آینده سفر میانستارهای، از بـادبانهای خورشیدی تا ابرفضا
محققان به دنبال راهی هستند تا مسافتهای طولانی را در فضا بدون این که چندین نسل از فضانوردان عمر خود را در این راه سپری کنند، بپیمایند؛ از نگاه دانشمندان فناوری هایپردرایو (فضاپیماها با سرعت نور) در واقعیت امکانپذیر نیست؛ در نتیجه بهترین ایده برای رفتن تا دوردستها در فضا، فناوری بادبان خورشیدی است.
توانمند کردن فضاپیماها برای این که با سرعت نور حرکت کنند یکی از موضوعهای اصلی دنیای جنگهای ستارهای است؛ برای مثال، داستان سری جدید مجموعه مندلورین (Mandalorians) تغییر میکرد اگر دو شخصیت خیالی ماندو (Mando) و گروگو (Grogu) مجبور میشدند ۶ هزار سال منتظر بمانند تا بتوانند از یک سیاره به سیارهای دیگر بروند.
فناوری هایپردرایو از تخیل تا واقعیت
اگرچه در جنگ ستارگان ایده حرکت فضاپیماها با سرعت نور (بالاترین حد سرعت ممکن در جهان) یا بیشتر از آن مطرح میشود، اما این امر در واقعیت شدنی نیست. اگر روزی سریعتر از سرعت نور حرکت کنیم پیش از این که آن رویداد اتفاق بیافتد به آنجا میرسیم؛ این در اساس، همان سفر در زمان است.
یک گزینه واقعگرایانهتر این است که فناوری هایپردرایو (Hyperdrive) به آنها این امکان را بدهد تا کرمچالهای (Wormhole) ایجاد کنند برای آن که از یک نقطه از فضا به نقطهای دیگر بروند.
هایپردرایو در بیشتر مباحث علمی-تخیلی، به شیوههای مشخصی از حرکت با سرعتی بالاتر از سرعت نور میگویند که براساس وجود یک بعد مجزا و همجوار به نام ابرفضا (hyperspace) بنا نهاده شده است و نامهای دیگری از جمله ساباسپیس (SubSpace)، زیرواسپیس (ZeroSpace)، اسپیسجامپ (SpaceJump)، جامپینگ (Jumping) و ایمتریوم (Ematrium) نیز دارد.
ایجاد کرمچاله به کمک هایپردرایو
ایجاد کرمچاله به کمک هایپردرایو مانند این است که یک برگه کاغذ را تا کنیم و سوراخی در وسط آن ایجاد کنیم تا یک مورچه بتواند از یک سوی آن به سوی دیگر برود؛ ولی مشکل ایجاد کرمچاله این است که کسی نمیداند چگونه آن را انجام دهد، این کار بیشتر نظری است تا عملی. شاید راحتتر باشد کرمچالهای که از قبل وجود داشته را پیدا کنیم و امیدوار باشیم به جایی راه داشته باشد که ما قصد داریم برویم.
ایجاد کرمچاله با انرژی انسانی دههها طول میکشد و این به غیر از زمانی است که باید صرف کنیم تا بفهمیم چگونه میتوانیم یک محل خاص را در آن سوی کرمچاله هدف قرار دهیم. اگر چنین کاری امکانپذیر شود، کرمچاله باید بسیار دورتر از سیاره زمین ایجاد شود.
در مثال مورچه و کاغذ، عاقبت خوشی در انتظار مورچه نخواهد بود اگر درست در محلی باشد که مداد در آن فرو میرود؛ بنابراین باید کرمچاله را در نقطهای خالی و بدون حضور هر موجودی ایجاد کنیم؛ به علاوه، محاسبات بینهایت پیچیده و نیز نوعی نقشه از ستارهها لازم است تا مطمئن باشیم به آدرس درستی میرویم.
هم حرکت فراتر از سرعت نور و هم ایجاد کرمچاله هر دو در آیندهای که براساس علم و فناوری بشر قابل پیشبینی است، ناممکن هستند؛ با این حال، دانشمندان امید دارند که بشر اگر چه نمیتواند به سرعت نور برسد، اما میتواند راههایی را برای پیمودن مسافتهای طولانی را در کهکشان راه شیری تدبیر کند.
بادبانهای خورشیدی (Solar sails) میتوانند مانند بادبانهای بادی عمل کنند، اما به جای باد، از نور ستاره برای به جلو راندن فضاپیما استفاده میکنند و با منبعی نامتنهاهی از سوخت، انرژی آن تامین میشود. شتابگیری فضاپیما با این منبع انرژی در آغاز اندک است، اما پس از ده سال میتواند به ۲۰ درصد سرعت نور برسد که بسیار مطلوب است.
یوهانس کپلر (Johannes Kepler)، ریاضیدان و ستارهشناس آلمانی، در نامهای به گالیله (Galileo) مینویسد: «کشتیها یا بادبانهایی را فراهم کنید که با بادهای ملایم آسمانها و ستارهها سازگار باشند و عدهای خواهند بود که حتی در آن خلا نیز از خود شجاعت نشان خواهند داد.»
