چند پیشنهاد برای سفر میان‌ستاره‌ای موفق

محبوبه معصوم نیا ۲۰ خرداد ۱۳۹۸ | ۱۴:۱۹ ۲۰ خرداد ۱۳۹۸ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۶ دقیقه

لحظه‌ای چشم‌های خود را ببندید و فیلم میان ستاره‌ای را تصور کنید. ‌زمینی را مجسم کنید که روزی مادر ما بود و حالا تبدیل به قاتل ما شده‌است. وحشتناک است! نه؟ خبر خوب اینکه  قرار نیست به این زودی به آن روز بیفتیم. خبر بد اینکه با وضعیت فعلی رفتار ما با زمین، چه بخواهیم و چه نخواهیم، چنین سرنوشتی در انتظار نسل‌های بعد از ما هست. تصور نابودی و انقراض بشر در آینده‌ای نه چندان دور، دانشمندان را به فکر انتخاب خانه‌ای جدید برای ادامه حیات انداخته‌است. اما در خوش‌بینانه ترین حالت ممکن، نزدیک‌ترین کاندیدای پشتیبانی از حیات، در کمربند حیاتی ستاره آلفا قنطورس و در فاصله ۴/۲ سال نوری از ما واقع شده‌است؛ یعنی با تکنولوژی امروز بشر، حداقل هزاران سال طول‌ می‌کشد تا پای ما به آن کره باز شود. اما نگران نباشید! دانشمندان ما بیکار ننشسته‌اند و برای سفر میان‌ستاره‌ای برنامه‌های بزرگی در سر دارند.

چالش‌های پیش روی انسان در سفر میان‌ستاره‌ای

نزدیک‌ترین سیاره کاندیدای پشتیبانی از حیات در منظومه ستاره آلفا قنطورس قرار گرفته است. همانطور که می‌دانیم، برای بررسی وجود شرایط حیات فراتر از منظومه شمسی، چند شرط اساسی وجود دارد. اول اینکه باید سراغ ستاره‌هایی را بگیریم که اصطلاحا کوتوله‌های سرخ نامیده می‌شوند. بهترین نامزد برای بررسی وجود شرایط زیستی، این دسته از ستاره‌ها هستند که عموما نصف خورشید جرم دارند و دمای آن‌ها نیز نهایتا به ۳۵۰۰ درجه کلوین می‌رسد.

مساله بعدی در مورد یافتن سیارات زیست‌پذیر، جرم سیارات است. این سیارات نباید بیش از اندازه کوچک یا بزرگ باشند. این شرط برای وجود گرانش مناسب، بسیار اساسی و مهم است.

شرط بعدی، قرارگیری سیاره موردنظر در منطقه «گلدیلاکس» است. یعنی منطقه‌ای که سیاره کاندید پشتیبانی حیات، فاصله مناسبی از ستاره میزبان داشته‌باشد تا شرایط مناسب برای وجود آب به صورت مایع و جو مناسب برای زیست، موجود باشد.

به گفته دانشمندان، معمولا اطراف کوتوله‌های سرخ، سیاراتی یافت می‌شوند که ظرفیت بالایی برای زیست‌پذیری دارند. و خبر خوب اینکه ۷۰درصد اجرام کیهانی را کوتوله‌های سرخ تشکیل می‌دهند و این یعنی شانس ما برای پیدا کردن سیاره‌ای با قابلیت زیست، بسیار بالاست.

ستاره آلفا قنطورس، نزدیک‌ترین کوتوله سرخ به خورشید است که سیاره‌ای با قابلیت پشتیبانی حیات دارد. پروکسیما بی، سیاره‌ای ست که در دو سال اخیر، توجه بسیاری از کیهان‌شناسان را به خود جلب کرده‌است. اگرچه هنوز این سیاره به صورت مستقیم بررسی و رصد نشده‌است، اما دانشندان امیدوارند با پرتاب تلسکوپ جیمز وب، به زودی این سیاره را رصد کنند و اطلاعات لازم را از آن به دست بیاورند. مدل‌های شبیه سازی رایانه‌ای دانشمندان ناسا را متوجه وجود این دوقلوی زمین کرده‌است.

