لم تعد فقط في عالم الخيال العلمي ، فقد ظهرت إمكانية السفر بين النجوم ، بشكل محير ، في الأفق. على الرغم من أننا قد لا نراها في حياتنا – على الأقل ليست نسخة حقيقية من نوع السرعة الخيالية ، القيادة المفرطة ، الطي في الفضاء – فإننا نجري محادثات مبكرة حول كيف يمكن للحياة أن تفلت من قيود نظامنا الشمسي ، باستخدام التكنولوجيا التي في متناول اليد.
بالنسبة لأساتذة جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا ، فيليب لوبين وجويل روثمان ، إنه وقت رائع للبقاء على قيد الحياة. ولدوا من جيل شهد تقدمًا مذهلاً في استكشاف الفضاء ، ويحملون التفاؤل الجامح والشرارة الإبداعية لعصر الفضاء المبكر ، عندما اكتشف البشر لأول مرة أنه يمكنهم مغادرة الأرض.
قال روثمان ، الأستاذ المتميز في قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية والتنموية ، وهو “مهووس الفضاء”: “كانت رحلات أبولو على القمر من بين الأحداث الأكثر أهمية في حياتي ، وما زال التفكير فيها يذهلني”.
لقد مرت 50 عامًا فقط منذ تلك الحقبة المحورية ، لكن معرفة البشرية بالفضاء والتكنولوجيا لاستكشافه قد تحسنت بشكل كبير ، وهو ما يكفي لروثمان للانضمام إلى عالم الكونيات التجريبي لوبين في التفكير فيما قد تحتاجه الكائنات الحية للشروع في رحلة عبر العالم. مسافة شاسعة تفصلنا عن أقرب جار لنا في المجرة. تم نشر نتيجة تعاونهم في مجلة Acta Astronautica .
قال روثمان: “أعتقد أن قدرنا هو الاستمرار في الاستكشاف”. “انظر إلى تاريخ الجنس البشري. نحن نستكشف على مستويات أصغر وأصغر وصولاً إلى المستويات دون الذرية ونستكشف أيضًا على نطاقات أكبر بشكل متزايد. مثل هذا الدافع نحو الاستكشاف المستمر يكمن في صميم هويتنا كنوع “.
التفكير على نطاق واسع ، والبدء على نطاق صغير
التحدي الأكبر الذي يواجه السفر بين النجوم على نطاق الإنسان هو المسافة الهائلة بين الأرض وأقرب النجوم. أثبتت مهمات Voyager أنه يمكننا إرسال أشياء عبر الـ 12 مليار ميل اللازمة للخروج من الفقاعة المحيطة بنظامنا الشمسي ، الغلاف الشمسي. لكن المجسات بحجم السيارة ، التي تسافر بسرعات تزيد عن 35000 ميل في الساعة ، استغرقت 40 عامًا للوصول إلى هناك ومسافتها من الأرض ليست سوى جزء صغير من ذلك إلى النجم التالي. إذا كانوا متجهين إلى أقرب نجم ، فسيحتاجون إلى أكثر من 80 ألف عام للوصول إليه.
يمثل هذا التحدي محورًا رئيسيًا لعمل لوبين ، حيث أعاد تصور التكنولوجيا التي سيستغرقها للوصول إلى النظام الشمسي التالي من منظور الإنسان. توقف الدفع الكيميائي التقليدي على متن الطائرة (المعروف أيضًا باسم وقود الصواريخ) ؛ لا يمكنها توفير طاقة كافية لتحريك المركبة بالسرعة الكافية ، كما أن وزنها والأنظمة الحالية اللازمة لدفع السفينة ليست قابلة للتطبيق بالنسبة للسرعات النسبية التي تحتاجها المركبة لتحقيقها. تقنيات الدفع الجديدة مطلوبة – وهذا هو المكان الذي يأتي فيه برنامج أبحاث الطاقة الموجهة UCSB لاستخدام الضوء كـ “دافع”.
