يقول أحد الأشخاص المتفانين إن هندسة الطيران هي أكثر من مجرد سفر إلى الفضاء

عندما نتحدث عن “هندسة الفضاء الجوي”، فإن أول ما يتبادر إلى ذهننا هو رواد الفضاء والسفر عبر الفضاء والأقمار الصناعية، ولكن العمل المتضمن يذهب إلى أبعد من ذلك بكثير.

يستخدم مهندس الفضاء الكوستاريكي تعليمات وحسابات دقيقة من جهاز الكمبيوتر الخاص به في بنسلفانيا بالولايات المتحدة الأمريكية، بأسس نظرية وعلمية للمساعدة في إنشاء العديد من الأجهزة التي يمكن رؤيتها وهي تحلق في السماء وفي الفضاء.

اسمه كارلوس أندريس فارجاس فينيجاس، ويبلغ من العمر 27 عامًا، وفي عام 2024 سيدخل السنة الأخيرة من الدكتوراه في هندسة الطيران، حيث يجمع عمله مع مختبر فيدرالي أمريكي حيث يمكنه استخدام معرفته.

“يتخيل الناس أن هؤلاء العلماء يقومون بتوصيل الكابلات على السفن، وربط الهياكل معًا، ولكن قبل ذلك، حتى لتحريك برغي صغير، يجب أن يكون هناك أساس لمعرفة كيف يجب أن يبدو كل منحنى. كل ما تراه في الصواريخ أو المركبات قد تم رؤيته سابقًا لقد مر بعملية التحسين. وأوضح قائلاً: “عملي قادم”.

هذا الشاب من سانتا باربرا دي هيريديا، لفهم غرضه بشكل أفضل، يمكن تقسيم هذا التخصص إلى قسمين: الجزء الجوي والجزء المكاني، اللذين لهما تطبيقات عملية مختلفة. الجزء الجوي يتفاعل مع الجو ويضم الطائرات والطائرات بدون طيار وغيرها من أنواع أجهزة الطيران. يذهب قسم الفضاء إلى أبعد من ذلك ويرتبط بالصواريخ والسفر إلى الفضاء ورواد الفضاء.

ومع ذلك، خلفها سلسلة من الدراسات المتعلقة بالخوارزميات والمحاكاة والعمليات الرياضية التي قد لا تكون مرئية بالعين المجردة، ولكنها ضرورية لكي تعمل جميع الأجهزة في هذه النظم البيئية التكنولوجية.

“إن دراسة وتحليل هذه الأنظمة، اعتمادًا على نطاق تطبيقاتها، سواء في الغلاف الجوي أو خارج الغلاف الجوي، هو الذي يغير نوع النمذجة والرياضيات المعنية. لذلك تدرس هندسة الفضاء الغلاف الجوي والأنظمة المشاركة في منطقة الفضاء. ،” هو قال.

“إن ما يهمني هو تحليل ودراسة وفهم الأنظمة التي سيتفاعل معها رواد الفضاء أو الطيارون. إنهم يتلقون الكثير من التدريب لإكمال مهماتهم، لكنهم يحتاجون إلى أن يفهم جميع مهندسي الفضاء كيفية تصميم الأنظمة وما هي وظيفتها”. وأضاف: “تم تصميمها من أجل. يقوم المهندسون بالتحليل وبناء الأدوات حتى يتمكن رواد الفضاء من إكمال مهامهم والنجاح”.

بمعنى آخر، يسعى من خلال تحليل الخوارزميات وعمليات المحاكاة إلى فهم كيفية تصرف هذه الأنظمة في ظروف معينة في الغلاف الجوي وخارجه. تساعدنا عمليات المحاكاة الافتراضية هذه على فهم كيفية أداء الصواريخ أو الأقمار الصناعية أو المركبات الأسرع من الصوت في ظل ظروف مختلفة في بيئتها. ولا يقتصر الأمر على أن المركبة تعمل في الغلاف الجوي أو خارجه، بل إن وجود هذا الجهاز وكيفية عمله هو جزء متعال من هذه الهندسة.

