السفر إلى النجوم ... لم يعد خيالاً علمياً!
   
   
 
 

أرسلت في الأثنين 23 فبراير 2004 بواسطة أفكار علمية

 
  السفر إلى النجوم ... لم يعد خيالاً علمياً!

بعد بضعة عقود من الآن، سيتجاوز مسبار فضائي نظامنا الشمسي ليبحر بمحاذاة مجموعة نجمية هامة في ركن ناء من مجرة درب التبانة، فيما تقوم المعدات المزودة بآلات تصوير وأجهزة استشعار بمراقبة وتسجيل السلوك الدقيق للمجموعة النجمية وإرسال المعطيات الناتجة إلى الكرة الأرضية باستعمال أشعة الليزر المركزة بواسطة مرآة غير مسطحة. ستحتاج المعلومات إلى أربع سنوات لتصل إلى مشرفي الرحلة مجموعة من العلماء المتقدمين في السن الذين ينتظرون استلامها بلهفة منذ أكثر من أربعين سنة بقليل هل هي قصة من الخيال العلمي؟ .. "لا"، يقول ذلك مجموعة من العلماء، والمهندسين و...........

المتحمسين لاستشكاف الفضاء.
وقد اعتبرت هذه الرحلة، عندما خرجت فكرتها إلى النور في السبعينيات من القرن الماضي، طموحاً غير واقعي أو خيالاً علمياً. ولكن المزيد من علماء الفضاء يقيمون الآن جدياً مشاكل السفر بين النجوم، وهم يتفاءلون بأنه يمكن إنتاج "تلسكوب" مصمم لزيارة جارنا الأقرب Alpha Centauri "على بعد 3 ،4 سنة ضوئية أو حوالي 40 تريليون كيلومتر" خلال العقد القادم.
ستسافر هذه المركبة الفضائية غير المأهولة بعشر سرعة الضوء، مجهزة بالآليات اللازمة لحمايتها من الارتطامات بدقائق وجزيئات الفضاء النجمي، ومزودة بكمبيوتر قادر على التحكم في المركبة بدون مساعدة من الأرض. قبل زيارة النجوم، يجب أن تختبر التكنولوجيا اللازمة للوصل إلى هناك في بعثة أصغر ضمن جوارنا الشمسي. الهدف الأكثر ملاءمة للاختبار هو المحرق focus الشمسي، على بعد 80 بليون كيلومتر،مسافة يقطعها الضوء في أكثر من ثلاثة أيام بقليل.
أحد عوائق الرحلة النجمية هو الزمن اللازم للسفر عبر مسافات هائلة كهذه. فقد استغرقت مركبة أبولو ثلاثة أيام لتسافر 400 ألف كيلومتر إلى القمر. إن المسبار الذي يسافر بسرعة 200 ألف كيلومتر في الساعة سيستغرق 45 سنة ليصل المحرق الشمسي، والرحلة إلى حضارة ألفا بسرعة 100 مليون كيلومتر في الساعة، عشر سرعة الضوء، ستستغرق نفس الزمن تقريباً. لكن، مدى العمر العملي للعالم يضع حداً عملياً لطول الرحلة الفضائية، إذ يعتقد الكثيرون من المهتمين بالسفر إلى الفضاء النجمي أن رحلة كهذه يجب أن تهدف إلى الوصول إلى نتائج ضمن مدى العمر العملي للعلماء الذين يديرونها والناس الذين يمولونها، فربما لا يكون هنالك سوى دافع ضعيف للعلماء كي يصموا ويجروا تجارباً عندما يدركون أنهم لن يروا نتائجها، فليس معقولاً أن يكون لدينا رحلة تدوم أكثر من خمسين سنة.
سرعة هائلة
لإبقاء الرحلات بطول معقول، يجب أن تسافر بسرعة هائلة، وبما أن المركبة الثقيلة يصعب دفعها أكثر، يصبح الوزن عاملاً حاسماً في التصميم، وتظهر الحسابات أن اصغر حجم معقول لمجموعة الآلات العلمية هو بضعة كيلومترات. فإذا أضفنا أجهزة الإمداد بالطاقة والراديو يصبح ذلك الحجم بضعة عشرات من الكيلومترات.
وهذا يعني ضرورة تخفيض الأوزان بعامل قدره 10 مع صيرورة معدات الرصد، كآلات التصوير وأجهزة الاستشعار، أصغر وأخف مما يعني تخفيض الحجم الأصغري عشر مرات، متناقصاً بالتالي إلى بضعة كيلومترات.
ولكن، يقول العلماء إن هذه التخفيضات في الحجم أكثر من ذلك غير محتملة. ففتحة آلة التصوير، على سبيل المثال،لا يمكن جعلها صغيرة بشكل عشوائي دون أن تعاني الصورة من التشوه. إن إحدى الطرائق الأساسية لتخفيض الوزن هي استبدال المشغلات الميكانيكية وهي الآليات التي تحدد موقع آلات التصوير والهوائيات، بسلك "عضلي".فهذا السلك يغير طوله وفقاً للتيار الذي يمر عبره ويمكن أن يستعمل لدفع وسحب الأشياء في الفضاء.
الخياران الآخران لمواجهة هذه المشكلة يشملان: ترك التخلص من وزن وحدات الدفع والوقود بتركها على سطح الكرة الأرضية، وتسريع المركبة بقذفها بحزمة من الدقائق العالية الطاقة من قاعدة موجودة في النظام الشمسي.
