إشراك محرك الاعوجاج! لماذا السفر بين النجوم أصعب مما يبدو

محرك الاعوجاج

غالبًا ما يستخدم المسافرون عبر الفضاء في الخيال العلمي 'محرك الاعوجاج' للسفر بسرعة عبر مسافات طويلة في الفضاء. هل يكتشف البشر يومًا كيف يسافرون أسرع من الضوء؟ (رصيد الصورة: Shutterstock)



ما مدى صعوبة القفز إلى أقرب نظام نجمي أو التحليق عبر المجرة؟ فيلم 'Star Trek' أو 'Star Wars' النموذجي يجعل الأمر يبدو سهلاً. عندما يتلقى الأبطال مكالمة استغاثة بعيدة ، فإنهم يستخدمون 'محرك الاعوجاج' أو 'محرك الأقراص المفرط' ويصلون إلى وجهتهم في غضون دقائق أو ساعات. إذا حصلنا على القوة الدافعة الصحيحة ، فهل سيكون من الممكن لنا القيام برحلة بهذه السرعة في الحياة الواقعية؟



منذ ما يقرب من 50 عامًا ، كان البشر يمشون على سطح القمر. لكننا توقفنا عن الذهاب في عام 1972 ولم نغامر أبدًا أبعد من ذلك ، باستثناء إرسال مجسات روبوتية. لم يذهب البشر إلى كوكب المشتري أبدًا ، كما وعدنا الكتاب والفيلم '2001: A Space Odyssey' ، أو حتى إلى المريخ. ما الذي يجعل السفر بعيدًا بهذه الصعوبة؟ إلى جانب مخاوف صحة الإنسان الواضحة (يميل العيش في الجاذبية الصغرى إلى إضعاف الجسم بمرور الوقت) وقضايا الميزانية ، هناك مشاكل تكنولوجية كبيرة تتعلق بالسفر إلى أماكن بعيدة. سيتم تغطية استكشاف الفضاء في حالمون من AMC: قصة جيمس كاميرون للخيال العلمي ، الذي يعرض الحلقة الثانية الليلة (7 مايو).

بينما يعمل الخبراء على مفاهيم السفر بين النجوم ، فإنهم يحذرون من أن توقعاتنا للسفر الفوري ربما تكون عالية جدًا. حذر جيفري لانديس ، عالم ناسا ومؤلف الخيال العلمي الذي عمل على المشكلة الدفع بين النجوم. [معرض: رؤى السفر عبر النجوم بين النجوم]



يقف جيمس كاميرون (يسار) مع

جيمس كاميرون (يسار) يقف مع جورج لوكاس مبتكر مسلسل 'حرب النجوم'.(رصيد الصورة: Michael Moriatis / AMC)

إن تسريع المركبة الفضائية بالطاقة النقية سيستغرق الكثير من الدفع ، ناهيك عن أنك ستصل في النهاية إلى حد أقصى للسرعة. وفقًا للفيزياء التي وضعتها النظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين منذ قرن مضى ، عندما يقترب الجسم من سرعة الضوء ، الكتلة تصل إلى ما لا نهاية . بعبارة أخرى ، لا يمكن للمركبة الفضائية أن تتحرك فعليًا بنفس سرعة الضوء.



تستخدم بعض قصص الخيال العلمي (مثل كتاب الأطفال 'A Wrinkle in Time' لعام 1962 ، والذي تم إصداره مؤخرًا كفيلم في دور العرض) الثقوب الدودية للتغلب على مشاكل السفر الفوري. لكن الثقوب الدودية لديها أيضًا مشاكل. من الصعب معرفة كيفية الحصول على كتلة كافية في مكان واحد لإنشاء مكان واحد ، على الرغم من أن الثقوب السوداء هي المرشح الرئيسي. ثم هناك مشاكل اكتشاف كيفية فتح الثقوب الدودية وكيفية اجتيازها بأمان.

وسواء كنت تسافر بالقرب من سرعة الضوء أو تستخدم ثقبًا دوديًا ، فمن المحتمل أن تصطدم بظاهرة تمدد الوقت. عندما تتحرك المركبة الفضائية بسرعات تقترب من سرعة الضوء ، فإن ركابها سيتقدمون في العمر بمعدل أبطأ من أصدقائهم وعائلاتهم في الوطن ، كما تظهر نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين. لذلك ، قد يعود الأشخاص الذين يسافرون في رحلة طويلة ليجدوا أحبائهم قد تقدموا في السن أو ماتوا.

حتى رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية يعانون من آثار تمدد الوقت (بدرجة أقل بكثير) عند عودتهم إلى الأرض. حدث هذا لرائد الفضاء سكوت كيلي بعد أن أمضى ما يقرب من عام في الفضاء بين عامي 2015 و 2016. وعندما عاد إلى المنزل ، زادت الفجوة العمرية بينه وبين توأمه ، مارك كيلي ، بمقدار 5 مللي ثانية.