الحماية الكوكبية والانتشار خارج كوكب الأرض
نحن ملزمون بنظامنا الشمسي في المستقبل المنظور ؛ البشر ضعفاء وحساسون بعيدًا عن كوكبنا. لكن هذا لم يمنع لوبين وروثمان وفرقهما البحثية ومعاونيهما المتنوعين ، بما في ذلك أخصائي إشعاع وعالم لاهوت مدرب علميًا ، من التفكير في الجوانب الفسيولوجية والأخلاقية لإرسال الحياة إلى الفضاء – وربما حتى نشر الحياة. في الفضاء
قال فيليب لوبين ، الأستاذ في قسم الفيزياء: “لم يتم القيام بذلك من قبل ، لدفع الأجسام العيانية بسرعات تقترب من سرعة الضوء”. الكتلة هي في الواقع حاجز ضخم لدرجة أنها تستبعد أي مهمات بشرية في المستقبل المنظور.
نتيجة لذلك ، تحول فريقه إلى الروبوتات والضوئيات. سيتم دفع المجسات الصغيرة المزودة بأجهزة على متن الطائرة والتي تستشعر البيانات وتجمعها وتنقلها إلى الأرض بما يصل إلى 20-30٪ من سرعة الضوء بواسطة الضوء نفسه باستخدام مجموعة ليزر متمركزة على الأرض ، أو ربما القمر. “نحن لا نغادر المنزل معها” ، كما أوضح لوبين ، مما يعني أن نظام الدفع الأساسي يبقى “في المنزل” بينما يتم “إطلاق” المركبات الفضائية بسرعات نسبية. يتم تشغيل ليزر الدفع الرئيسي لفترة قصيرة من الوقت ثم يكون المسبار التالي جاهزًا للانطلاق.
قال لوبين: “من المحتمل أن تبدو وكأنها رقاقة شبه موصلة ذات حافة لحمايتها من الإشعاع وقصف الغبار أثناء مرورها عبر الوسط النجمي”. “من المحتمل أن يكون حجم يدك لتبدأ به.” مع تطور البرنامج ، تصبح المركبة الفضائية أكبر مع قدرة معززة. يمكن أيضًا استخدام التقنية الأساسية في وضع معدل لدفع مركبات فضائية أكبر بكثير داخل نظامنا الشمسي بسرعات أبطأ ، مما يتيح إمكانية إرسال بعثات بشرية إلى المريخ في أقل من شهر واحد ، بما في ذلك التوقف. هذه طريقة أخرى لنشر الحياة ، لكن في نظامنا الشمسي .
بهذه السرعات النسبية – حوالي 100 مليون ميل في الساعة – ستصل الرقاقة إلى النظام الشمسي التالي ، بروكسيما سنتوري ، في غضون 20 عامًا تقريبًا. سيتطلب الوصول إلى هذا المستوى من التكنولوجيا ابتكارًا وتحسينًا مستمرين لكل من رقاقة الفضاء ، وكذلك الضوئيات ، حيث يرى لوبين “نموًا أسيًا” في هذا المجال. يتم دعم المشروع الأساسي لتطوير خارطة طريق لتحقيق رحلة نسبية عبر دفع الطاقة الموجهة من قبل وكالة ناسا والمؤسسات الخاصة مثل برنامج Starlight ومبادرات الاختراق مثل برنامج Starshot.
قال روثمان ، الذي أدرك أن المخلوقات التي كان يدرسها لعقود ، والتي تسمى C. كن أول أبناء الأرض يسافرون بين النجوم. قال روثمان إن هذه الديدان المدروسة التي تمت دراستها بشكل مكثف قد تكون صغيرة وواضحة ، لكنها كائنات تم إنجازها تجريبياً.
وأشار إلى أن “البحث عن هذا الحيوان الصغير أدى إلى حصول ستة باحثين على جوائز نوبل حتى الآن”.
