فیزیک آینده : چگونه علم سرنوشت و زندگی روزمره‌ی بشر را در سال ۲۱۰۰ تغییر خواهد داد-قسمت پنجم و پایانی

Print Friendly

۵.۱ آینده‌ی سفرهای فضایی

تا امروز تلسکوپ‌های مستقر در زمین ۵۰۰ سیاره را مشخص نموده است. به ازای هر یک الی دو هفته یک سیاره‌ی جدید نیز کشف می‌شود. و بزرگترین نام امیدی در این زمینه این است که تلسکوپ‌های زمینی فقط سیاره‌های غول‌آسا به بزرگی سیاره‌ی مشتری رامی‌تواند شناسایی کند که زندگی در آن ناممکن است. کوچکترین سیاره توسط این تلسکوپ‌ها در سال ۲۰۱۰ کشف گردید که تقریبا ۳ یا ۴ برابر زمین می‌باشد و به نظر می‌رسد که در محدوده‌ی نظام شمسی خودش بیشترین قابلیت زندگی را دارد. ژورنالیست‌ها برای ردیابی فساد مالی اصطلاحی دارند به‌نام «پول را تعقیب کن» اما فضانوردان برای دریافت نشانه‌های حیات در سیاره‌ها، اصطلاح «آب را تعقیب کن» به‌کار می‌گیرند. موجودیت آب و شرایط قابل زیست ایجاب می‌کند که سیاره باید در فاصله‌ی مناسب از آفتاب خود باشد.
زمانی که تلسکوپ‌های نوری بار اول توسط گالیله برای نقشه‌برداری سیاره‌ها و ستاره‌ها به‌کار برده شد، علم نجوم به‌وجود آمد. زمانی که تلسکوپ‌های رادیویی بعد از جنگ جهانی دوم به‌وجود آمد، جهانی از انفجار ستاره‌ها و سیاه‌چاله‌ها کشف شد و با در نظرداشت سرعت دور شدن ستاره‌ها و کهکشان‌ها از بزرگترین کهکشان منظومه‌ی شمسی ما می‌دانیم که انفجار عظیم حدود ۱۳.۷ ملیارد سال اتفاق افتاده است. اما پروگرام‌های فضای آینده (ساخت تلسکوپ‌هایی که امواج جاذبوی را حس می‌کند) بسیار امیدوارکننده‌تر است. زمان تقریبا آغاز ماموریت این تلسکوپ‌ها بین ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۰ می‌باشد و متشکل از ۳ ستلایت در نقاط جداگانه‌ی فضا. این ستلایت‌ها مثلث را از بیم لیزری با اضلاع ۴.۸۶ ملیون کیلومتر شکل خواهد داد و بزرگترین پروگرام فضایی تاریخ بشر خواهد بود.

۵.۱.۱ پایگاه‌های فضایی
یکی از چالش‌های اساسی برنامه‌های فضایی مصارف هنگفت آن‌ها می‌باشد؛ چنانچه فرستادن یک پوند کتله به مدار زمین ۱۰هزار دالر هزینه دارد و فرستادن یک پوند به به مهتاب ۱۰۰ هزار دالر و فرستادن یک پوند کتله به مریخ یک میلیون دالر هزینه دارد. از این لحاظ گزینه‌های مختلف از قبیل استفاده از مهتاب یا شهاب آسمانی به‌عنوان پایگاه دایمی فضایی برای پرتاب جست‌وجوگرها به فضاهای دورتر و یا هم فرستادن روبات‌ها به‌جای انسان مورد ارزیابی قرار گرفته است. استفاده از مهتاب به‌عنوان پایگاه دایمی فرصت‌ها و چالش‌های خود رادارد. از نقاط مثبت آن جست‌وجو و تحلیل آسان‌تر فضا، دسترسی آسان‌تر به کره‌ی مریخ و به احتمال زیاد مهتاب دارای غارهایی خواهد بود که از آن به‌عنوان پناهگاه‌های حفاظتی در مقابل بارش میتااوریدها استفاده خواهد شد و چالش‌های آن نیز عبارت‌اند از: عدم وجود جاذبه که نیاز به وسایل اضافی بیشتر برای فضانوردان را ایجاد می‌کند، مشکلات صحی فضانوردان از اثر بی‌وزنی را نیز در پی دارد، بارش میتااوریدها و سنگریزه‌های سماوی که به‌صورت خاکستر به سطح مهتاب می‌بارد. عدم موجودیت آب یکی دیگر از چالش‌ها می‌باشد. هرچند برای یافتن آب در مهتاب ناسا در سال ۲۰۰۹ یک حفره با انفجار ستلایت ایجاد نمود. این ستلایت با سرعت تقریبی ۹۰۰۰ کیلومتر در ساعت به سطح مهتاب اثابت نمود و یک گودال به عمق ۱۶۰۰ متر ایجاد نمود ه و به اندازه‌ی ۲۴ گیلان آب در آن جمع گردید. همچنین ناسا در سال ۲۰۱۰ اعلام نمود که خاک مهتاب ۵ فیصد آب در خود دارد. با این حساب مهتاب از بیابان سحارا در آفریقا مرطوب‌تر است. استفاده از شهاب‌سنگ آسمانی به‌عنوان پایگاه فضایی نیز دور از چشم دانشمندان نمانده است. یکی از این گزینه‌ها شهاب‌سنگ اپوفیس به بزرگی بزرگترین ستدیوم فوتبال می‌باشد. شهاب‌سنگ اپوفیس در سال ۲۰۲۹ به‌صورت بی‌پیشینه به زمین نزدیک خواهد شد و در سال ۲۰۳۶ به احتمال ۱ در ۱۰۰۰۰۰ به کره‌ی زمین اصابت خواهد کرد. در صورت اصابت این شهاب‌سنگ به زمین قوه‌ی انفجاری به اندازه‌ی ۱۰۰۰۰۰ بمب اتمی هیروشیما ایجاد خواهد شد و مساحتی به اندازه‌ی خاک فرانسه را تخریب خواهد نمود. (بزرگترین شهاب‌سنگ آسمانی در سال ۱۹۰۸ به بزرگی یک آپارتمان در تونگوساکا واقع در سایبریا اصابت کرد که به اندازه‌ی ۱۰۰۰ بمب اتمی هیروشیما قوه ایجاد نموده ساحه‌یی به اندازه‌ی ۱۰۰۰ مایل مربع را تخریب نمود).