السفر الواقعي بين النجوم



لا يزال السفر بين النجوم ممكنًا ، ولكن على حد علمنا ، فإن أفضل خيار هو التفكير محليًا إلى حد ما في الوقت الحالي. أقرب نظام نجمي إلينا هو Alpha Centauri. في عام 2016 ، اكتشف العلماء كوكبًا بحجم الأرض في المنطقة الصالحة للسكن لأحد نجوم Alpha Centauri ، وهو قزم أحمر يسمى Proxima Centauri. (هناك جدل حول ما إذا كان النشاط النجمي لـ Proxima Centauri يحتوي على الكثير من الإشعاع لتعيش الحياة على كوكبها ، لكن هيئة المحلفين ما زالت قائمة بشأن ذلك).

Alpha Centauri قريب بما يكفي ليكون مثيرًا للفضول: على بعد أربع سنوات تقريبًا إذا سافرت بسرعة الضوء. لكن بسرعات أبطأ ، لا يزال بعيدًا جدًا. إذا كان المركبة الفضائية فوييجر 2 (التي تم إطلاقها في عام 1977 واختراق الفضاء بين النجوم في عام 2012) قد سارت في هذا الاتجاه ، فلن تصل إلى Alpha Centauri لمدة 75000 عام أخرى. سنحتاج إلى حل أسرع.

في عام 1998 ، تم تمويل أحد مفاهيم لانديس بين النجوم من قبل برنامج المفاهيم المتقدمة المبتكرة (NIAC) التابع لوكالة ناسا. يدرس NIAC الأفكار البعيدة لاستكشاف الفضاء التي قد لا تستخدم لعقود. من حيث الجوهر ، اقتراح لانديس اقترح استخدام الليزر لدفع مركبة فضائية مزودة بأشرعة ، والبناء على الأفكار نشره الفيزيائي روبرت فوروورد عام 1984 . تم اختيار المفهوم لاحقًا من قبل مجموعة Breakthrough Starshot ، التي أعلنت في عام 2016 أنها تأمل في ذلك في النهاية أرسل مركبة فضائية صغيرة إلى Alpha Centauri .

قال لانديس إن فكرته ستعمل مع الناس ، لكن ما لم تجعل المركبة الفضائية صغيرة جدًا (كما يقترح Breakthrough) ، فلن تصل إلى Alpha Centauri بسرعة. أخبر موقع ProfoundSpace.org أنه فقط إذا 'أرسلت مسبارًا صغيرًا جدًا ، يمكنك جعله أصغر وأسرع ، وربما الوصول إلى أقرب نجم في شيء أقل من العمر.'

تواصل NIAC تمويل الدراسات بين النجوم ، كما فعلت في 2017 عندما منحت منحة المرحلة الأولى إلى هايدي فيرن في معهد دراسات الفضاء في موهافي ، كاليفورنيا. قد يستخدم نوع الدفع بين النجوم الذي تمت دراسته في هذه المنحة تأثيرات ماخ للتحرك عبر الكون. يشير مصطلح `` تأثيرات Mach '' إلى كيفية اختلاف الكتل المتبقية من الأجسام أثناء تسارعها ، مع حدوث تغييرات في طاقاتها الداخلية.

أفكار أخرى بين النجوم

بالطبع ، الليزر ليس الحل الوحيد للوصول إلى مكان بعيد وبسرعة. في عام 1958 ، عمل تيد تايلور من جنرال أتومكس والفيزيائي فريمان دايسون من جامعة برينستون على مبادرة تسمى Project Orion ، والتي من شأنها أن تستخدم انفجارات القنابل الذرية لدفع مركبة فضائية. لكن لانديس حذر من أن اقتراح أوريون سيحتاج ما بين 300 ألف و 30 مليون قنبلة هيدروجينية. وعلق قائلاً: 'إنها سفينة صعبة للغاية'.

ومع ذلك ، تظل الطاقة النووية تجربة فكرية شائعة للسفر إلى الفضاء. في الخمسينيات من القرن الماضي ، كانت وكالة ناسا / الولايات المتحدة مشتركة. فحص برنامج هيئة الطاقة الذرية المسمى المحرك النووي لتطبيق المركبات الصاروخية (NERVA) الانشطار النووي (تقسيم الذرات) كوسيلة للتنقل حول النظام الشمسي. يستمر البحث في هذا المجال. في الأسبوع الماضي ، أصدرت وكالة ناسا والإدارة الوطنية للأمن النووي التابعة لوزارة الطاقة نتائج عرض توضيحي يسمى مفاعل كيلوباور باستخدام تقنية ستيرلينغ (KRUSTY). أظهر نظامهم أنه يمكن استخدام الانشطار النووي للذهاب إلى وجهات النظام الشمسي ، مثل القمر أو المريخ.

الاندماج النووي (اندماج الذرات) هو احتمال آخر. أ 2012 اقتراح NIAC من قبل جون سلاو من جامعة واشنطن فحصت صاروخ اندماجي للوصول إلى المريخ أو وجهات أخرى بسرعة. فحصت الجمعية البريطانية بين الكواكب (BIS) أيضًا الاندماج في السبعينيات ، في مبادرة تسمى مشروع ديدالوس . وتم اختيار مشروع BIS بدوره من قبل Icarus Interstellar ، وهو تهدف إلى تصميم مركبة فضائية بحلول عام 2100 يمكن أن تستخدم تقنيات الاندماج. التحذير هو أن أنظمة مفاعل الاندماج الحالية غير فعالة ، وتتطلب مدخلات طاقة أكثر مما تنتج بالفعل.