هذا الأسلوب زاخر بالمشاكل التي يجب حلها أيضا، على سبيل المثال، أي حزمة تسافر عبر الفضاء تنتشر فتتبعثر طبيعياً مما يخفض إلى حد كبير كمية الطاقة التي يمكن أن تنقلها للمسبار. حتى لو وجدت طريقة لإيقاف الحزمة من الانتشار، فإن كمية الطاقة التي يجب أن ينتجها مركز الطاقة الموجود في النظام الشمسي هي هائلة جدا. وقد حسب أنها ستكون معادلة لاستهلاك العالم مدة شهر من الكهرباء.
أحد طرائق تأمين الطاقة هي سبر حزام الكويكبات بحثاً عن موارد يمكن أن تؤمن الطاقة لحزمة تسريع المركبة.
اتقاء الارتطامات
المشكلة الأخرى هي أن الفضاء النجمي مليء بدقائق صغيرة تمثل خطراً فعلياً على المركبة المسافرة بسرعات كهذه. والأكثر شيوعاً بينها هي ذرات الهيدروجين. وهنالك 100 ألف ذرة هيدروجين في كل متر مكعب من الفضاء. والسطح الخارجي المعدني للمركبة يجب أن يكون قادراً على امتصاص الطاقة المتولدة عن الارتطام.
على سبيل المثال، إن الارتطام بحبة غبار تزن عشر الغرام فقط، سينتج طاقة كافية لتدمير المركبة. ففي الفضاء النجمي، كثافة الدقائق الصغيرة من السيليكا والجليد هي 100 ألف للمتر المكعب ومما يعني أن الحماية أمر جوهري.
حجاب واق
يقترح بعض المهندسين تزويد المركبة بحجاب واق من البلاسما وهو كتلة من الغاز المؤين تمتد 10 أمتار أمام المركبة لامتصاص طاقة حبات الغبار بنفس الطريقة التي يحمي فيها الغلاف الجوي للأرض سطحها من الارتطامات بالأحجار النيزكية الدقيقة. ويجب أن تبقى البلاسما ضمن حقل مغناطيسي قوي تنتجه دارتان فائقتا الناقلية موصولتان إلى المركبة. ومع أن الدارتين يجب أن تكونا بقطر 30 متراً، رأى المهندسون أنه يكفي أن تزودا بطاقة ضئيلة قدرها عشر الواط. وهذه الطاقة يمكن توفيرها عن طريق نوع من المولدات الكهربائية الحرارية ذات النشاط الإشعاعي للنظائر التي استعملت بنجاح على مركبات فضائية مثل بيونير، فوياجر،وغاليلو.
إنها تعمل بتحويل الحرارة الناتجة عن المواد المشعة إلى كهرباء ويمكن بسهولة أن تخدم الرحلة إذا جرى إمدادها بمواد تبقى مشعة لفترة طويلة. يمكن فعل القليل لحماية المركبة من الاصطدامات بالدقائق الأكبر. فالارتطام بدقيقة وزنها 10 غرام سينتج انفجاراً بشدة واحد كيلو طن. ولكن، لحسن الحظ، حصاة كهذه نادرة في الفضاء النجمي.
في الثمانينات، اعتمد علماء "ناسا" كثافة الحصاة في النظام الشمسي ليحسبوا أن المسبار سيلاقي دقيقة واحدة فقط في رحلة مدتها 20 سنة. وفي الفضاء النجمي، يتوقع العلماء احتمالاً أصغر.
إرسال المعلومات
بالافتراض أن المسبار وصل هدفه، سيكون إرسال المعلومات إلى الأرض تحدياً آخر، إذ أي إشارة ستصبح ضعيفة جدا عند وصولها بعد كل هذا الوقت إلى النظام الشمسي، لأنه يجب أن ترسل المعطيات بتردد دقيق بحيث يمكن ترشيحها من الضجة الخلفية للكون والإشعاع الناتج عن النجوم. ويقول المهندسون ان الأسلوب المبشر بالنجاح هو أن ترسل المعطيات باستخدام الليزر.
فهذه الأجهزة هي أخف بعدة مرات من الناقلات الراديوية ويمكن أن ترسل معلومات أكثر بخمسين مرة.
ولكن بالأخذ بعين الاعتبار حدود الطاقة، حتى مع استعمال هذه التقنية، فإن كمية المعلومات المنقولة لا تتعدى 10 بيتات في الثانية، ولهذا الأسلوب عائق كبير: تركيز الحزمة باتجاه الأرض يتطلب مرآة بقطر 3 أمتار.
ولاستقبال الإشارة هناك حاجة لتلسكوب يدور حول الأرض ويبلغ حجماً يماثل حجم أكبر معدات المراقبة المنصوبة على الأرض المتوفرة اليوم. مع التكنولوجيا الحالية، فإن المرآة وحدها يمكن أن تزن عدة أطنان، جاعلة المركبة كبيرة بشكل غير عملي.
ومع أن تصميم مركبة للفضاء النجمي تتاخم الخيال العلمي، فإن التكنولوجيا المتوفرة الآن يمكن أن تقدم خياراً حقيقياً للوصول إلى محرق الشمس ضمن خمسين سنة من الإطلاق. على سبيل المثال، بدلا من تسريع المركبة بحزم الطاقة المستحيلة التطبيق، يقترح بعض العلماء استعمال جاذبية الشمس أو كوكب كبير مثل منجنيق لدفع المركبة خارج النظام الشمسي.وفي الواقع، استخدم نفس الأسلوب لدفع غاليلو نحو المشتري.