پیشاهنگی به نام شتاب‌دهنده‌ی هادرونی

مهم‌ترین چالش‌های پیش روی دانشمندان در برنامه سفر میان‌ستاره‌ای و جستجوی حیات، مساله زمان است. حتما می‌دانید که فاصله ما از نزدیک‌ترین سیاره‌ی پشتیبان حیات، ۴.۲ سال نوری است. یعنی مسافتی در حدود ۴۰ تریلیون کیلومتر. برای درک بهتر این مسافت، لازم است بدایم که فاصله ناهید، نزدیک‌ترین سیاره به زمین، ۴۰ میلیون کیلومتر است. حالا فرض کنید اگر بخواهیم چنین مسافتی را طی کنیم، چند سال طول خواهد کشید؟

برای رسیدن به نزدیک‌ترین سیاره‌ی شبیه به زمین باید ۴/۴ سال با سرعت نور مسافرت کنید

جدای از مساله زمان، معضل تامین سوخت مورد نیاز در طول این سفر دراز نیز یکی از مهم‌ترین مشکلاتی‌ست که هنوز دانشمندان به راه حل مناسبی برای آن دست نیافته‌اند. ایده‌هایی همانند پیشران یونی، استفاده از همجوشی هسته ای، پیشران پالس هسته‌ای، استفاده از رزونانس فرکانس رادیویی، رمجت همجوشی، بادبان لیزی، موتور پادماده، موتور الکترومگنتیک و بهره‌گیری از گرانش، طرح‌هایی هستند که علم برای غلبه بر این دو چالش بزرگ مطرح می کند. عمده این طرح‌‌ها، بر ارائه راهکاری در تامین سوخت برای بیشترین سرعت پیشران متمرکز هستند. اما این راهکارهای علمی، راضی‌ کننده طبع بلندپرواز انسان برای به اجرا در اوردن آرزوهای دور و دراز او نیست!

حل مشکل زمان، و افزایش توان تکنیکی انسان برای رسیدن به حداکثر سرعت، کلیدی‌ترین چالش پیش روی دانشمندان در برنامه ریزی برای سفر میان‌ستاره‌ای است. بر اساس قانون نسبیت اینشیتن، سرعت نور، بیشترین سرعتی است که در طبیعت وجود دارد و هیچ ذره‌ای، قادر به پیشروی از آن نیست.

مساله‌ای که ابطال آن، به نظر استیون هاوکینگ، فیزیکدان بزرگ و البته فقید عصر حاضر، بعید به نظر نمی‌رسید. استیون هاوکینگ بیان می‌کرد که هیچ بعید نیست انسانی که قادر به رسیدن ۹۹درصد سرعت نور در برخورد دهنده‌ی هادرونی است، به سرعتی فراتر از آن نیز دست پیدا کند.

هرچند این گفته او طی آزمایشاتی که در آزمایشگاه‌‌های پیشرفته روی فوتون‌های جداگانه انجام شد، تا کنون رد شده‌است. از منظر اعداد و ارقام و قوانین فیزیک، وقت آن رسیده است که انسان، رویای پافراتر گذاشتن از سرعت نور را فراموش کند و قبول کند که متاسفانه، قانون نسبیت، به هیچ عنوان شکستنی نیست.

ما، در پیشرفته ترین حالت ممکن، حتی قادر به رسیدن به دهک‌های(!) پایین سرعت نور هم نیستیم و پیشرفته‌ترین رویایی که در این باره در سر داریم، رسیدن به ۲۰درصد سرعت نور، آنهم در ابعاد بسیار کوچک اجسام است. برای مثال می‌توانیم به طرحی به نام استارشات اشاره کنیم. ایده اولیه این طرح از استیون هاوکینگ بوده‌است. استیون هاوکینگ و سرمایه‌گزاران بزرگ آن، از جمله مارک زاکربرگ، در این طرح در صدد آن بوده‌اند که تا سال ۲۰۶۹، نانوفضاپیمایی را با استفاده از تکنولوژی لیزری و انرژی تابشی، با بیست درصد سرعت نور، به سمت پروکسیما بی، بفرستند. البته این طرح علی‌رغم فوت استیون هاوکینگ، همچنان دنبال می‌شود.