قال ريتشارد أوبوسي ، المدير والرئيس السابق لشركة Icarus Interstellar ، لموقع ProfoundSpace.org: 'يمكننا صنع قنابل اندماجية على الأقل وقد أحرزنا تقدمًا في مفاعلات الاندماج'. 'لن يكون الأمر خارج نطاق الاحتمالات في غضون عقود قليلة ، إذا كان هناك جهد متضافر.'

تشمل الاحتمالات الأخرى الدفع الأيوني (تسريع الأيونات النووية بالكهرباء ، مثل ما تم القيام به في المركبة الفضائية الروبوتية Dawn ) أو الدفاعات الكهربائية النووية ، والتي توفر القليل من الدفع ولكنها أكثر كفاءة من حيث استخدام الوقود. للتحرك بشكل أسرع ، يمكن للمرء استخدام محرك المادة المضادة ، والذي يتفاعل مع المادة العادية لدفع السفينة بسرعة عالية. لا يكمن التحدي في إنتاج المادة المضادة بكميات كبيرة فقط (شيء لا نعرف حتى الآن كيف نعرفه) ، ولكن أيضًا في التأكد من حدوث الانفجار عندما نريد حدوثه. بعد كل شيء ، إذا لامست المادة المضادة والمادة ، فإنهما يقضيان على بعضهما البعض على الفور ، ويطلقان طاقة هائلة.

هناك أيضًا طريقة القوة الغاشمة لاستخدام صاروخ كيميائي: أنواع الصواريخ التي يتم إطلاقها بشكل روتيني من الأرض اليوم ، باستخدام الوقود مثل الأكسجين السائل والهيدروجين السائل. يمكن للمركبة الفضائية أن تستخدم دفعًا كافيًا للوصول إلى 10 بالمائة سرعة الضوء . هذا ليس كل هذا بالسرعة من حيث السماوية ، لكنه يكفي للتحرك بوتيرة معقولة.

ولكن كما قال أوبوسي ، فإن الصاروخ أحادي المرحلة يتطلب كتلة أكبر مما هو موجود في الكون المعروف. وأضاف: 'يمكن التخفيف من هذا الأمر بمراحل متعددة ، لكنه يعطيك فكرة عن سبب كون الانتقال بسرعة الضوء خيارًا غير واقعي للصواريخ الكيميائية'.

آفاق جديدة

بالإضافة إلى ذلك ، سيكون العلماء سعداء بدراسة الوسط النجمي (الغاز والغبار الذي يقع بين النجوم) ، وسيقدر الجمهور الصور المقربة للعوالم البعيدة ، كما قال.

قال أبوسي: `` لا أعتقد أنه يمكننا أبدًا التقليل من شأن شيء هائل مثل التقاط صورة لكوكب في نظام شمسي آخر عن قرب ، ثم بالطبع ، الأمر الأكثر إثارة ، هناك دراسات بيولوجية فلكية. بقدر ما نعلم ، نحن الحياة الوحيدة في الكون ، لكنني أعتقد أن فكرة إمكانية وجود حياة في عوالم أخرى هي بالتأكيد محيرة للغاية ، وأعتقد أن الناس مهتمون.

قال لانديس إنه إذا كان هناك درس واحد من استكشاف الفضاء ، فهو أن الكون 'أغرب مما كنا نظن'. تم إجراء ملاحظات للكواكب الخارجية باستخدام تلسكوب كبلر الفضائي ، على سبيل المثال ، كشفت عن أنظمة شمسية مختلفة تمامًا عن أنظمتنا. البعض لديه كواكب المشتري الساخنة ، أو الكواكب الغازية العملاقة الضخمة التي تدور بالقرب من نجومها الأم. قد تحتوي أنظمة الطاقة الشمسية الأخرى على الأرض الفائقة ، أو عوالم صخرية تقع بين حجم الأرض ونبتون. وقال لانديس إن هذا يجعل من الصعب التنبؤ بما قد يواجهه الناس عندما ينظرون إلى أماكن بعيدة.

قال 'هناك كل أنواع الأشياء التي لم نتخيلها أبدًا'. 'لذا ، فإن أول شيء نكتشفه إذا قمنا بحل المشكلات وخرجنا وابدأنا في استكشاف كواكب أخرى هو أنها غريبة بما يتجاوز ما يمكننا تصديقه.'

هذه القصة مستوحاة من الحلقة 2 من ' حالمون من AMC: قصة جيمس كاميرون للخيال العلمي ، الذي يبث الليلة في العاشرة مساءً. توقيت المحيط الهادئ / توقيت المحيط الهادئ (9 مساءً بتوقيت الوسط الصيفي). كتاب مصاحب متاح على Amazon.com .

تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك أو + Google . نُشر في الأصل في موقع demokratija.eu .