege isiyo na rubani ya 'Boeing Phantom Eye' yenye kuruka umbali mrefu, inayotumia haidrojeni ilipaa kwa mara ya kwanza tarehe 1 Juni 2012.

Katika safari zake tisa za mwisho ndege ya Phantom Eye iliruka kwa saa nane hadi tisa kwa umbali wa mita 16,500 (futi 54,000).

Ukosefu wa fedha hatimaye ulisimamisha ndege hiyo isiyo na rubani.

Sasa kizazi kipya cha wahandisi kinafuatilia safari ya ndege inayotumia haidrojeni kwa uharaka zaidi, ikichochewa na ahadi yake ya kutotoa kaboni kabisa.

(Sekta ya usafiri wa anga kwa sasa inawajibika kwa karibu 2.4% ya uzalishaji wa kaboni duniani.)

Pamoja na hidrojeni kunajitokeza fursa ya kufikiria upya muundo wa ndege, ikiwa ni pamoja na mbawa, kwa sababu ya haja ya kuhifadhi haidrojeni kioevu au majimaji katika maeneo makubwa na mazito.

Hiyo inaweza kufanya ndege za baadaye kuonekana tofauti sana, kwa sababu mafuta ya taa ni mepesi na yanaweza kuhifadhiwa kwenye mbawa.

Pia ni nafasi ya kufikiria upya mazoea ambayo katika hali fulani yanaanzia miaka ya 1950.

Flying-V ni aina ya ndege inayoitwa 'blended wing' kwa sababu mbawa na mwili wake vimeunganishwa vizuri, bila mstari wazi wa kugawanya.

Mara nyingi huitwa 'flying wings' na huonekana kuwa inayofaa kwa ndege inayotumia haidrojeni kwa sababu ni bora zaidi kuliko ndege za kawaida za bomba na bawa na zina nafasi nyingi kwa ajili ya uhifadhi wa haidrojeni.

Ndege muundo wa FlyZero, ilikuwa mradi wa Uingereza unaolenga kufikia usafiri wa anga wa kibiashara usiotoa hewa chafu kabisa na ulitathmini usanidi 27 tofauti wa ndege zinazotumia hidrojeni kabla ya kutengeneza yake.

Hizi ni pamoja na ndege zilizo na miili mara mbili, moja ya hidrojeni na moja ya abiria, hadi kwenye miundo ya gondola, na matangi juu ya abiria, na bawa la kuruka.

Dhana yake yenyewe, iliyozinduliwa hivi majuzi, ni ya ndege ya ukubwa wa kati inayoruka bila kusimama hadi San Francisco au Delhi ambayo inaonekana kama ndege ya kawaida yenye mbawa nyembamba sana.

Kuna miundo mingine mingi ya ndege za kibiashara zinazotumia hidrojeni kwa ajili ya siku zijazo.

"Swali ni, ni wapi unaweza kuweka matangi haya ya haidrojeni kwenye ndege," anasema David Debney, mhandisi mkuu wa FlyZero.

"Tuliangalia mawazo ya wacky, kwa mfano, ambapo unaweza kuweka tangi kubwa la hidrojeni kati ya mbawa za ndege na kuwa na vyumba viwili vya kwenye ndege, kimoja nyuma, kingine mbele, lakini vitenganishwe. Na haungeweza kutoka kwa kimoja hadi kingine. Hilo haliruhusiwi chini ya kanuni."

Cha msingi hadi sasa, ni kuwa usafiri wa anga wa kibiashara utalazimika kujifunza kutoka kwa tasnia zingine zinazofanya kazi na hidrojeni kila siku.

Aidha, mazungumzo kati ya viwanja vya ndege, mashirika ya ndege na watengenezaji yameanza.

Kuna sababu nyingi kwa nini huenda ndoto hii isifanikiwe nyakati hizi lakini kuna dalili nzuri kwamba wakati fulani katika miaka ya 2030 ndege zinazotumia hidrojeni zinazoweza kuuzwa zitakuwa angani, ingawa mwanzoni zinaweza kuonekana kama ndege zinazopanga mstari kwenye viwanja vya ndege kama ilivyo Heathrow leo hii.

Usalama ndio dhumuni pekee la kila kitu kinachofanyika… lakini ukweli ni kwamba baada ya tafiti kadhaa, imegundulika kwamba kuna mawazo na mikabala kutoka miaka ya 1960 au 1970 ambayo bado ipo leo licha ya mbinu zote na majaribio mapya.

Mamlaka za uidhinishaji zinahitaji kubuni mbinu za uidhinishaji wa muundo wa ndege ambayo hawajawahi kuwepo hapo awali.