در سفر به کهکشان برای رسیدن به نزدیکترین منظومه هیچ راه بازگشتی در کار نیست و این یک سفر یک طرفه خواهد بود. دلیل موضوع به محدودیت‌های تعریف‌شده بر اساس نظریه نسبیت خاص اینشتین بازمی‌گردد. بر طبق این نظریه هیچ‌چیزی نمی‌تواند سریعتر از نور حرکت کند. در این صورت سفر به نزدیکترین سامانه ستاره‌ای هزاران سال طول خواهد کشید. اما برای چنین سفری سفینه فضایی ما باید چه ابعادی داشته باشد؟
با فناوری‌های مرسوم، سفر به آلفا قنطورس، نزدیکترین سامانه ستاره‌ای شناسایی‌شده، در حدود ۱۹ هزار تا ۸۱ هزار سال طول می‌کشد. بسیاری از نظریه‌پردازان این موضوع را مطرح کرده‌اند که ما برای چنین سفری نیاز به فضاپیمایی داریم که حیات نوع بشر را در کهکشان‌ها گسترش دهند.
طبیعی است که چنین پروژه‌ای در زمان فعلی با چالش‌های متعددی روبرو شود. یکی از این موارد نیاز به سفینه فضایی است که امکان رشد و زندگی چندین و چند نسل در آن فراهم باشد. در پژوهش جدیدِ محققانی از سراسر جهان، مشخص‌شده که این فضاپیما باید فضای داخلی بسیار بزرگی داشته باشد.
نتایج این مطالعه به‌تازگی منتشرشده است. این تحقیقات زیر نظر فردریک مارتین (Christian Frederick Martin)، از رصدخانه استراسبورگ (Astronomical Observatory of Strasbourg) و کَمیل بلوفی (Camille Beluffi)، فیزیکدان ذارت به همراه استارت‌آپ علمی Casc4de انجام‌شده. علاوه بر این ریس تیلور (Rhys Taylor)، از موسسه نجوم آکادمی علوم کشور چک (Astronomical Institute of the Czech Academy of Science) و لویک گرا (Loic Grau)، مهندس سازه از شرکت مورفوسنس (Morphosense) در این پروژه همکاری داشته‌اند.
چند نفر برای سفر نیاز است؟
در پروژه قبلی، مارتین و بلوفی بررسی کرده بودند که سفینه موردنیاز تا چه اندازه باید بزرگ باشد تا همه به‌سلامت به مقصد برسند. برای این محاسبه، تولد، زندگی و مرگ افراد شبیه‌سازی‌شده بود. آنها دریافته بودند که برای یک سفر که توسط چندین نسل از انسان‌ها انجام می‌شود نیاز به ۹۸ نفر انسان داریم و البته با در نظر گرفتن اینکه ریسک اختلالات ژنتیکی و دیگر اثرات منفی ناشی از مواردی ازجمله ازدواج‌های فامیلی هم وجود نداشته باشد.
چه مقدار غذا باید تأمین شود؟
در پژوهش جدید به سؤال مهم دیگری پاسخ‌داده‌شده: چه مقدار غذا برای افراد حاضر در این فضاپیما نیاز داریم؟ اینکه برای این افراد غذای خشک را در نظر بگیریم گزینه چندان مناسبی نیست چراکه در طول قرن‌هایی که سفر طول می‌کشد، غذاها فاسد و غیرقابل استفاده می‌شوند. ساکنین سفینه باید خود بتوانند غذای موردنیازشان را تأمین کنند.
اما چه مقدار فضا برای تولید غذای کافی برای تمامی سرنشینان نیاز است؟ وقتی موضوع سفرهای فضایی مطرح می‌شود به عقیده مارتین یکی از مهم‌ترین موضوعات ابعاد سفینه است: «پرتاب ماهواره‌های سنگین‌تر به فضا، گران‌تر تمام می‌شود. سفینه فضایی هر چه سنگین‌تر و بزرگ‌تر باشد پیچیده‌تر می‌شود و منابع گران‌قیمت آن‌هم مربوط به سیستم‌های پیشران خواهد بود. درواقع اندازه سفینه محدود به پارامترهای گوناگونی است. در مورد سفینه‌ای که قرار است حامل نسل‌هایی باشد میزان غذایی که می‌توانیم تولید کنیم به‌طور مستقیم به سطح داخلی سفینه بستگی دارد. از سوی دیگر این فضا به‌اندازه سیستم پیشران وابسته است. ابعاد، پیشران و تولید غذا ارتباط تنگاتنگی باهم دارند».
به‌منظور پاسخ به سؤال مهمِ «سفینه‌ای که برای این سفر نیاز داریم تا چه حد باید بزرگ باشد؟» تیم پژوهشگران از نسخه آپدیت شده نرم‌افزار هِریتیج (HERITAGE) بهره بردند. به گفته محققان، این نسخه به‌ویژگی بیولوژیکی وابسته بر سن ازجمله قد و وزن متکی است. علاوه بر این خصوصیات متغیر مربوط به جمعیت شامل ناباروری، بارداری و نرخ سقط‌جنین را در نظر می‌گیرد.
