اگر زمین نابود شود آیا با سفر بین ستاره ای نجات می یابیم؟

If Earth Falls, Will Interstellar Space Travel Be Our Salvation? January 27, 2015
by Fredrick Jenet
http://www.iflscience.com/space/if-earth-falls-will-interstellar-space-travel-be-our-salvation
Photo credit Is this how space travel will look some day ,Sulu, punch it. Shutterstockآیاروزی می رسد که سفر فضایی این چنین بنظر رسد؟
برخی از کارشناسان آب و هوا استدلال می کنند که برای برگشت تغییرات آب و هوا خیلی دیر شده است و غیرقابل سکونت شدن کره زمین فقط مساله زمان است-حتی اگر صدها سال طول بکشد. فیلم بین ستاره ای اخیر این نظریه را مطرح ساخته که ممکن است روزی ناگزیر به فرار از یک سیاره در حال مرگ باشیم. همانند اخترفیزیکدانان و هواداران موضوع های علمی تخیلی، ما هم بطور طبیعی این دورنمای مستعمره سازی بین ستاره ای را جذاب و هیجان انگیز می یابیم. اما آیا این امر، عملی یا حتی شدنی است؟ آیا راه حل بهتری هست؟
داستان ها و فیلم های علمی تخیلی، تصویر معینی از فضا را در فرهنگ مردمی حک کرده است. داستان هایی از اکتشاف از عصر ناو های بلند، با کمک اشتباه های تاریخی در ترتیب واقعی رویدادها و دانش فانتزی، اکتشاف فضایی اغلب به شیوه ای رومانتیک به تصویر کشیده شده است: خدمه ای از انسان های مسافر در ناوهایی با فناوری پیشرفته که در کهکشان پرسه می زند،مواردی را کشف و به زمین گزارش می کند. شاید حتی دنیاهای قابل سکونتی هم بیابند، برخی از این دنیاها سرشار از زندگی هستند(مثلا انسان هایی با رنگ پوستی متفاوت)، و آنها داد و ستد، مستعمره سازی می کنند، پیروز می شوند یا شکست می خورند. تقریبا آنها همان کاری را می کنند که انسان ها همیشه از آغاز زمان خود بر روی زمین کرده اند.
این ایده ها چقدر با آنچه که ممکن است در چندصدسال آینده انجام دهیم نزدیک است؟ قوانین فیزیک و اصول مهندسی باید راه درازی را برای پاسخ به این پرسش طی کنند.

حد سرعت طبیعت
طبیعت برای ما یک حد سرعت تعیین کرده است. ما آن را سرعت نور می نامیم-حدود 186000 مایل در ثانیه- زیرا برای نخستین بار این پدیده را با مطالعه ویژگی های نور شناختیم، اما این یک حد بالایی بی استثنا برای هر سرعت نسبی است.بنابراین، اگر رسیدن نور بجایی یک سال طول بکشد، هرگز نمی توانیم زودتر از یک سال به آن جا برسیم.
همچنین این حقیقتی است که جهان بزرگ، واقعا بزرگ هست. هشت دقیقه طول می کشد که نور خورشید به ما برسد، سه سال برای اینکه به نزدیک ترین ستاره برسد، 27000 سال برای اینکه به مرکز کهکشان مان برسد و بیش از دویست هزار سال برای اینکه به کهکشان همسایه برسد.موضوع شگفت آور در رابطه با این فاصله ها این است که تا آنجایی که به جهان مربوط باشد این همه آن چیزی است که در همسایگی است.
فاصله های وسیع بین سامانه های خورشیدی در ترکیب با حد سرعت نور، محدودیت های جدی بر واقعیت سفر فضایی تحمیل می کند. هر نویسنده علمی تخیلی بر پایه فضا باید از همان ابتدا تصمیم بگیرد که چگونه با این فیل سفید که مغرورانه در اتاق ایستاده چه برخوردی داشته باشد. بسیاری از نویسندگان علمی تخیلی سال های اخیر از شکلی از «کرمچاله» یا «فضای خمیده» را به کار می گیرند: خماندن ساختار چهار بعدی فضا و زمان برای خلق میانبرهایی بین دو مکان فضایی در جهان.
{{{A visualization of a warp field. The ship rests in a bubble of normal (unaltered) space.تصویری از یک میدان خمیده که سفینه در حبابی از فضای «عادی» (تغییرنیافته) باقی می ماند.}}}

چنین امکان هایی با دقت ریاضی زیادی تجزیه و تحلیل شده اند و گر چه این مطالعات ابتدا امیدبخش و سپس ناامیدکننده بودند، نشان می دهند که این شیوه ها نمی توانند بکار آیند مگر آنکه شکلی از ماده را کشف کنیم که متفاوت با هر آنچه که تاکنون دیده ایم رفتار کند.
Nature’s speed limit – light – means it’s unlikely we’ll be able to hop in a space ship and roam the galaxy. Until we develop ‘warp’ technology, that is Shutterstock
حد سرعت طبیعت، سرعت نور، یعنی که احتمال ندارد بتوانیم توی یک سفینه فضایی بجهیم ودرکهکشان بگردیم. تا زمانی که فناوری «پیچاندن» را توسعه نداده ایم.

