سباق الطريق الشاق الذي يبلغ طوله 630 ميلاً حيث الوقود الوحيد هو ضوء الشمس

في 19 يوليو، ستبدأ عشرات الفرق من طلاب المدارس الثانوية سباقًا على الطريق مدته خمسة أيام لمسافة 630 ميلًا من فورت وورث إلى فورت ستوكتون في تكساس. ولكن هذه ليست المسابقة النموذجية الخاصة بك. يقوم الطلاب بتصميم وبناء السيارات بأنفسهم، باستخدام أجزاء جاهزة ومواد مطبوعة ثلاثية الأبعاد. الفائز هو الفريق الذي يجمع أكبر عدد من الأميال المقطوعة. والوقود الوحيد الذي يمكنهم استخدامه لتشغيل سياراتهم التي تشبه فرانكنشتاين يأتي من كتلة الغاز المتوهجة المعلقة في سمائنا: الشمس.

يصادف هذا العام الذكرى الثلاثين لتحدي السيارات الشمسية السنوي، وهي مسابقة تجمع طلاب المدارس الثانوية من جميع أنحاء البلاد بهدف واحد وهو بناء أسرع سيارة تعمل بالطاقة الشمسية وأكثرها كفاءة. تأسس السباق في عام 1993 على يد الدكتور ليمان ماركس، وهو مدرس من تكساس وله اهتمام طويل الأمد بالعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. ويتعلم الطلاب مجموعة متنوعة من المهارات من خلال التحدي، بما في ذلك إدارة المشاريع، وإعداد الميزانية، وجمع التبرعات، والهندسة. لكن في الغالب، يتعين عليهم بناء مركبة شمسية تستحق السباق والتي نأمل أن تتمكن من قطع المسافة.

قال ليمان إن تحدي السيارة الشمسية نشأ نتيجة إحباطه من حالة تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات. في ذلك الوقت، كان لديه مجموعة من الطلاب المنعزلين وغير الملهمين بالتعلم من الكتب المدرسية فقط، ويبحثون عن طريقة لإثارة اهتمامهم. قبل دعوة من صديق في جامعة شمال تكساس، الذي كان يبني سيارة جماعية تعمل بالطاقة الشمسية لما كان آنذاك منافسة جديدة تمامًا.

قال لي: “لقد ذهبنا إلى هناك وكان الأطفال منبهرين بتعقيد مشروع الطاقة الشمسية”. “وطوال طريق العودة من ديزموند إلى دالاس، ظلوا يصرخون: “دكتور، ألا تسمح لنا من فضلك ببناء سيارة تعمل بالطاقة الشمسية؟”

لقد رضخ، لكنه سرعان ما أدرك أن طلاب المدارس الثانوية لن يتمكنوا أبدًا من التنافس بشكل عادل ضد فرق الكلية لأنهم يفتقرون إلى الخبرة الفنية والموارد المالية المتاحة للجامعات. وهكذا ولد تحدي السيارة الشمسية لطلاب المدارس الثانوية، مع انطلاق البرنامج التعليمي رسميًا في عام 1993 وأول مسابقة وطنية في عام 1995.

منذ بدايته، شارك البرنامج أكثر من 85000 طالب في 39 ولاية ودول متعددة، بما في ذلك كندا والمكسيك وكوستاريكا وإسبانيا وسنغافورة. يوجد حاليًا أكثر من 260 مشروعًا نشطًا للطاقة الشمسية في المدارس الثانوية. يتناوب الحدث بين التنسيقات على المسار الصحيح وعبر البلاد، حيث كان حدث هذا العام عبارة عن سباق شاق يبلغ طوله 630 ميلاً عبر تكساس. تبدأ الرحلة التي تستغرق خمسة أيام في 19 يوليو في فورت وورث وتنتقل عبر مدن فلسطين وراوند روك وفريدريكسبيرغ وسان أنجيلو، قبل أن تنتهي في فورت ستوكتون. وقال ليمان إن سكان البلدة يخرجون ويحتفلون بالفرق في كل مرة يمرون فيها.

وشدد ليمان على أن الأمر لا يقتصر على بناء سيارة. “إنها تعلم كيفية قيادة تلك السيارة رسميًا. في هذا الحدث القادم، أحد الأشياء التي كنت أعظ بها الأطفال هو أنه قبل أن تصل إلى هنا، عليك أن تقطع مسافة 500 ميل في سيارتك. عليك أن تعرف، هل ستتعطل؟ عليك أن تعرف، حتى لو انكسرت، دعها تنكسر في موقف السيارات الخاص بك حتى تتمكن من إصلاحها. “

يتضمن السباق عادة ثلاث فئات من المنافسة: الكلاسيكية، والمتقدمة، والطاقة الكهربائية الشمسية، حيث تتسابق الفرق مع السيارات الكهربائية التي تستقبل الطاقة من محطات الطاقة الشمسية الثابتة. يقدم تحدي هذا العام قسمًا جديدًا: الطراد. في هذه الفئة، تقوم الفرق ببناء مركبات ذات أربعة مقاعد مزودة بمصفوفات شمسية مدمجة مباشرة في جسم السيارة.

