سیلندر اونیل ؛ طرحی بلندپروازانه برای پایه‌گذاری تمدن انسانی در فضا

MacTavish · 31/8/19

باید به انسان‌ها حق داد که کنجکاو باشند. چرا که در هر گوشه‌ای از این جهان بزرگ، چیزهای زیادی برای کاوش و کشف وجود دارد. با وجود این که شناخت ما از این جهان طی چند قرن گذشته رشد قابل توجهی داشته، اما پرسش‌های زیادی هم‌چنان بی‌پاسخ مانده‌اند. اینکه آیا روزی ما این سیاره را ترک خواهیم کرد؟ اگر روزی کره زمین را از دست دهیم، خانه‌ی بعدی انسان کجا خواهد بود؟ با گجت نیوز همراه باشید. سیلندر اونیل

سیلندر اونیل ؛ طرحی بلندپروازانه برای پایه‌گذاری تمدن انسانی در فضا

شاید نخستین جایگاهی که بتوانیم به آن نگاهی بیاندازیم مدار زمین باشد. جایی که تجربه‌ای طولانی برای اقامت در آن داریم. از اولین روزهای عصر فضا، ما پایگاه‌های کوچکی در مدار زمین ساختیم و در نهایت، اکنون به پروزه ایستگاه بین‌المللی فضایی رسیده‌ایم. آزمایشگاهی مداری که تنها 370 کیلومتر از سطح زمین فاصله دارد و میزبان چند فضانورد است که طولانی‌ترین مدت اقامتشان در این ایستگاه به یک سال می‌رسد. این ایستگاه در شرایط فعلی، عمری محدود دارد و برای تامین مواد لازم برای بقای خود و دفع ضایعاتش، وابسته به زمین است. سیلندر اونیل

گروه فوق‌العاده بالا، در حال تلاش برای حمایت از بقای این ایستگاه هستند. اگر قرار باشد روزی بخشی از مردم به مدار زمین مهاجرت کنند به فکر ایستگاه نباشید؛ ما باید شهرهایی در مدار زمین بسازیم. ایده ساخت چنین شهرک‌هایی باید فراتر از ساختار ایستگاه‌ها، حتی هتل‌های فضایی باشد که همین الان درباره‌اش بحث می‌شود. یکی از نیازهای چنین ساختاری، احتمالا تامین گرانش مصنوعی آن است. ایستگاه‌های دواری که، کمک می‌کنند کمی از تاثیرات عدم حضور گرانش کاسته شود. سیلندر اونیل

اما در بهترین شرایط، باز هم چنین سازه مستقلی نمی‌تواند از تعدا بالایی از جمعیت پشتیبانی کند. برای اینکه جمع کثیری از مردم را برای زیست در چنین ساختاری جای دهیم، به طوری که هم بخشی از منابع را تامین کنیم و هم از زمین به عنوان نوعی حامی حیات بهره ببریم، ایده‌ای وجود دارد که آرتورسی کلارک، ایده‌پرداز و نویسنده تخیلی برجسته و آینده‌نگر بزرگ دوران ما، در آخرین قسمت از مجموعه اودیسه خود به نام «3001: اودیسه نهایی» ترسیمش کرده است. سیلندر اونیل

به جهانی فکر کنید که در آن، ما توانسته‌ایم در آن آسانسورهای فضایی بسازیم. پایه‌های اصلی این آسانسورها، در نقاط مختلف روی استوای زمین قرار دارند، و در قالب برج‌هایی عظیم تا مدار زمین ثابت، ادامه یافته‌اند. این آسانسورها در مدار کلارک یا زمین ثابت (نقطه‌ای در فاصله‌ی نزدیک به 36 هزار کیلومتری از سطح زمین و جایی که سرعت گردش مداری زمین به دور خود یکسان است و امروز مقر ماهواره‌های مخابراتی شده است) به جای اتصال به پایگاهی کوچک، به بخشی از یک سازه عظیم وصل می‌شوند که به شکل ابر حلقه‌ای غول‌آسا زمین را دربر گرفته است. سیلندر اونیل