بالإضافة إلى ذلك، ستستخدم المركبة شراعاً شمسياً عبارة عن صفيحة ضخمة من البلاستيك، لتسخير التدفق المستمر من الفوتونات المبتعدة عن الشمس بنفس الطريقة التي تلتقط فيها قطعة من القماش الريح لتدفع زورقا على الأرض. وعندما يغطى بالألمنيوم، سيعمل الشراع كصحن تلسكوب راديوي ليمسح السماء. ولزيادة مساحة التغطية، ستحمل المركبة صحناً غير مسطح مربوط إلى المركبة بسلك بطول 20 كيلومتراً. بالدوران مع المركبة، الهوائي سيمسح دائرة بنصف قطر قدره 20 كيلومتراً.
بلوغ الهدف
مما لا شك فيه أن توجيه المركبة يتطلب دقة بارعة، من الممكن أن نرى أي نجم ناء في محرقة بجعل موضع المركبة الفضائية ضمن 200 متر من الخط المستقيم المرسوم من الشمس إلى الجسم المدروس، حتى مع إمكانية التغطية 20 كيلومتراً لهوائي الرحلة المذكور آنفا، فإن إيجاد المحرق سيكون مثل ضرب مغلف على سطح المريخ بسهم مرمي من الأرض.
إن الجسم الأفضل لدراسته هو مركز مجرتنا لأنه يحتوي كثافة عالية من النجوم التي تظهر أنها تتداخل. فهذا الموضع يزود هدفاً أكبر بكثير يمكن بلوغه. ثم لا بد أن يحتوي أجساماً كثيرة مثيرة للاهتمام.
معظم التكنولوجيا اللازمة لتلك الرحلة متوفرة الآن، فالأسلاك استعملت في الفضاء منذ الستينات والشراع الشمسي بني واختبر في شروط مخبرية من قبل مؤسسة الفضاء العالمية في كاليفورنيا، بالإضافة إلى ذلك، جرى تصميم هوائي غير مسطح على شكل صحن قطره 14 متراً مؤلف من غشاء بلاستيكي مغطى بالألمنيوم ليعكس الأمواج الراديوية، ومدعوما بقوائم انضغاطية بطول 28 متراً.
الميزانية والمبررات
ربما العائق الأكبر لهذه الرحلة هو إيجاد المال اللازم لتمويلها، فالميزانية مقدرة بأكثر من 500 مليون دولار، ومنذ بضع سنوات، 1993. رفضت وكالة الفضاء الأوروبية مقترحاً لتمويل مشروع من هذا النوع. ولكن العلماء يقولون إن الرحلة أكبر من أن تتبناها وكالة فضاء واحدة فقط، في حين أن التعاون الدولي، يمكن أن يجعل رحلة من هذا النوع تغادر النظام الشمسي بحلول السنة 2020. ويقترح البعض أن تبنى المركبة في أوروبا، وأن تطلق بواسطة الروس ويجري تعقبها في الفضاء السحيق بواسطة الأمريكان.
أحد طرائق تبرير الكلفة هو إجراء تجارب عبر الرحلة، على سبيل المثال، يقترح أحد العلماء أن المرآة بقطر متر واحد المستخدمة لتركيز حزمة الليزر باتجاه الأرض يمكن أن تستخدم أيضا كمقراب بصري. جهاز كهذا يمكن أن يساعد على تنفيذ قياسات اختلاف الموقع المنظور parallax الطريقة الوحيدة الموثوقة لتحديد المسافات إلى النجوم. تشمل هذه التقنية مقارنة صور لنفس النجم مأخوذة من موقعين مختلفين، ولكن المسافة الأعظم إلى النجوم، التي يمكن قياسها، محدودة بالمسافة بين هذين الموقعين "تدعى المسافة الأخيرة خط القاعدة". القياسات الأكثر بعداً الممكنة الآن تجري بواسطة مقارنة صور النجوم المأخوذة من الجانبين المتقابلين لمدار الأرض حول الشمس. هذا يسمح بقياسات على النجوم تصل إلى300 سنة ضوئية.
يمكن للرحلة النجمية أن تنتج خط قاعدة أكبر بمئات المرات سامحاً بإجراء قياسات على النجوم التي تبعد 30 ألف سنة ضوئية، ثم يمكن استعمال المعطيات لمعايرة "تقويم" أساليب القياس الأقل موثوقية المستخدمة للمسافات الأبعد. نظريا ، يمكن أن تستخدم النتائج لإيجاد حجم الكون ومعدل تمدده، وتساعد في تحديد السطوع الفعلي للنجوم، حجمها وكتلتها.
إن بلوغ محرق الشمس يمكن أن ينتج ثورة في علم الفلك، فحقل جاذبية الشمس يأسر الضوء الصادر عن النجوم النائية ويركزه في المحرق، وهذا يتيح الفرصة لتصوير الأجسام الباهتة التي لا يمكن اكتشافها عبر الكون. وبكلمات أبسط، يمكن لمقراب صغير نسبياً موضوع عند المحرق الشمسي أن يرى الكون أقوى بعدة مرتبات من الشدة من التجهيزات الفلكية الموجودة اليوم. يمكن للرحلة أيضا أن تفحص موقع و خصائص التخم الشمسي heliopause الحد الغامض الفاصل بين النظام الشمسي والفضاء النجمي.
كما يمكن أن تحدد طبيعة وخصائص المادة التي تشكل الفضاء النجمي، وتفحص الأشعة الكونية المنخفضة الطاقة غير المرصودة حاليا.
* إعداد درويش ابراهيم يوسف جريدة الجزيرة السعودية -مجلة الجزيرة الثلاثاء 4 ,ذو القعدة 1423