حد پیش رانی
سامانه های پیش رانی فضایی کاربردی در دسترس امروزی و برای آینده ی قابل پیش بینی براساس قوانین نیوتن است. برای حرکت رو به جلو، باید چیزی را به عقب پرتاب کنیم یا چیزی از عقب ضربه بزند تا به جلو حرکت کنیم. نتیجه اینکه حتی با استفاده از بهترین سامانه ی پیش ران، جرم کافی در تمام جهان وجود ندارد تا یک انسان را با سرعتی نصف سرعت نور به پیش برانیم. حتی سرعت های نسبی به اندازه ی یک درصد سرعت نور هم تا حدبازدارنده ای، گران در می آید.
این موضوع با فرضیه های پیشرانش پیشرفته ای نظیر پیشرانش گرمای هسته ای بهتر بنظر می رسد باوجود این طراحی های خوش بینانه برای آینده نزدیک، حداکثر چند درصد سرعت نورخواهدبود.

یافتن سکونتگاهی برای بشر
فواصل طولانی در ترکیب با سرعت های کم یعنی که اکتشاف زمان می برد. اختر زیست شناسان می گویند که کهکشان ما از لحاظ دنیاهای قابل سکونت هیچ کمبودی ندارد: دامنه ی برآوردها از حداقل یک سکونت گاه در هر ده هزار ستاره تا یک سکونت گاه به ازای هر ده ستاره است. حتی اگر چنین باشد، با توجه به فاصله ی وسیع بین ستاره ها و سرعت های کم در دسترس با ناو های فضایی واقعگرایانه، باید برای سفرهای بین دنیاها که قرن ها تا هزاره ها طول بکشد برنامه ریزی کرد.
همچنین باید در نظر گرفت یک «دنیای قابل سکونت» یعنی چه. بریا یک فضازیست شناس، یعنی سیاره ای با اقیانوس هایی که به دور یک ستاره شبیه خورشید بگردد. اما قابلیت سکونت برای بشر نیازمند چیزهایی بیش از آب است و شانس اینکه انسان عادی پا به سیاره ای بگذارد و همچون زمین آن را پر از جمعیت سازد بسیار کم است. جو و اکوسیستم موجودات زنده در زمین، نتیجه تاریخچه تکامل تدریجی منحصر بفرد آن است که احتمال ندارد بگونه ای تصادفی روی سیاره دیگری روی دهد.
علیرغم مشکلات فعلی آن، زمین هنوز بسیار نزدیک تر از ایده آلی است که گونه های ما بتوانند در آن رشد کنند تا هر دنیای دیگری که احتمال دارد در کهکشان کشف کنیم.
کارشناسان آب و هوا از ویرانی هشدار می دهند که می تواند منجر به افزایش کربن دی اکسید در جو زمین به مقدار کمتر از یک دهم درصد شود. در مقایسه با آن ، دنیای زنده دیگر، با اکولوژی (بوم شناختی) منحصربفرد خود، به احتمال زیاد محیط زیستی دارد که قابل تنفس نیست، در بهترین حالت سترون و در بدترین حالت تا درجه کشنده ای سمی است.
شکل دهی و بهسازی جو و سطح چنین دنیایی تا بتواند برای بشر قابل سکونت شود، نیازمند بازسازی جو و زیست کره ی آن، در عمل از صفر و ریشه کنی اکوسیستم بومی آن است. این کاری است آن چنان حجیم و چالشی آن قدر بزرگ که بازسازی محیط زیست کره زمین به وضعیت بکر پیشین در برابر آن هیچ است. .
re there habitable worlds in this cloud of stars Or at least ones we could make livable via terraformingآیا دنیاهای قابل سکونت در این توده از ستاره ها وجود دارد؟ حداقل یکی که بتوانیم آن را از طریق شکل دهی و بهسازی جو و سطح آن، قابل سکونتش سازیم؟