من حب الرياضيات إلى النظر إلى أبعد من ذلك

عندما كان صبيًا، أمضى فارغاس وقتًا في النظر إلى النجوم، وكان لديه تلسكوبات، وكان يحب بناء نماذج الطائرات والطيران بيديه. كما أنه كان طفلاً يستمتع بالرياضيات وكان متابعًا مخلصًا لمواد العلماء ومروجي العلوم مثل كارل ساجان، ونيل ديجراس تايسون، وبريان جرين.

بمجرد وصوله إلى المدرسة، أصبح مهتمًا بالفيزياء، وخاصة الفيزياء الفلكية، والرياضيات التي كانت تسعده في المدرسة قد يكون لها تطبيقات أكثر.

“إن يومي مليئ بالرياضيات. أنا أستخدمها في الأنظمة الجوية والفضائية.

عندما ترك المدرسة، لم يكن من الصعب عليه أن يقرر دراسة الفيزياء، لذلك بدأ في جامعة كوستاريكا (UCR). وبعد مرور بعض الوقت، قررت عائلته العيش في أمريكا، وواصل دراسة الفيزياء في ولاية ماريلاند.

“لم أكن أعلم أنني سأدرس هندسة الطيران في البداية، لكن ذوقي في الرياضيات والفيزياء قادني إلى هناك. الرياضيات جميلة من الناحية النظرية، ولكن كان علي أن أطبقها.

ثم بدأ دراسة هندسة الطيران في جامعة ولاية بنسلفانيا، حيث التقى بأساتذة عملوا على تطبيقات الرياضيات في هذا المجال. وهناك بدأت الأبواب تفتح أمامه لمتابعة درجة الدكتوراه.

في مجال البحوث

وينقسم عمله اليومي إلى قسمين. فمن ناحية، هناك الأبحاث الحسابية التي تستخدم أجهزة الكمبيوتر العملاقة لتشغيل الخوارزميات المستخدمة في الهندسة. وهو لا يطور آليات تحكم يمكنها تشغيل المركبات الطائرة داخل وخارج الغلاف الجوي، بل يعمل على “الملاحظات”.

يسعى إلى إيجاد الطريق الأمثل لاستقلال مركبة جوية أو فضائية من النقطة أ إلى النقطة ب.

وهناك برنامج آخر عبارة عن عمليات محاكاة لفهم كيفية تصرف الهياكل مثل الصواريخ أو الأقمار الصناعية في ظل ظروف تشغيل معينة. إنشاء نماذج مصغرة تتسم بالكفاءة والدقة للحصول على أفضل شكل لهذه المركبات.

“يحتاج العلماء إلى هذه النماذج المثالية للقيام بعملهم اليومي، وهي مكلفة للغاية في الأجسام الكبيرة، لذا يمكن وضع عملي من النماذج الكبيرة والمكلفة إلى النماذج الصغيرة، وبسعر أساسي للغاية، حتى على حواسيب هذه الأجهزة”. هو قال.

تجمع أطروحته بين خطي البحث لتشكيل منهجية موحدة تمكن كلا الفرعين.

المستقبل

بالنسبة للمهندسين والعلماء الذين يدرسون الجانب النظري لهندسة الفضاء الجوي، يمكن أن تؤدي الحوسبة الكمومية إلى عمليات محاكاة أفضل وأكثر دقة.

ولخص قائلاً: “بمجرد تحسين النماذج، يكون هناك فهم أفضل لكيفية عمل النماذج وكيف يمكن أن تكون المهمة ناجحة”.

ويسعى في عمله الشخصي إلى إكمال درجة الدكتوراه وتقديم أطروحته في ديسمبر المقبل بمنهجية مكتملة بالفعل ومواصلة المساهمة في أداء هذه الأنظمة من خلال الرياضيات التطبيقية.

وعلى المستوى الصناعي يمكن أن يكون لها أيضاً تطبيقات في مختلف المجالات العلمية، فلا شك أنه لن يكون هناك نقص في الوظائف في المستقبل.