تصور المشهد: إنه المستقبل غير البعيد ، وبدأت البشرية في بناء مستعمرات وموائل في جميع أنحاء نظامنا الشمسي. نحن نستعد لاتخاذ هذه الخطوة الكبيرة التالية في المجهول - في الواقع ترك الحماية المريحة للغلاف الشمسي للشمس والمغامرة في الفضاء بين النجوم. ولكن قبل أن يحدث هذا المستقبل ، هناك شيء مهم غالبًا ما يتم تجاهله في المناقشات حول هذا الموضوع.
التنقل.
مثلما استخدم البحارة النجوم ذات مرة للتنقل في البحر ، قد يتمكن المسافرون في الفضاء من استخدام النجوم للتنقل في النظام الشمسي. باستثناء أن هذه المرة ، فإن النجوم التي سنستخدمها ستكون ميتة. فئة محددة من النجوم النيوترونية تُعرف باسم النجوم النابضة ، تُعرف بنبضات الإشعاع المتكررة التي تنبعث منها. قد تكون الحيلة ، وفقًا لورقة حديثة ، هي استخدام النجوم النابضة كشكل من أشكال نظام تحديد المواقع العالمي - وربما بين النجوم - GPS.
النظريات والأفكار عن محركات المركبات الفضائية وفيرة. تدعم مؤسسات مثل Icarus Interstellar بشدة تطوير أنظمة دفع جديدة ، مع ظهور بعض الأنظمة مثل محركات VASIMR واعدة إلى حد ما. وفي الوقت نفسه ، من المتوقع أن تكون الصواريخ الاندماجية قادرة على نقل الركاب في رحلة ذهاب وعودة من الأرض إلى المريخ في غضون 30 يومًا فقط ، ويعمل الباحثون في أماكن أخرى على حملات تشوه الحياة الواقعية ، على عكس تلك التي نعرفها جميعًا ونحبها من الأفلام.
GPS بين الكواكب
لكن التنقل مهم بنفس القدر. بعد كل شيء ، الفضاء واسع الذوبان ويخلو من الغالب. بصراحة احتمال الضياع في الفراغ مرعب.
حتى الآن ، لم يكن هذا يمثل مشكلة حقًا ، خاصة بالنظر إلى أننا أرسلنا حفنة صغيرة فقط من المريخ عبر المريخ. ونتيجة لذلك ، فإننا نستخدم حاليًا مزيجًا من الفوضى في التقنيات لتتبع المركبات الفضائية من هنا على الأرض - وتتبعها بشكل أساسي باستخدام التلسكوبات مع الاعتماد بشكل كبير على مسارها المخطط له. هذا أيضًا دقيق فقط مثل أدواتنا هنا على الأرض ، مما يعني أنه كلما ابتعدت المركبة ، أصبحت فكرتنا عن المكان الذي تصبح فيه بالضبط أقل دقة.
كل هذا جيد وجيد عندما لا يكون لدينا سوى عدد قليل من المركبات التي يمكن تتبعها ، ولكن عندما يصبح الوصول إلى الفضاء أكثر سهولة ومشاركة الركاب البشر ، فإن توجيه كل شيء عبر الأرض سيصبح أكثر صعوبة. هذا هو الحال بشكل خاص إذا كنا نخطط لمغادرة حدود نجمنا - فوييجر 2 حاليًا على بعد أكثر من 14 ساعة ضوئية ، مما يعني أن الإرسال القائم على الأرض يستغرق أكثر من نصف يوم للوصول إليه.
يعد التنقل بين الأرض والتكنولوجيا الحديثة أمرًا بسيطًا للغاية بفضل مجموعة أقمار GPS الصناعية الموجودة في مدارنا حول العالم. هذه الأقمار الصناعية تنقل إشارات باستمرار ، والتي بدورها تستقبلها وحدة GPS التي قد تكون لديك على لوحة القيادة في سيارتك أو في جيبك. كما هو الحال مع جميع عمليات الإرسال الكهرومغناطيسية الأخرى ، تنتقل هذه الإشارات بسرعة الضوء ، مما يعطي تأخيرًا طفيفًا بين وقت إرسالها ووقت استلامها. باستخدام إشارات من 4 أقمار صناعية أو أكثر وتوقيت هذه التأخيرات ، يمكن لوحدة GPS تحديد موقعك على سطح الأرض بدقة ملحوظة.
يعمل نظام الملاحة النابضة الذي اقترحه Werner Becker و Mike Bernhardt و Axel Jessner في معهد Max Planck بطريقة مشابهة جدًا ، باستخدام النبضات المنبعثة من النجوم النابضة. من خلال معرفة الموقع الأولي وسرعة المركبة الفضائية ، وتسجيل تلك النبضات ، ومعالجة الشمس كنقطة مرجعية ثابتة ، يمكنك حساب موقعك الدقيق داخل النظام الشمسي.