 

 
     



المقالات الأكثر قراءة :     1: علاج الاسهال بالاعشاب الطبية (333101 قراءة)    2: فن تنمية الذكاء (249047 قراءة)    3: 19 طريقة للتخلص من الملل ؟ (197845 قراءة)    4: علاج البواسير بالاعشاب الطبية (164214 قراءة)    5: خصائص و أنواع الشخصية البشرية و كيفية التعامل معها (142446 قراءة)    6: الخريطة الذهنية تنظم أفكارك ! (109883 قراءة)    7: من عجائب الاكتشافات العلميه! (84545 قراءة)    8: ستة طرق لتقوية الذاكره وطرد الشرود الذهني (81239 قراءة)    9: العلاج بالضغط على القدمين والكفين (69410 قراءة)    10: الفياجرا للرجال فقط!! (65693 قراءة)    11: دراسة علميه حديثه تثبت فوائد الحجامه (58844 قراءة)    12: كيف تعمل على تنشيط دماغك ؟ (57734 قراءة)    13: مفهوم الطاقة في التنمية البشرية ! (57535 قراءة)    14: الإعجاز العلمي لمكة المكرمة! (51291 قراءة)    15: برمجة العقل السريعة !! (44509 قراءة)  
 




روابط ذات صلة· زيادة حول مقالات-علمية

أكثر مقال قراءة عن مقالات-علمية
فن تنمية الذكاء