۵.۱.۲ فرود آمدن به مریخ
سفر به مریخ به‌مراتب مشکل‌تر از سفر به مهتاب است، سه روز وقت نیاز است که سفینه به مهتاب برسد. اما رسیدن به مریخ با تکنولوژی امروزی ۶ ماه الی ۱سال وقت را در برمی‌گیرد. تمام وسایل سفر به مریخ در حدود ۱.۵ میلیون پوند کتله (۶۸۰۳۸۹ کیلوگرام) و مصارف مجموعی بیشتر از ۱۰۰ ملیارد دالر نیاز دارد. برای صرفه‌جویی در آب و غذا فضانوردان باید ضایعات و فضلات خود را بازیافت نموده و دوباره استفاده نمایند. زندگی در سطح مریخ بنا به عدم موجودیت اکسیجن، آب مایع و خاک ارگانیک ناممکن است. اتمسفیر موجود در مریخ تقریبا کاربن‌دای اکساید خالص و قوه‌ی جاذبه‌ی آن تنها به اندازه‌ی ۱ فیصد قوه‌ی جاذبه در سطح زمین است. شب و روز در مریخ تقریبا همگون با زمین ( یک شبانه روز در مریخ ۲۴.۶ ساعت) است اما یکسال تقریبا دو چند سال زمینی است. درجه‌ی حرارت در سطح مریخ در اکثر اوقات سال زیر ۰ درجه است، برای گرمایش سطح مریخ دانشمندان راه‌حل‌های زیادی را پیشنهاد نموده‌اند، و شاید یکی از ممکن‌ترین راه‌حل‌ها تزریق گاز میتان به اتمسفیر مریخ می‌باشد که قابلیت جذب بیشتر نور آفتاب را دارد. هر چند سایر گازهای گلخانه‌یی از قبیل امونیا و کلوروفلورو کاربن نیز مد نظر است. قسمت قطب مریخ پوشیده از یخ و کاربن‌دای اکساید یخ‌زده است که در تابستان ناپدید می‌شود. پیشنهاد دیگر عبارت از انفجار بمب اتمی در قسمت قطب مریخ می‌باشد که باعث آب شدن یخ و به‌وجود آمدن آب (البته آلوده به مواد رادیو اکتیف) می‌شود.

