إنها عنصر أساسي من الخيال العلمي ، وهو أمر تخيله الكثير من الناس في وقت أو آخر: فكرة إرسال سفن الفضاء مع المستعمرين وزرع بذور البشرية بين النجوم. بين اكتشاف عوالم جديدة ، وأن تصبح نوعًا بين النجوم ، وربما حتى العثور على حضارات خارج الأرض ، فإن حلم الانتشار خارج النظام الشمسي هو حلم لا يمكن أن يصبح حقيقة قريبًا بما فيه الكفاية!
لعقود من الزمن ، فكر العلماء في كيفية وصول البشرية في يوم من الأيام لتحقيق هذا الهدف السامي. ونطاق المفاهيم التي توصلوا إليها يقدمون الكثير من الإيجابيات والسلبيات. وقد أثيرت هذه الإيجابيات والسلبيات في دراسة حديثة أجراها مارتن برادوك ، عضو جمعية مانسفيلد وسوتون الفلكية ، زميل الجمعية الملكية لعلم الأحياء ، وزميل الجمعية الفلكية الملكية.
ظهرت الدراسة التي حملت عنوان "مفاهيم السفر في الفضاء البعيد: من الاعوجاج والسبات إلى السفن العالمية والبرودة" في المجلة العلمية. الاتجاهات الحالية في الهندسة الطبية الحيوية والعلوم الحيوية (منشورات المجلات جونيبر). كما يشير برادوك في دراسته ، أصبح السؤال عن كيفية استكشاف البشر لأنظمة النجوم المجاورة أكثر صلة في السنوات الأخيرة بفضل اكتشافات الكواكب الخارجية.
كما استعرضنا في مقال سابق ، "كم من الوقت سيستغرق السفر إلى أقرب نجم؟" ، هناك العديد من الطرق المقترحة والنظرية للسفر بين نظامنا الشمسي والنجوم الأخرى في المجرة. ومع ذلك ، إلى جانب التكنولوجيا المعنية ، والوقت الذي ستستغرقه ، هناك أيضًا الآثار البيولوجية والنفسية على أطقم البشر التي يجب أخذها في الاعتبار مسبقًا.
وبفضل الطريقة التي تم بها تجديد الاهتمام العام باستكشاف الفضاء في السنوات الأخيرة ، أصبحت تحليلات التكلفة والفائدة لجميع الطرق الممكنة ضرورية بشكل متزايد. كما قال الدكتور برادوك لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"أصبح السفر بين النجوم أكثر أهمية بسبب الجهود المتضافرة لإيجاد طرق عبر جميع وكالات الفضاء للحفاظ على صحة الإنسان في السفر عبر الفضاء" القصير "(2-3 سنوات). مع وجود مهام المريخ في الأفق بشكل معقول ، فإن موت ستيفن هوكينج يسلط الضوء على واحد من معتقداته العديدة بأننا يجب أن نستعمر الفضاء العميق وتصميم إيلون ماسك على تقليل الهدر في السفر إلى الفضاء ، إلى جانب رؤى متجددة من الملحقات `` المثبتة على '' إلى ISS (The Bigelow قابلة للتوسيع الوحدة النمطية) يستحضر بعض المفاهيم الخيالية ".
في كل ما قيل ، يعتبر الدكتور برادوك خمس وسائل أساسية لتركيب البعثات الطاقم إلى أنظمة النجوم الأخرى في دراسته. وتشمل هذه أنظمة السفر فائقة اللمعان (الملقب / FTL) ، وأنظمة الإسبات أو الركود ، والشيخوخة التي لا تُذكر (هندسة مكافحة الشيخوخة) ، والسفن العالمية القادرة على دعم أجيال متعددة من المسافرين (الملقب بجيل السفن) ، وتقنيات التجمد الانتقائي.
بالنسبة إلى سفر FTL ، فإن المزايا واضحة ، وبينما تظل نظرية تمامًا في هذه المرحلة ، إلا أنه يتم التحقيق في المفاهيم اليوم. يجري حاليًا بحث مفهوم FTL البارز - المعروف باسم Alcubierre Warp Drive - من قبل العديد من المنظمات ، والتي تشمل مؤسسة Tau Zero ومختبر فيزياء الدفع المتقدمة: Eagleworks (APPL: E) في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا.
لتحطيمها بإيجاز ، تتضمن طريقة السفر في الفضاء هذه تمدد نسيج الزمكان في موجة من شأنها (من الناحية النظرية) أن تتسبب في تقلص المساحة التي تسبق السفينة والفضاء خلفها يتوسع. ستركب السفينة بعد ذلك هذه المنطقة ، المعروفة باسم "فقاعة الالتفاف" ، عبر الفضاء. نظرًا لأن السفينة لا تتحرك داخل الفقاعة ، ولكن يتم حملها مع تحرك المنطقة نفسها ، فلن تنطبق التأثيرات النسبية التقليدية مثل تمدد الوقت.
وكما يشير د. برانوك ، فإن مزايا نظام الدفع هذا تشمل القدرة على تحقيق سفر FTL "الظاهر" دون انتهاك قوانين النسبية. بالإضافة إلى ذلك ، لن تقلق السفينة التي تسافر في فقاعة الاعوجاج بشأن الاصطدام بالحطام الفضائي ، ولن يكون هناك حد أعلى للسرعة القصوى التي يمكن تحقيقها. لسوء الحظ ، فإن سلبيات هذه الطريقة في السفر واضحة بنفس القدر.
وتشمل هذه حقيقة أنه لا توجد حاليًا طرق معروفة لإنشاء فقاعة التفاف في منطقة من الفضاء لا تحتوي بالفعل على واحدة. بالإضافة إلى ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى طاقات عالية للغاية لإنشاء هذا التأثير ، ولا توجد طريقة معروفة لسفينة للخروج من فقاعة الالتفاف بمجرد دخولها. باختصار ، FTL هو مفهوم نظري بحت في الوقت الحالي ولا توجد مؤشرات على أنه سينتقل من النظرية إلى الممارسة في المستقبل القريب.
قال الدكتور برادوك: "الإستراتيجية الأولى هي سفر FTL ، لكن الاستراتيجيات الأخرى تقبل أن سفر FTL نظري للغاية وأن أحد الخيارات هو تمديد حياة الإنسان أو الانخراط في رحلات متعددة الأجيال". "يمكن تحقيق هذا الأخير في المستقبل ، بالنظر إلى الرغبة في تصميم طائرة كبيرة بما يكفي وتطوير تكنولوجيا الدفع لتحقيق 0.1 × ج."
وبعبارة أخرى ، من غير المرجح أن تحقق المفاهيم الأكثر معقولية للسفر بين النجوم في الفضاء سرعات تزيد عن عشرة بالمائة من سرعة الضوء – حوالي 29،979،245.8 م / ث (~ 107،925،285 كم / ساعة ؛ 67،061،663 ميل في الساعة). هذا لا يزال للغاية مهمة طويلة بالنظر إلى أن أسرع مهمة حتى الآن كانت هيليوس 2 المهمة ، التي حققت سرعة قصوى تزيد عن 66000 م / ث (240،000 كم / ساعة ؛ 150،000 ميل في الساعة). ومع ذلك ، يوفر هذا إطارًا أكثر واقعية للعمل داخله.
عندما يتعلق الأمر بفوج السبات والركود ، تكون المزايا (والعيوب) أكثر إلحاحًا. بالنسبة للمبتدئين ، فإن التكنولوجيا قابلة للتحقيق وقد تم إجراء دراسات مكثفة على مقاييس زمنية أقصر لكل من البشر والحيوانات. في الحالة الأخيرة ، توفر دورات السبات الطبيعية الدليل الأكثر إلحاحًا على أن السبات يمكن أن يستمر لأشهر دون وقوع حوادث.
السلبيات ، ومع ذلك ، تنزل إلى جميع المجهولين. على سبيل المثال ، هناك مخاطر محتملة لضمور الأنسجة الناتجة عن فترات طويلة من الوقت الذي يقضيه في بيئة الجاذبية الصغرى. يمكن التخفيف من هذا عن طريق الجاذبية الاصطناعية أو وسائل أخرى (مثل التحفيز الكهربائي للعضلات) ، ولكن هناك حاجة إلى إجراء أبحاث سريرية كبيرة قبل محاولة ذلك. هذا يثير مجموعة كاملة من القضايا الأخلاقية ، لأن مثل هذه الاختبارات من شأنها أن تشكل مخاطرها الخاصة.
تعد إستراتيجيات الشيخوخة الضئيلة المهندسة (SENS) وسيلة أخرى ، تقدم إمكانية للبشر لمواجهة آثار الرحلات الفضائية الطويلة الأمد من خلال عكس عملية الشيخوخة. بالإضافة إلى التأكد من أن الجيل نفسه الذي صعد إلى السفينة سيكون هو الجيل الذي يصل إلى وجهتها ، فإن هذه التقنية لديها أيضًا القدرة على دفع أبحاث العلاج بالخلايا الجذعية هنا على الأرض.
ومع ذلك ، في سياق رحلات الفضاء الطويلة الأمد ، من المحتمل أن تكون العلاجات المتعددة (أو العلاجات المستمرة طوال عملية السفر) ضرورية لتحقيق التجديد الكامل. وستكون هناك حاجة أيضًا إلى قدر كبير من البحث مسبقًا لاختبار العملية ومعالجة المكونات الفردية للشيخوخة ، مما يؤدي مرة أخرى إلى عدد من القضايا الأخلاقية.
ثم هناك عوالم (تعرف أيضًا باسم سفن الجيل) ، حيث سيتم استخدام المركبات الفضائية المكتفية ذاتيًا والمستدامة ذاتيًا بما يكفي لاستيعاب عدة أجيال من مسافري الفضاء. ستعتمد هذه السفن على الدفع التقليدي وبالتالي تستغرق قرونًا (أو آلاف السنين) للوصول إلى نظام نجمي آخر. وتتمثل المزايا الفورية لهذا المفهوم في أنه سيحقق هدفين رئيسيين لاستكشاف الفضاء ، وهما الحفاظ على مستعمرة بشرية في الفضاء والسماح بالسفر إلى كوكب خارج المجموعة يحتمل أن يكون صالحًا للسكن.
بالإضافة إلى ذلك ، ستعتمد سفينة الجيل على مفاهيم الدفع الممكنة حاليًا ، وسيضاعف طاقم الآلاف من فرص الاستعمار الناجح لكوكب آخر. بطبيعة الحال ، فإن تكلفة بناء وصيانة هذه السفن الفضائية الكبيرة ستكون باهظة. هناك أيضًا التحديات الأخلاقية والمعنوية المتمثلة في إرسال طواقم بشرية إلى الفضاء البعيد لفترات طويلة من الزمن.
على سبيل المثال ، هل هناك أي ضمان بأن أفراد الطاقم لن يذهلوا جميعًا ويقتلوا بعضهم البعض؟ وأخيرًا ، هناك حقيقة أنه سيتم تطوير سفن أحدث وأكثر تقدمًا على الأرض في هذه الأثناء. وهذا يعني أن السفينة الأسرع ، التي ستغادر الأرض لاحقًا ، ستكون قادرة على تجاوز سفينة جيل قبل أن تصل إلى نظام نجمي آخر. لماذا تنفق الكثير على السفينة في حين أنه من المحتمل أن تصبح عفا عليها الزمن قبل أن تصل إلى وجهتها؟
أخيرًا ، هناك المبردات ، وهو مفهوم تم استكشافه على نطاق واسع في العقود القليلة الماضية كوسيلة ممكنة لإطالة العمر والسفر إلى الفضاء. من نواح عديدة ، يعد هذا المفهوم امتدادًا لتقنية الإسبات ، ولكنه يستفيد من عدد من التطورات الحديثة. الميزة الفورية لهذه الطريقة هي أنها تمثل جميع القيود الحالية التي تفرضها التكنولوجيا والكون النسبي.
في الأساس ، لا يهم إذا كانت FTL (أو تتجاوز السرعة 0.10 ج) ممكنة أو كم من الوقت ستستغرق الرحلة لأن الطاقم سيكون نائمًا ويتم الحفاظ عليه تمامًا طوال المدة. علاوة على ذلك ، نحن نعلم بالفعل أن التكنولوجيا تعمل ، كما يتضح من التطورات الحديثة حيث تم تدفئة أنسجة الأعضاء وحتى الكائنات الحية بأكملها وتزجيجها بعد تجميدها بالتبريد.
ومع ذلك ، فإن المخاطر أكبر من السبات. على سبيل المثال ، لا تزال الآثار طويلة الأمد للتجميد المبرد على علم وظائف الأعضاء والجهاز العصبي المركزي للحيوانات والبشر ذوي الرتب العالية غير معروفة حتى الآن. وهذا يعني أنه ستكون هناك حاجة إلى اختبارات مكثفة وتجارب بشرية قبل تجربتها ، مما يثير مرة أخرى عددًا من التحديات الأخلاقية.
في النهاية ، هناك الكثير من الأشياء المجهولة المرتبطة بأي وجميع الطرق المحتملة للسفر بين النجوم. وبالمثل ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتطوير قبل أن نتمكن من القول بأمان أيهما الأكثر قابلية للتطبيق. في هذه الأثناء ، يعترف الدكتور برادوك أنه من المرجح أن أي رحلات بين النجوم ستشمل مستكشفين آليين يستخدمون تقنية الحضور عن بعد لتظهر لنا عوالم أخرى - على الرغم من أن هذه لا تمتلك نفس الجاذبية.
وقال: "من شبه المؤكد ، وهذا يعيد النظر في المفهوم المبكر لمسابير تكرار فون نيومان (ناقص النسخ!)". "قد تحقق Cube Sats أو ما شابه ذلك الهدف ولكن من المحتمل ألا تجذب المخيلة العامة مثل السفر البشري إلى الفضاء تقريبًا. أعتقد أن السير مارتن ريس قد اقترح مفهوم جهاز شبه ذكاء اصطناعي ... كما أنه بعيد بعض الشيء. "
حاليا ، هناك مهمة واحدة مقترحة فقط لإرسال مركبة فضائية بين النجوم إلى نظام نجمي قريب. سيكون هذا Breakthrough Starshot ، وهو اقتراح لإرسال طائرة نانوية مدفوعة بالبحار بالليزر إلى Alpha Centauri في غضون 20 عامًا فقط. بعد تسريعها إلى 4،4704،000 م / ث (160،934،400 كيلومتر / ساعة ؛ سرعة 100 مليون ميل في الساعة) 20٪ من سرعة الضوء ، ستقوم هذه المركبة بإجراء تحليق لـ Alpha Centauri وستكون أيضًا قادرة على إرسال صور منزلية لـ Proxima b.
أبعد من ذلك ، فإن جميع المهام التي تنطوي على المغامرة في النظام الشمسي الخارجي تتكون من المدارات الروبوتية والمسبارات وجميع المهام المقترحة للطاقم موجهة إلى إرسال رواد الفضاء إلى القمر وإلى المريخ. ومع ذلك ، فإن البشرية بدأت للتو في استكشاف الفضاء ، ونحن بالتأكيد بحاجة إلى الانتهاء من استكشاف نظامنا الشمسي قبل أن نتمكن من التفكير في استكشاف أبعد من ذلك.
في النهاية ، ستكون هناك حاجة إلى الكثير من الوقت والصبر قبل أن نتمكن من البدء في المغامرة خارج Kuiper Belt و Oort Cloud لمعرفة ما هو موجود.