چند قرن بعد، اکنون دانشمندان از بادبانهای خورشیدی یا فوتونی (photonic sails) برای ورود به دوردستترین نقاط فضا سخن میگویند که شکلی از پیشرانش را برای فضاپیماها فراهم میکنند و منبع انرژی آن فشار تابشهایی خورشیدی (Solar Radiation Pressure) است که توسط آن آینههای بزرگ و فوقالعاده نازکی به جلو رانده شده و به سرعت بالایی میرسند.
بادبانهای خورشیدی انجام عملیات با هزینه کم را میسر میکنند و طول عمر بالایی نیز دارند. با توجه به این که اجزا متحرک کمی دارند و فاقد سوخت رانش هستند، میتوان به دفعات زیاد از آنها برای ارسال بار به فضا استفاده کرد.
فشار تابشها روی تمامی فضاپیما اثر دارد چه در فضای میانستارهای و چه در مدار یک سیاره یا هر جرم آسمانی کوچکی؛ برای مثال، فشار تابشهای ستارهای میتواند فضاپیمایی که به سوی مریخ میرود را هزاران کیلومتر پیش براند. فشاری که در فاصله زمین تا خورشید بر یک بادبان خورشیدی در ابعاد ۸۰۰×۸۰۰ متر وارد میشود، حدود ۵ نیوتن است؛ بنابراین بادبان خورشیدی سامانهای است که به نیروی شتابدهنده کمی نیاز دارد، مشابه فضاپیماهایی که پیشرانه آنها موتورهای الکتریکی است.
این فضاپیماها در تمامی منظومه شمسی از نزدیک خورشید تا فراتر از نپتون (Neptune) کاربردهای بالقوه دارند؛ سفرهایی که با بادبانهای خورشیدی برنامهریزی میشوند برای حمل بار یا نگهداری موقعیت فضاپیما در مقصد هستند؛ همچنین امکان استفاده از آنها برای سفر انسان به فضا وجود دارد.
ابرفضا
ابرفضا یک شرایط مناسب و مفید در نظر گرفته میشود که سفری سریعتر از سرعت نور را امکانپذیر میکند. این شبیه به مفهوم یک کرمچاله یا جهانی موازی با قابلیت ایجاد میانبر است که میتوان درون آن سفر کرد؛ به طور معمول، میتوان به کمک هایپردرایو از ابرفضا عبور کرد.
فرضیه وجود ابرفضا بر این اصل بنا شده است که فاصلههای بسیار دور در عمق فضا را میتوان با ورود به یک راه میانبر به سرعت پیمود. دو مدل متداول برای توضیح آن ارائه شدهاند: تاخوردگی و نقشهنگاری. در مدل تاخوردگی، ابرفضا مکانی دارای بعد بالاتر است که از طریق آن، شکل سهبعدی فضای ما میتواند برهم زده شود و ترکیبی پیدا کند که قابلیت نزدیک کردن دو نقطه دور از هم را تا حدی بسیار زیاد دارد.
مانند این که با مچاله کردن یک برگه کاغذ دوبعدی یا یک تکه پارچه در بعد سوم، دو نقطه روی سطح آن را در تماس با یکدیگر قرار دهیم. طبق مدل نقشهنگاری، ابرفضا یک دنیایی موازی بسیار کوچکتر از دنیای ما است و لزوما شکل مشابهی ندارد و می توان از محلی که مطابق با مکانی در فضای معمولی ما است به آن وارد شد و پس از طی یک فاصله بسیار کوتاهتر از فاصلهای که لازم است در دنیای خودمان طی کنیم، از محلی دیگر از آن خارج شد که البته باز هم با مکانی دیگر در فضای معمولی ما هماهنگی دارد.
ابرفضا به طور کلی یک مفهوم خیالی است که با نظریههای علمی امروز ما سازگاری و همسویی ندارد.
طبق توصیفاتی که به طور معمول در متون مختلف از ابرفضا ارائه میشود، تجربه حضور در آن برای حواس انسانی گیجکننده و همراه با حس بینظمی است. به عبارتی دیگر، وارد شدن به ابرفضا یا خارج شدن از آن میتواند علائمی مثل حالت تهوع یا اثر خوابآور داشته باشد و در برخی موارد برای سلامت عقلی و روانی فرد خطرناک باشد.
در بسیاری از داستانها، ابرفضا مکانی خطرناک و خیانتآمیز است و اگر در آن از مسیری که هستیم منحرف شویم، عواقب فاجعه باری در انتظارمان خواهد بود. برای مثال، در کتاب نقشهبردارها (Mapmakers) اثر فردریک پوهل (Frederik Pohl) خطاهای ناوبری و خطرات ابرفضا از جمله عناصر پیشبرنده و مهیج داستان هستند. در برخی آثار ازجمله تلماسه (Dune) نوشته فرانک هربرت (Frank Herbert)، سفر یا ناوبری در ابرفضا نه تنها مستلزم تجهیزات تخصصی است، بلکه حتی لازم است تغییراتی فیزیکی یا فیزیولوژیکی در مسافران یا ناوبران ایجاد شود.