۵.۱.۳ لفت فضایی
به کمک نانوتکنولوژی تا اواخر قرن حاضر لفت فضایی ساخته خواهد شد. برنامه‌ی لفت فضایی به‌صورت تناوبی در دهه‌های مختلف مطرح شده است. در سال ۱۹۵۷ دانشمند روسی یوری ارتسونتانوف برنامه‌ی ساخت لفت فضایی را به‌جای ساخت لفت از پایین به بالا به‌صورت ساخت لفت از بالا به پایین مطرح نمود. او پیشنهاد کرد که اول یک کشتی فضایی به مدار فرستاده شود و بعد کیبل آن از مدار به زمین وصل شود. کشف کابل کاربن نانوتیوب (که حداقل ۱۱۷ مرتبه نسبت به فولاد قوی‌تر است) این مفکوره را دوباره زنده کرد. مشکل اساسی این‌جاست که باید به طول بیشتر از ۵۰۰۰۰ مایل کاربن نانوتیوب ساخته شود، حال آن‌که تا هنوز چند سانتی‌متر از این تیوب را دانشمندان توانسته‌اند بسازند. حتا در صورت ساخت این مقدار کاربن نانوتیوب مشکلاتی از قبیل برخورد احتمالی ماهواره‌های درحال چرخش در مدار زمین با کیبل لفت فضایی و ساخت استحکام زمینی برای فرود آمدن لفت بر سر جایش می‌باشد.
ناسا نیز برنامه‌ی بازی لفت فضایی را راه‌اندازی نموده و جایزه‌ی ۲ ملیون دلاری را برای «چلنج قدرت بیم» نیز برای برنده‌ی طرح در نظر گرفته است. مطابق مقررات ناسا برنده‌ی جایزه کسی خواهد بود که وسیله‌یی را بسازد که بیشتر از ۵۰ کیلوگرام وزن نداشته باشد و بتواند به سرعت ۲ متر در ثانیه به فاصله‌ی ۱ کیلومتر به یک کمند بالا شود. چیزی که این چلنج را مشکل می‌سازد آن است که وسیله نمی‌تواند باتری، تیل سوخت و یا سیم برق برای وصل به منبع انرژی داده‌شده باشد. انرژی این وسیله باید از خارج خود جسم به‌صورت بیم لیزری به آن وارد شود.

۵.۱.۴ کشتی فضایی
با وجود عقب‌نشینی‌ها در مورد تامین بودجه‌ی ماموریت‌های بشری در فضا، تا اواخر قرن حاظر دانشمندان سفر به مریخ را پشت سر خواهند گذاشت و دنبال راه‌حل برای سفر به ستاره‌گان خواهند بود. اولین چلنج پیدا نمودن سیستم قوه محرکه‌ی جدیدی برای این تکنولوژی است. چنانچه با سیستم محرکه‌ی سنتی (راکت‌ها با سوخت کیمیاوی کار می‌کنند)، سفر به نزدیکترین ستاره حدود ۷۰۰۰۰ سال را در برمی‌گیرد. مثلا سفیه‌ی وایاگار که در سال ۱۹۷۷ به فضای دور پرتاپ گردیده است حالا ۱۰ ملیارد مایل با ما فاصله دارد واین فقط کسر از فاصله‌ی ستاره‌ها می‌باشد. چندین راه‌حل برای این معضل پیشنهاد شده است مانند استفاده از راکت‌های هسته‌یی یا ماشین رامجت. استفاده از راکت‌های هسته‌یی در سال ۱۹۵۹ مورد ارزیابی دقیق قرار گرفت و دانشمندان برای مدل پیشرفته Orion اوریون (کشتی فضایی ناسا طرح شده برای سفر به مریخ و یا شهاب آسمانی) وزن تقریبی ۸ ملیون تن با قطر ۴۰۰ متر به تعداد ۱۰۰۰ بمب هایدروجنی نیاز دارد. گزینه‌ی دیگر استفاده از ماشین رامجت می‌باشد و برای بار اول توسط رابرت بوسارد در سال ۱۹۶۰ ساخته شد. مطابق محاسبات بوسارد یک انجن رامجت به وزن ۱۰۰۰ تن اگر شتاب ۹.۸۱ متر در هر ثانیه مربع (شتاب در سطح زمین) را بتواند حفظ کند، در مدت ۱ سال می‌تواند به ۷۷ فیصد سرعت نور برسد. به‌صورت تیوری ماشین رامجت می‌تواند برای همیشه حرکت کند، از این لحاظ می‌توان به کهکشان اندرومدا که ۲ ملیون سال نوری از ما فاصله دارد، فقط در مدت ۲۳ سال (به اساس اندازه‌گیری فضانوردان در کشتی فضایی) رسید. مطابق قانون انشتین: زمان در حرکت‌های به‌سرعت نور و یا نزدیک به سرعت نور آهسته می‌شود. از این‌رو ۲۳ سال در کشتی فضایی معادل میلیون‌ها سال در زمین خواهد بود. گزینه‌ی دیگر برای تامین انرژی چنین کشتی فضایی استفاده از راکت ضد ماده می‌باشد. مطابق محاسبات جرالد سمیت درد دانشگاه پنسلوانیا تنها ۴ ملی گرم ضد ماده برای انتقال انسان به مریخ کافی استو ۱۰۰ گرم آن ما را به نزدیکترین ستاره خواهد رساند.

قسمت اول

قسمت دوم

قسمت سوم

قسمت چهارم

Post source : http://www.etilaatroz.com/

About The Author

Student of aerospace engineering

Related posts

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *