السفر بين النجوم

السفر بين النجوم إلى الفضاء على متن مركبات مأهولة أو غير مأهولة هو السفر بين النجوم. مفهوم السفر بين النجوم عن طريق المركبات الفضائية هي العنصر الرئيسي في الخيال العلمي. السفر بين النجوم هو أكثر صعوبة بكثير من الناحية المفاهيمية من السفر بين الكواكب. المسافة بين الكواكب في نظامنا الشمسي يقاس عادة ب AU، في حين بين النجوم تكون بمئات الآلاف من AU وكثيرا ما يعرب عنه بالسنة الضوئية. السفر بين المجرات، أو السفر بين المجرات المختلفة، سيكون أكثر صعوبة.

وقد نقش مجموعة متنوعة من المفاهيم في الأدب، منذ زمن الرواد الأوائل للملاحة الفضائية، مثل قسطنطين تسيكلوفسكى، روبرت إزناولت-بالتيرى وروبرت غودارد هتشينجز. دفع المركبة الفضائية يعمل بالطاقة الكهربائية مدعوم بالطاقة المحمولة المصدر، ونقول مفاعل نووي، وتنتج فقط تسارع منخفض، الذي سيستغرق قرونا ليصل إلى أدنى اقتراب للنجوم، وبالتالي تكون غير صالحة للطيران بين النجوم ضمن مدى الحياة البشرية؛ محركات الدفع الحراري مثل نيرفا تنتج قوة دفع كافية، ولكن يمكنها فقط تحقيق دفع العادم منخفض السرعة نسبيا، ولذلك فإن التسريع إلى السرعة المطلوبة يتطلب وجود كمية هائلة من الوقود.^[1] صاروخ شظايا-الانشطار واستخدام الانشطار النووي لتطوير الطائرات عالية السرعة من شظايا الانشطار، والتي يتم طردها بسرعات تصل إلى 12,000 كم/ثانية. المركبات بين النجوم باستخدام دفع المركبة الفضائية يعمل بالطاقة الكهربائية، مثل الصاروخ الأيوني أو الصاروخ البلازمي، ويمكن أيضا أن تعمل بالطاقة عن طريق ليزر يطلق من امدادات طاقة ثابتة.^[2] يعطى ما يكفي من الوقت للسفر والأعمال الهندسية، على حد سواء مركبة بدون طيار أو سفينة في وضع السبات لايتطلب السفر بين النجوم أية اختراقات فيزيائية لتحقيقه، ولكن الحاجة لتحديات تكنولوجية واقتصادية كبيرة ينبغى تلبيتها. ناسا، إيسا ووكالات الفضاء الأخرى. ولقد تم الشروع في البحث في هذه المواضيع لعدة عقود، ولديها تراكمات لعدد من المناهج النظرية.

صعوبات السفر بين النجوم

التحدي الرئيسي الذي يواجه السفر بين النجوم هي المسافات الهائلة بين النجوم. هذا يعني أنه يتطلب سرعة كبيرة ووقت سفر طويل. الوقت اللازم من قبل طرق الدفع على أساس المباديء الفيزيائية المعروفة حاليا سيتطلب السنوات أو آلاف السنين. وبالتالي سفينة السفر بين النجوم ستواجه العديد من أخطار أمثال سفر بين الكواكب، بما في ذلك الفراغ، إشعاع مؤين، الوزن والنيازك. وحتى الحد الأدنى أوقات السفر لعدة سنوات إلى أقرب النجوم هي خارج الفضاء هي خارج إمكانات الرحلات المأهولة الحالية تجربة تصميم البعثة. والحدود الأساسية لرحلات الزمكان تمثل تحديا آخر.^[3] من الناحية الاقتصادية فإن البعثات بين النجوم تتطلب عدة عقود قبل أن نجني نواتج استثماراتها، على الرغم من أن التقنيات اللازمة لتحقيق مثل هذه سيكون لها فوائد فورية.

الطاقة اللازمة

ومن العوامل المهمة التي تسهم في صعوبة الأمر هي الطاقة التي يجب أن يتم توفيرها والحصول على الوقت الذي يستغرقه السفر معقول. والحد الأدنى المطلوب للطاقة هو الطاقة الحركية K = ½ mv² حيث m هي كتلة النهائي. إذا تباطؤ عند وصوله هو المطلوب، ولا يمكن أن يتحقق بأي وسيلة أخرى من محركات السفينة، ثم إن الطاقة المطلوبة على الأقل تتضاعف، لأن الطاقة اللازمة لوقف السفينة تساوي الطاقة اللازمة للوصول بها إلى سرعة السفر. سرعة لرحلة مأهولة جولة بضعة عقود من الزمن حتى لأقرب نجم هو عدة آلاف المرات أكبر من تلك المركبات الفضائية الحالية. وهذا يعني أنه نظرا ل v² المصطلح في صيغة الطاقة الحركية، ملايين المرات قدر الطاقة هو مطلوب. يتطلب تسريع طن واحد إلى واحد من العاشر من سرعة الضوء لا يقل عن 450 PJ أو 4.5 ×10¹⁷ J أو 125 billion kWh, دون العوملة في كفاءة آلية الدفع. لديه هذه الطاقة إما أن يكون حمل على طول، أو المتوقع لمسافات هائلة. متطلبات الطاقة جعلت السفر بين النجوم صعبا للغاية. وقد أفيد أنه في مؤتمر الدفع المشتركة عام 2008 ، رأى خبراء متعددون أنه كان واردا ان البشر سيبحثون أكثر من أي وقت مضى عن كواكب خارج النظام الشمسي.^[4] وذكر برايس N. Cassenti، وهو أستاذ مشارك مع قسم الهندسة والعلوم في معهد البوليتكنيك رينسيلار، أن ما لا يقل عن الإنتاج الكلي للطاقة في العالم بأسره [في سنة معينة] ستكون هناك حاجة لإرسال مسبار إلى أقرب نجم.^[4]

وسط ما بين النجوم

وثمة مسألة رئيسية مع القيادة بسرعات عالية للغاية هو أن الغبار بين النجوم والغاز قد تسبب ضررا كبيرا لهذه المركبة، نظرا للسرعات النسبية العالية والطاقات الحركية الكبيرة الحادثة. وقد اقترحت أساليب مختلفة للتدريع للتخفيف من هذه المشكلة. الأجسام الكبيرة (مثل حبيبات الغبار الكبيرة) هي أقل شيوعا بكثير، ولكن سيكون أثرها أكثر تدميرا من ذلك بكثير. وقد نوقشت مخاطر تأثير هذه الأجسام، وطرق التخفيف من هذه المخاطر، في الأدب، ولكن لا يزال الكثير من المواضيع مجهولا.

وقت السفر

وقد قيل أن مهمة السفر بين النجوم التي لا يمكن أن تكتمل في غضون 50 عاما لا ينبغي أن تبدأ على الإطلاق. بدلا من ذلك، على افتراض أن حضارة ما مازالت على منحنى متزايد من دفع سرعة النظام، وليس حتى الآن بعد أن وصلت إلى حد، ينبغي أن تستثمر الموارد في تصميم نظام دفع أفضل. وذلك لأن المركبات الفضائية بطيئة ربما يتم تمريرها من قبل بعثة أخرى أرسلت في وقت لاحق مع دفع أكثر تقدما (فرضية قديمة انتهت).^[5] من ناحية أخرى، أظهرت أندرو كينيدي أنه إذا كان أحد يحسب الوقت رحلة إلى وجهة معينة حيث إن معدل سرعة السفر المستمدة من النمو، حتى زيادات (النمو حتى الأس)، هناك حد أدنى واضح في الوقت الإجمالي لتلك الوجهة من الآن (انظرالسفر بين النجوم).^[6] سيتم تجاوزها الرحلات القيام بها قبل الحد الأدنى من قبل أولئك الذين يغادرون في الحد الأدنى، في حين أن أولئك الذين يغادرون بعد الحد الأدنى لن يتفوقوا على الذين غادروا في الحد الأدنى.

وسيطة واحدة ضد موقف تأخير بداية حتى وصلت بسرعة دفع سرعة النظام هو أن مختلف المشاكل غير الفنية الأخرى التي هي محددة لسفر لمسافات طويلة في سرعة أعلى بكثير (مثل تأثير الجسيمات بين النجوم، وتقصير كبير ممكن من متوسط حياة الإنسان تمتد خلال إقامة مساحة موسعة...الخ) قد تبقى العقبات التي تستغرق وقتا أطول بكثير للحل من مسألة الدفع وحدها، على افتراض أنها يمكن أن تحل في نهاية المطاف حتى على الإطلاق. وبالتالي، يمكن أن تكون القضية جعلت لبدء المهمة دون تأخير، استنادا إلى تحقيق مفهوم المهمة بين النجوم والتفاني لكنه بطيء نسبيا باستخدام التكنولوجية الحالية للدولة من بين الفن وبتكلفة منخفضة نسبيا، بدلا من المصرفي على أن تكون قادرة من أجل حل جميع المشاكل المرتبطة مع بعثة أسرع دون وجود إطار زمني موثوق به لتحقيقها من هذا القبيل.

السفر بين المجرات ينطوي على مسافات حوالي مليون ضعف أكبر من المسافات بين النجوم، مما يجعلها جذريا أكثر صعوبة من السفر حتى بين النجوم.

انظر أيضاً

• السفر بين المجرات
• قوة دفع المركبة الفضائية

ملاحظات

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة الفضاء
• موسوعة الفيزياء
• موسوعة رحلات فضائية
• موسوعة خيال علمي