Why doesn't everyone have a jetpack? - Richard Browning

المترجم: omar idmassaoud المدقّق: Shimaa Nabil

On April 12, 1961, Soviet cosmonaut Yuri Gagarin

في 12 أبريل 1961، قاد رائد الفضاء السوفيتي يوري غاغارين

piloted a 2,400 kilogram spacecraft in humanity’s first manned space flight.

مركبة فضائية بوزن 2,400 كيلوغرام في أول رحلة مأهولة أطلقها البشر للفضاء.

One week later, Bell Aerosystems debuted another advancement in aviation:

بعد أسبوع واحد، حققت شركة بيل أيروسيستمز تقدمًا آخر في مجال الطيران:

the gas-powered rocket pack.

الحقيبة الصاروخية التي تعمل بالغاز.

Capable of flying 35 meters in just 13 seconds,

كان الصاروخ قادرًا على الطيران لمسافة 35 مترًا في 13 ثانية فقط،

the rocket pack thrilled onlookers.

وقد اندهش المتفرجون بذلك.

But the device’s engineers were less enthused.

لكن مهندسي الجهاز كانوا أقل حماسًا.

Despite years of cutting-edge work,

على الرغم من قضاء سنوات في العمل المصني،

they knew this short flight was all the rocket pack could muster.

إلا أنهم علموا أن هذه الرحلة القصيرة كانت أقصى ما يستطيع الصاروخ قطعه.

So why was a massive spacecraft easier to send flying than a single pilot?

إذن لماذا كان جعل مركبة فضائية ضخمة تحلق أسهل من تطيير طيار واحد؟

According to Newton's laws of motion,

وفقًا لقوانين نيوتن للحركة،

the physics behind flight are actually quite simple.

فإن الفيزياء التي تحكم الطيران بسيطة في الواقع.

All you need is a powerful enough upward force

كل ما تحتاجه هو قوة صاعدة قوية بما يكفي

to counteract the downward force of gravity.

لمواجهة قوة الجاذبية الهابطة.

And since objects with more mass experience stronger gravitational forces,

وبما أن الأجسام ذات الكتلة الأكبر تحكمها قوى جاذبية أقوى،

lighter objects should be easier to get off the ground.

فإن رفع الأجسام الأخف وزنًا عن الأرض يجب أن يكون أسهل.

However, modern jet engines, our primary tool for flight,

ومع ذلك، فإن المحركات النفاثة الحديثة -وهي أداتنا الأساسية للطيران-

actually get more efficient the larger they are.

تصبح أكثر كفاءة كلما كانت أكبر.

Jet engines work by sucking in huge volumes of air,

تعمل المحركات النفاثة عن طريق امتصاص كميات هائلة من الهواء،

and then expelling that air as quickly as possible.

ثم طرد هذا الهواء بأسرع ما يمكن.

While most of this actually bypasses the inner machinery,

رغم أن معظم هذا الهواء يمر عبر الآلية الداخلية

it still contributes to a huge portion of the engine's thrust.

إلا أنه يساهم في جزء كبير من دفع المحرك.

But the air that does enter the engine’s core gets compressed

لكن الهواء الذي يدخل إلى قلب المحرك يتم ضغطه

by a series of tightly packed blades.

بواسطة سلسلة من الشفرات المصفوفة بإحكام.

That compressed air then enters the combustion chamber,

ثم يدخل هذا الهواء المضغوط إلى غرفة الاحتراق

where it is injected with jet fuel and ignited.

حيث يتم حقنه بوقود الطائرات وإشعاله.

The heat causes the compressed air to rapidly expand,

تتسبب الحرارة في تمدد الهواء المضغوط بسرعة،

bursting out of the exhaust and propelling the engine forward.

فينفجر من العادم ويدفع المحرك إلى الأمام.

As air leaves the engine it also turns a turbine embedded in the exhaust nozzle.

عندما يخرج الهواء من المحرك، فإنه يدير أيضًا توربينا مدمجًا في فوهة العادم.

This turbine powers the fan and the compressor blades,

يُشغل هذا التوربين المروحة وشفرات الضاغط،

creating a cycle that maintains thrust for as long as there’s fuel to burn.

مما يخلق دورة تحافظ على الدفع طالما يوجد وقود لحرقه.

The more air an engine can take in and expel the more thrust it can produce.

كلما زادت كمية الهواء الذي يمكن أن يمتصه المحرك ويخرجه،

إلا وزادت قوة الدفع التي يمكن أن ينتجها.

On a modern jet, the diameter of a frontal fan is larger than a truck.

في طائرة نفاثة حديثة، يكون قطر المروحة الأمامية أكبر من الشاحنة.