جاء قرار إنشاء قسم جديد بعد سنوات من تساؤل الناس عما إذا كانت السيارات الشمسية ستشبه السيارات الفعلية بدلاً من المركبات المسطحة ذات الديناميكية الهوائية العالية والتي غالباً ما يكون سائقها محشوراً تحت لوحة شمسية واسعة. في الواقع، العديد من السيارات بالكاد تشبه أي شيء يمكن أن تعرفه على أنه يستحق السير على الطريق، حيث تبدو وكأنها مزيج بين المركبات الفضائية المستقبلية وسيارات الكارتينج ذات التقنية العالية.

وقال ليمان إن المنظمين أرادوا من الطلاب أن يصنعوا سيارات تعمل بالطاقة الشمسية تبدو وكأنها سيارات ركاب حقيقية، مع خلايا شمسية مدمجة في هيكل السيارة نفسه، ومساحة لأربعة ركاب، وأربعة أبواب، وصندوق السيارة. وهو يعتقد أن هذا يساعد في إثبات أن وسائل النقل التي تعمل بالطاقة الشمسية يمكن أن يكون لها تطبيقات عملية، مما يسمح للناس بتخيل الشكل الفعلي لسيارات الركاب التي تعمل بالطاقة الشمسية في المستقبل.

وقال: “قد يقول الناس: “أوه، هذا أمر رائع حقًا، لكنه ليس واقعًا”. “الآن يمكننا أن نظهر لهم ما يمكن أن يكون عليه الأمر. وأعتقد أن هذه خطوة للأمام.”

بليك وود يبلغ من العمر 17 عامًا وهو طالب صاعد من مدرسة بنبروك المتوسطة الثانوية في إحدى ضواحي فورت وورث. وهو أيضًا أحد قادة فريق السيارات الشمسية Old Rip Racing، وهو أحد الفرق المستقلة القليلة في السباق. يضم فريقهم المكون من 14 عضوًا طلابًا من ثلاث مدارس مختلفة، وهو ما يعتبره وود أكبر نقاط قوتهم، لأنه يسمح للطلاب الذين لم يكونوا ليجتمعوا أبدًا بالتعاون في تحدي هندسي مشترك.

يقول وود إن الفريق بدأ التخطيط قبل عام تقريبًا من المنافسة. تألف عملهم الأول من رسومات ورقية أثناء دراستهم للسيارات الناجحة من السنوات السابقة في القسم الكلاسيكي، والذي كان مخصصًا في المقام الأول لفرق العامين الأول والثاني. وقاموا بتحليل الأسباب التي جعلت تلك السيارات الأخرى تعمل بشكل جيد ودمجوا تلك الأفكار في مفاهيمهم الأولية. ومع تقدم المشروع، قام الفريق بتحسين مهارات التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD)، وترجمة مفاهيمهم المرسومة يدويًا تدريجيًا إلى نماذج هندسية رقمية. أصبح تعلم برامج التصميم جزءًا من العملية التعليمية.

قال لي وود: “أعتقد أن سيارتنا تبدو جميلة حقًا بالنسبة لي”. “إنه أمر مؤسف. لذلك لا نتمكن حقًا من رؤيته في كثير من الأحيان، ونشعر وكأننا نقوم دائمًا بإصلاح شيء ما أو صنع شيء ما ثم إعادة شيء ما، ثم نقول، “أوه لا، نحن بحاجة إلى اللحام في تلك المنطقة. دعونا نعيد هذا المكون الكهربائي مرة أخرى.”

ولكن في حين أصبحت السيارات التي تعمل بالبطاريات الكهربائية سائدة، فإن السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية ظلت تجريبية إلى حد كبير. لقد تحول عدد من الشركات الناشئة التي تسعى إلى استخدام السيارات الشمسية إما إلى تكنولوجيا أكثر إثباتًا أو أفلست. يقول وود إنه متفائل بأن المركبات الشمسية لديها إمكانات حقيقية على المدى الطويل، طالما أن المسابقات التعليمية مثل تحدي السيارات الشمسية تستمر في تعريف الطلاب بتقنيات الطاقة المتجددة في سن مبكرة. ومع دخول المشاركين في نهاية المطاف إلى وظائف مهنية، يمكنهم الاستمرار في تطوير الابتكارات اللازمة لجعل النقل بالطاقة الشمسية قابلاً للتطبيق تجاريًا.

وقال وود: “إننا نحرز تقدماً”. “أعني، لدينا عدد كبير جدًا من طلاب المدارس الثانوية الذين يصنعون هذه الأشياء، وأعتقد أنه مع المعدات المناسبة والخبرة الأكثر قليلاً مما لدينا جميعًا، أعتقد أنه يمكن أن يكون ممكنًا بالتأكيد.”

ويوافق ليمان على ذلك، مشيرًا إلى الشركات الناشئة مثل أبتيرا التي لا تزال تسعى إلى تحقيق هدف إنتاج سيارة تعمل بالطاقة الشمسية على نطاق واسع. لكنه قال إن التسويق التجاري لم يكن أبدًا الهدف الحقيقي لتحدي السيارات الشمسية.

“يقول الناس: “حسنًا، هل تحاول بناء سيارة أفضل تعمل بالطاقة الشمسية؟” قال: بيني وبينك لست كذلك. “أحاول بناء طالب قادر، يتعلم الالتزام والتفاني في المشروع، ويتعلم العمل الجماعي، ويتعلم الهندسة وتكنولوجيا البطاريات. أحاول بناء قوة عاملة وأحاول بناء مهندسين.”