بالنظر إلى أن الشمس التي سيتم إصلاحها بهذه الطريقة يشار إليها تقنيًا بالإطار المرجعي بالقصور الذاتي ، وإذا قمت بتعويض حركة الشمس عبر مجرتنا ، فإن النظام لا يزال يعمل بشكل جيد تمامًا عند مغادرة النظام الشمسي! كل ما تحتاجه هو تتبع ما لا يقل عن 3 النجوم النابضة (من الناحية المثالية 10 ، للحصول على النتائج الأكثر دقة) ، ويمكنك تحديد موقعك بدقة مذهلة!
ومن المثير للاهتمام أن فكرة استخدام النجوم النابضة كمنارات للملاحة تعود إلى عام 1974 ، ولا سيما بعد فترة وجيزة من استخدام كارل ساجان للنجوم لتوضيح موقع الأرض على اللويحات المتصلة بـ Pioneer 10 و 11 مسبار فضائي. إذا كان مشروع Daedalus قد تم بناؤه في أي وقت ، فربما تم تجهيزه بنظام لا يختلف عن النظام الموصوف هنا.
التعبئة لمسافات طويلة
نظر بيكر وزملاؤه في الأنواع المختلفة من النجوم النابضة للعيان في السماء ، واختاروا نوعًا يعرف باسم النجوم النابضة التي تعمل بالدوران كأفضل نوع يمكن استخدامه لنظام تحديد المواقع المجري. على وجه الخصوص ، يعتبر النوع الفرعي من هذه النجوم المعروف باسم النابض المللي ثانية مثاليًا. كونهم أكبر سنًا من معظم النجوم النابضة ، فإن لديهم مجالات مغناطيسية ضعيفة ، مما يعني أنهم يستغرقون وقتًا طويلاً لإبطاء معدلات الدوران - وهو أمر مفيد حيث أن النجوم النابضة الممغنطة بقوة يمكنها أحيانًا تغيير سرعة دورانها دون سابق إنذار.
مع عدد لا يحصى من النجوم النابضة للاختيار من بينها ، يتحول السؤال إلى كيف يمكنك تجهيز المركبة الفضائية لتتبعها. من الأسهل اكتشاف النجوم النابضة إما في الأشعة السينية أو الموجات الراديوية ، لذلك ليس هناك خيار سوى الخيار الأفضل للاستخدام. في الأساس ، اتضح أن كل شيء يتعلق بمسألة حجم المركبة الفضائية الخاصة بك.
من الأفضل استخدام المركبات الأصغر ، التي تشبه المركبات الفضائية الحديثة ، باستخدام الأشعة السينية لتتبع النجوم النابضة. المرايا بالأشعة السينية ، مثل تلك المستخدمة في بعض التلسكوبات الفضائية المدارية ، مدمجة وخفيفة الوزن ، مما يعني أنه يمكن إضافة عدد قليل منها لنظام الملاحة دون زيادة الكتلة الإجمالية للمركبة إلى هذا الحد. قد يكون لديهم العيب البسيط في إمكانية تلفهم بسهولة بسبب مصدر الأشعة السينية الذي يكون ساطعًا جدًا ، ولن يكون هذا مشكلة إلا في ظل بعض الظروف المؤسفة.
من ناحية أخرى ، إذا كنت تقود سفينة فضائية كبيرة بين الكواكب أو حتى النجوم ، فمن الأفضل استخدام الموجات اللاسلكية. في الترددات الراديوية ، نعرف الكثير عن الطريقة التي تعمل بها النجوم النابضة ، وكذلك القدرة على قياسها بدرجة أعلى من الدقة. العيب الوحيد هناك هو أن التلسكوبات الراديوية التي ستحتاج إلى تثبيتها على سفينتك ستتطلب مساحة لا تقل عن 150 متر مربع. ولكن بعد ذلك ، إذا تصادف أنك تحلق مركبة فضائية ، فإن هذا النوع من الحجم ربما لن يحدث فرقًا كبيرًا.
من المثير للاهتمام أن نأخذ في الاعتبار الطريقة التي يستخدم بها علماء الفلك كثيرًا تشبيه النجوم النابضة "مثل المنارات" عند تفسير سبب ظهورهم للنبض. إذا وجدنا أنفسنا يومًا ما نستخدمها كمساعدات ملاحية فعلية ، فقد يأخذ هذا القياس معنى جديدًا تمامًا!
يتم استخدام الصور هنا بإذن من Adrian Mann من Icarus Interstellar ، الذي يمكن عرض معرضه الكامل عبر الإنترنت على bisbos.com