دنیاهای مصنوعی

شاید یک پرسش بنیادی تر این باشد که چرا انسان آرزو دارد در دنیاهای دیگر مستعمره بسازد. با توجه به سفرهای بین ستاره ها که قرنها طول می کشد، مسافران بین ستاره ای لزوما فراتر از نیاز به سیاره ای برای پشتیبانی از سبک زندگی شان است که پیش می روند: ناوهای آنها محل سکونت شان خواهد بود، خودگردان و خودکفا. آنها به دنیال خانه های جدید نیستند، می خواهند خانه های جدید را خود بسازند.
از یک دیدگاه اقتصادی، این امر از لحاظ کارایی منابع بسیار بهتر از دگرگونی کامل سیاره هاست. پژوهشگران مورد پشتیبانی ناسا طرح های مفصلی را برای سکونت گاه های چرخنده ای توسعه داده اند که می تواند ده ها یا صدها یا هزاران نفر را بری سکونت جای دهد، از ماده ای که می تواند از سایتی بر سیارکی در چند صدمتری استخراج شود. با این نوع ساخت و ساز ، یکی از پرهزینه ترین موارد در مستعمره سازی در فضا حذف می شود: هزینه بالا بردن میلیون ها تن مواد ساختمانی به فضا.
چون سامانه ی خورشیدی ما میلیون ها مورد از این سیارک ها را در بردارد آنها می توانند جوابگوی جمعیتی چندین برابر جمعیت فعلی زمین باشند، در آسایش با تهویه مطبوع، با کسری از تلاش و بدون فناوری های سمی لازم برای دگرگونی جو و سطح سیاره ای دیگر، مثلا مریخ.
Clean and green an interior rendering of the Torus, an artificial world imagined by scientists at NASA and Stanford. NASA
تمیز و سبز: فضای داخلی تورس( Torus)، فضای مصنوعی که توسط دانشمندان ناسا و استانفورد به تصویر کشیده شده است.

The torus, first conceived in 1975, consists of a doughnut-shaped ring, rotates once per minute to provide artificial gravity and could support 10,000 people. NASAتورس که درسال 1975 تصور شد شامل یک حلقه دونات شکل است که یک بار در دقیقه می چرخد تا گرانش مصنوعی تامین کند و می تواند تا ده هزار نفر را در خود جای دهد.

پس چرا به ستاره ها سفر کنیم؟
نهایتا، سفر به ستاره ها و مهاجرت به سیاره های دیگر نه بدلیل نیاز بلکه به دلیل برآوردن آرزو انجام می شود: انگیزه ذهنی برای کشف دنیاهای شگفت نو و شاید برتری زیباشناختی برای محیط زیست «طبیعی» (ولو مهندسی).
حالا کجا برویم؟ تجاری سازی سفر به فضا نوید کاهش قابل ملاحظه ی سفرهای فضایی را می دهد، از ده ها هزار دلار به ازای هر کیلوگرم تا صدها هزار دلار، از طریق اقتصادی کردن مقیاس و موشک های قابل استفاده مجدد. این یعنی که فضا بیشتر و بیشتر برای مردم قابل دسترس خواهد بود.
جاذبه ی منابع سیارک ها از حالا، سوختی برای رقابت تجاری شده است. یک سیارک فلزی در اندازه یک کیلومتر می تواند صدها برابر تمام منابع شناخته شده ی نیکل، طلا و سایر فلزات ارزشمند در دنیا، موجودی داشته باشد. نیروی جاذبه ی فضایی-خورشیدی می تواند انرژی تجدیدشدنی نامحدودی را تامین کند-یکی از هزینه های پیشین ساخت و ساز در فضا که قابل مدیریت می شود.
رشد فوق نمایی (hyper-exponential) که در محدوده های دیگر شاهد آن بوده ایم نظیر خودروها و رایانه ها حالا می تواند با فناوری فضایی جایگزین شود. واقعیات فیزیکی که پیش از این توصیف شد تصویر آینده نزدیک را به روشنی ترسیم می کند: سکونت گاه های اوربیتالی(مداری) که بگونه ای دقیق برای سبک زندگی ما طراحی شده اند و از منابعی استفاده می کنند که از خورشید، زمین و سیارک ها تامین می شوند.
بنابرانی زمین حتی اگر غیرقبال سکونت شود ما نیازی به پیمودن مسیر بین ستاره ها برای یافتن یک خانه ی جدید نداریم. سکونتگاه های مداری نیازمند توسعه ی قابل ملاحظه ای در صنعت فضایی هستند اما این امر بزودی روی می دهد بویژه اگر ما برای مدت کوتاهی ناگزیر به ترک سیاره باشیم تا بتواند از آثار سوء رفتار ما بهبود یابد.
البته اگر ما پیش ران فضای خمانده را کشف کنیم، این تصویر بکلی متفاوت خواهد بود.

Advertisements

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s