And even spinning at relatively low speeds,

وحتى عند الدوران بسرعات منخفضة نسبيًا،

these engines produce more than enough thrust to maintain the necessary speed

فإن هذه المحركات تنتج قوة دفع أكثر من كافية للحفاظ على السرعة اللازمة

for flying a passenger aircraft.

لقيادة طائرة ركاب.

But smaller engines simply can’t take in this much air.

لكن المحركات الأصغر لا يمكنها استيعاب هذا القدر من الهواء.

For most of the 20th century, engineers couldn’t produce an engine

في معظم سنوات القرن العشرين، لم يتمكن المهندسون من إنتاج محرك

small and light enough for an individual to wear,

صغير وخفيف بما يكفي لارتدائه،

yet powerful enough to lift itself alongside its pilot and fuel.

وقوي بما يكفي لرفع نفسه والطيار والوقود.

Designs could only carry enough fuel for 30 seconds of flight,

يمكن للأجهزة أن تحمل وقودًا كافيًا لتحليق مدته 30 ثانية

and when airborne, the powerful thrust in a single direction

وعندما تحلق في الهواء، فإن الدفع القوي في اتجاه واحد

made jetpacks difficult and dangerous to control.

يزيد من صعوبة وخطورة السيطرة على الحقيبة النفاثة.

But the new millennium brought advances in materials, manufacturing,

لكن الألفية الجديدة جلبت معها تطورات في مواد التصنيع وكيفيته

and computing technology,

وتكنولوجيا الحوسبة،

including systems which could manage fuel injection with incredible precision.

بما في ذلك الأنظمة التي يمكنها إدارة حقن الوقود بدقة بالغة.

Together, these dramatically improved the fuel efficiency

يؤدي جمع هاته التطورات إلى تحسين كفاءة الوقود بشكل كبير

and power-to-weight ratio of jet engines.

وزيادة قوة المحركات النفاثة رغم الوزن الخفيف.

By 2016, micro-engines the size of a coffee can

في عام 2016، تمكنت محركات صغيرة بحجم علبة القهوة

and weighing less than 2kg

وبوزن أقل من 2 كجم

could achieve 220 Newtons of force.

من تحقيق 220 نيوتن من القوة.

This was when an English engineer named Richard Browning

حصل هذا عندما رأى مهندس إنجليزي يدعى ريتشارد براوننغ الفرصة

saw the opportunity to create a new kind of lightweight jetpack.

لإنشاء نوع جديد من الحقائب النفاثة خفيفة الوزن.

In addition to a single engine strapped to the back,

بالإضافة إلى محرك واحد مربوط في الخلف،

this so-called Jet Suit involved a pair of micro-engines on each arm

تتضمن هذه البدلة النفاثة زوجا من المحركات الصغيرة في كل ذراع

to split and balance the thrust.

لتقسيم الدفع وموازنته.

Working with the back engine, these provided three-points of stability,

من خلال العمل مع المحرك الخلفي، قدمت نقاط الاستقرار الثلاثة هاته،

which some pilots describe as being akin to comfortably leaning on crutches

والتي يصفها بعض الطيارين بأنها تشبه الاتكاء المريح على عكازين

while a friend supports your back.

بينما يدعم أحد الأصدقاء ظهرك.

It may seem complicated to manage all these engines at once,

قد يبدو التحكم في هذه المحركات في وقت واحد أمرًا معقدًا،

but many pilots master it in less than a day

إلا أن العديد من الطيارين يتمكنون منه في أقل من يوم واحد

with the help of another advanced computer system— their brain.

بمساعدة حاسوب متطور آخر: الدماغ.

Various brain regions and multiple sensory systems

تعمل مناطق الدماغ المختلفة والأنظمة الحسية المتعددة

perfectly calibrate our sense of balance and spatial orientation,

على معايرة إحساسنا بالتوازن والتوجه المكاني،

helping pilots smoothly direct their flights.

ما يساعد الطيارين على توجيه طيرانهم بسلاسة.

Slight movements of the arms allow operators to increase and decrease lift,

يسمح تحريك الأذرع بخفة للمشغلين بزيادة وتقليل الرفع،

quickly turn in mid-air, or glide forward for up to 5 minutes.

والاستدارة بسرعة في الهواء أو الانزلاق للأمام لمدة تصل إلى 5 دقائق.

This technology is still fairly new,

ما تزال هذه التقنية جديدة إلى حد ما،

and without major advances in fuel efficiency and engine technology,

وبدون تطوير كفاءة الوقود وتكنولوجيا المحرك،

don’t expect to have a jetpack of your own any time soon.

لا تتوقع أن تحصل على حقيبتك النفاثة في المستقبل العاجل.

But if reaching for the sky already got us this far,

لكن إذا أوصلنا طموحنا لإدراك عنان السماء لمرتبتنا هذه،

who knows where we'll fly next?

فمن يدري إلى أين سنحلق بعد؟