میان‌بر های فضایی؟

مساله دیگری که ذهن دانشمندان را برای غلبه بر چالش های پیش رو درگیر کرده است، حل مساله سرعت، بدون زیرپا گذاشتن نسبیت انیشتین است. بار دیگر به فیلم میان‌ستاره ای فکر کنید. همه چیز در آن فیلم از یک کرمچاله شروع شد.

کرمچاله یک پدیده کیهانی جذاب است که می تواند در فضا-زمان، میان‌بر ایجاد کند و ما را بدون طی مسافت طولانی، در رسیدن به مقصد یاری کند. اما یک جای کار می‌لنگد!  مشکل اول، رصد کرمچاله و پیدا کردن آن است. می‌دانیم که با فناوری کنونی و دانش فعلی بشری، چنین چیزی امکان پذیر نیست. کرمچاله‌ها همانقدر که جذاب به‌نظر می رسند، غیرقابل رصد و نفوذ هستند.

مساله بعدی، اندازه کرمچاله‌ها است. هندسه کرم‌چاله‌ها، اندازه آن‌ها را چیزی در حدود ۱۰ تا ۳۳ سانتی‌متر تخمین می‌زند. ابعادی که بعید است در سفرهای فضایی کارآمد باشد! حتی اگر در اثر انبساط کیهانی، مساله ابعاد کرم‌چاله ها حل شود، درون کرمچاله‌ها به شدت بی‌ثبات است و هر لحظه در معرض فروپاشی قرار دارند. بنابراین، تا به امروز، عملا سفر در کرمچاله نیز رد شده تلقی می‌شود.

موتور الکوبیر؛ جذاب‌ترین کانسپت سفر فضایی

موتور الکوبیر یا ماشین warp هم طرح بزرگ دیگری از دانشمندان است که برای حرکت با سرعتی فراتر از نور ارائه شده است. مزیت این مدل، عدم نقض قانون نسبیت است. یعنی این طرح می‌تواند ما را قادر به آن کند که بدون نیاز به دستیابی به سرعتی مافوق نور، به سرعت در ابعاد کیهانی جابه‌جا شویم. اما این کانسپت چه ساز و کاری را برای میانبر زدن در سفرهای فضایی ارائه می‌کند؟

مکانیسم کار در موتور الکوبیر، پیش رانش موتور جت با استفاده از انقباض بافت فضا-زمان جلوی موتور و انبساط صفحه فضا-زمان، پشت موتور درون یک موج است. این پیش‌رانش در نتیجه واکنش بین برخورد ماده و پادماده اتفاق می‌افتد. البته این طرح مشخصا توپولوژی فضا-زمان را تغییر نمی‌دهد و جت وارد ابعاد بالاتری از فضا و درهم شکستن آن نمی‌شود.

هرچند این طرح بسیار بلندپروازانه به نظر می‌رسد، اما امیدوار کننده‌ترین و منطقی ترین طرح برای دست یابی به سرعتی فراتر از سرعت نور است. دانشمندان تخمین می‌زنند که با این روش می‌توانند به سرعتی ۲۰ برابر سرعت نور برسند. البته تاکنون آزمایش دانشمندان درباره مکانیسم موتور وارپ در شرایط خلا، بی نتیجه اعلام شده است.

رویای سفر میان ستاره‌ای

‌‌با وجود تمام بن‌بست‌هایی که در این نوشته در رابطه با چالش سرعت و زمان مطرح شد، باید رویای سفر میان‌ستاره‌ای را لااقل تا چنددهه‌ی آینده، تنها در فیلم‌های هالیوودی دنبال کنیم. به نظر می‌رسد دانش بشری هنوز به ظرفیت مناسب برای دست‌یابی به این رویا نرسیده باشد.

اما ناامید نباشید. شاید همین حالا که در حال خواندن این مقاله هستید‌، کیلومترها آن طرف تر دانشمندان به روشی جدید و امیدوار کننده برای حل معمای پیش روی بشر رسیده باشند! علم پشت هر پیچ و خم صعب‌العبور خود یک سوپرایز هیجان انگیز برای بشر داشته است.

پانویس: تصویری که در بالای مطلب مشاهده می‌کنید شبیه سازی از چیزی است که احتمالا موقع سفر داخل کرم‌چاله‌ها خواهید دید.

برچسب‌ها :
دیدگاه شما