پژوهشگران در کنار این موارد، میزان کالری موردنیاز خدمه را در نظر گرفتند تا بر اساس آن محاسبه کنند که به ازای هر یک سال از سفر، چه میزان غذا موردنیاز است. درنهایت داده‌های موردنیاز برای شبیه‌سازی تخمین کالری موردنیاز مسافران بر مبنای سن، قد، وزن، میزان فعالیت و سایر داده‌های پزشکی را به سیستم اضافه کردند.
از فرمول هریس بندیکت (Harris-Benedict) استفاده شد تا نرخ متابولیک پایه هر فرد تخمین زده شود. به‌این‌ترتیب پژوهشگران میزان کیلوکالری موردنیاز روزانه هر فرد برای حفظ وزن ایده آل را محاسبه کردند. به این منظور حتی افراد کوتاه یا بلندقامت و سبک یا سنگین‌وزن هم در نظر گرفته شدند.
پس‌ازاینکه میزان کالری موردنیاز محاسبه شد، باید محاسبه می‌شد که با استفاده از راهکارهای کشاورزی از قبیل آب‌کشت یا هوا کشت، در هر کیلومترمربع، چه میزان غذا در هرسال می‌توان تولید کرد. ترکیب اعداد به‌دست‌آمده با راهکارهای کشت مرسوم و نیز مدرن، توانستند مقدار زمین‌های کشاورزی مصنوعی که در سفینه موردنیاز بود را محاسبه کنند. درنهایت با محاسبات تمامی این موارد و در نظر گرفتن تعداد بالای خدمه (۵۰۰ نفر) طرح کلی به‌دست آمد: «ما دریافتیم که برای خدمه ناهمگون (از نژادهای مختلف) به‌عنوان‌مثال به تعداد ۵۰۰ نفر که [ازنظر رژیم غذایی] همه‌چیزخوار و با رژیم متعادل هستند، ۰٫۴۵ کیلومترمربع زمین مصنوعی برای کاشت تمامی غذای موردنیاز کافی خواهد بود.»
به گفته پژوهشگران این زمین مصنوعی می‌تواند به‌منظور زراعت به روش هواکشت، برای میوه‌ها، سبزیجات، خوراکی‌های پر نشاسته، شکر و گیاهان روغنی به‌کار برود یا برای پرورش ماهی یا مواردی از قبلی گوشت، لبنیات و عسل کاربرد داشته باشد.
با این حساب باید محدودیت‌های سفینه فضایی را هم در نظر گرفت. با فرض اینکه فضاپیما امکان ایجاد جاذبه مصنوعی از طریق یکی سیستم چرخشی را داشته باشد، باید یک بخش چرخان با شعاع حداقل ۲۲۴ متر و طول ۳۲۰ متر را در نظر بگیریم که به دور یک محور مرکزی در چرخش است تا همواره جاذبه موردنیاز ایجاد شود. البته به گفته مارتین علاوه بر زمین‌های کشاورزی نیاز به امکانات دیگری ازجمله محل اقامت انسان‌ها، اتاق‌های کنترل، ژنراتورهای برق و … داریم. تمامی این‌ها سفینه فضایی را حداقل دو برابر بزرگ‌تر ازآنچه برای زمین‌ها نیاز داریم می‌کند: «جالب اینکه حتی اگر طول سفینه را دو برابر کنیم بازهم این سازه از بلندترین ساختمان روی زمین، برج خلیفه دوبی (با ارتفاع ۸۲۸ متر)، کوچک‌تر است.»
سخن پایانی
برای علاقه‌مندان به اکتشافات فضایی بین سیاره‌ای و طراحان این‌گونه مأموریت‌ها، پژوهش اخیر از این حیث مهم تلقی می‌شود که دیدگاهی به معماری سفینه فضایی برای انتقال نسل‌ها به منظومه‌های خورشیدی دیگر را شکل می‌دهد. علاوه بر این در کنار مطرح کردن مباحث تئوری، با استفاده از اعداد محاسبه‌شده، به‌نوعی مسیر پیش روی دانشمندان برای محقق کردن چنین سفری را مشخص می‌کند.
درنهایت مارتین معتقد است که تنها مشکل باقی‌مانده که باید برای حل آن راهکارهایی پیدا شود، تهیه آب است. چنین سفر طولانی نیاز به حجم فراوانی آب برای مواردی از قبیل نوشیدن و کشاورزی دارد. برای تهیه این میزان آب نمی‌توان تنها به راهکارهای بازیابی این ماده حیاتی اکتفا کرد. به گفته مارتین، همین موضوع، پژوهش‌های بعدی آنها را به خود اختصاص خواهد داد.
اما مهم‌ترین سؤالی که به نظر نمی‌رسد به این زودی‌ها تغییر کند. این است: «آیا سفر چندین نسل به نزدیکترین سیاره ممکن است؟». سؤال دیگری که نباید فراموش کنیم هزینه موردنیاز برای چنین سفری است. حداقل هنوز پاسخ دقیق این دو را نمی‌دانیم. تنها می‌دانیم که نیاز به مقدار بسیار زیادی انرژی، منابع و البته زمان‌داریم.
ریسک چنین سفری بسیار بالا خواهد بود. درنتیجه احتمالاً تنها افرادی به‌شدت ماجراجو داوطلب رفتن به این سفر بی‌بازگشت می‌شوند. اما به‌سختی می‌توان تصور کرد که اگر روزی زمین محکوم‌به نابودی شود، پاسخ‌های سؤالات و نیز گزینه‌ها چگونه در کنار هم قرار خواهند گرفت.