در طبقات بی‌شمار این برج‌ها، کارخانه‌های تولید غذا و انرژی و بازیافت و در طبقات متعدد حلقه مصنوعی زمین، زیستگاه کنترل شده‌ای برای انسان‌های آینده قرار دارد. آنها در حالی نزدیک زمین فرسوده هستند، که به حیاتشان در فضا ادامه می‌دهند و همزمان از منابع زمین و منابع فضایی به خصوص منابع سیارک‌ها و سیاره‌ها و اقمار استفاده می‌کنند. سیلندر اونیل

جرارد کیچن اونیل «Gerard Kitchen ONeill» ، فیزیکدان و فعال در زمینه هوافضا بود. کیچن به عنوان عضوی از هیئت علمی دانشگاه پرینستون، وسیله‌ای را به نام حلقه ذخیره‌سازی ذره برای آزمایش‌های فیزیکی با انرژی بالا، اختراع کرد. بعدها، او پرتاب‌کننده مغناطیسی را که نامش محرک جرم بود، اختراع نمود. در سال ۱۹۷۰، طرحی را برای ساختن شهرک‌های انسانی در فضا که شامل طراحی محل سکونت نیز می‌شد و به سیلندر اونیل معروف است، ارائه داد. وی موسسه مطالعات فضایی را تاسیس کرد. این موسسه بودجه خود را به پژوهش درباره ساخت لوازم فضایی و مهاجرت به فضا اختصاص داده بود. سیلندر اونیل

جرارد اونیل روزگاری به برنامه فضایی آپولو علاقمند بود و حتی به عنوان فضانورد برای مشارکت در این پروژه نیز درخواست داده بود. اگرچه او به این هدف دست نیافت اما از پژوهش در علوم فضایی دست بر نداشت. او در سمیناری که در سال ۱۹۶۹ در دانشگاه برگزار کرد بذر اولیه ایده هدف از سفرهای فضایی را در کلاس با دانشجویانش طرح کرد و پرسید: آیا سطح یک سیاره به راستی بهترین گزینه برای یک تمدن با تکنولوژی بسط یابنده است؟ در خلال این بحث‌ها و تبادل نظر‌ها او از دانشجویان و پاسخ‌هایشان الهام گرفت و شروع به پژوهش روی مساله اقامت احتمالی تمدن انسانی در فضا کرد. اما اگر سطح سیاره‌های جایگزین زمین؛ گزینه مناسبی برای انتقال تمدن زمینی نباشد؛ پس کجا باید کلونی انسانی را پایه‌گذاری کرد؟ در یک سازه مصنوعی عظیم؛ اما چگونه و به چه‌صورت می‌توان شرایط زندگی تمدن بشری را در چنین سازه‌ای فراهم نمود؟ سیلندر اونیل

آسانسور فضایی وسیله‌ای خیالی است که برای انتقال ماده از سطح یک جرم آسمانی به فضا طراحی شده‌ است. برای این وسیله طرح‌های بسیاری تصور شده که همه آنها شامل مسافرت به فضا از طریق حرکت در امتداد ساختاری ثابت به‌ جای استفاده از موشک‌های فضایی است. طرح کلی این وسیله غالبا به سازه‌ای مربوط می‌شود که از روی سطح زمین – در نزدیکی یا روی استوا – تا مدار پیرامون زمین و فضای بی‌وزنی امتداد داشته باشد.

ایده آسانسور فضایی نخستین بار توسط کنستانتین تسیولکوفسکی در سال ۱۸۹۵ مطرح شد، زمانی که او صحبت از ماشینی تخیلی به اسم «برج تسیولکوفسکی» کرد که از سطح زمین تا مدار زمین امتداد داشت. ایده‌هایی که اخیرا درباره این طرح مطرح می‌شود بیشتر بر وجود سازه‌ای دارای قابلیت انبساط (برای نمونه یک ریسمان دارای قابلیت انعطاف) تاکید می‌شود که از مدار زمین تا سطح آن کشیده شده باشد. این سازه، به همان شکلی که تارهای یک گیتار کشیده شده و محکم‌اند، بین زمین و فضا امتداد پیدا می‌کند. به آسانسور فضایی گاهی اسامی دیگری نظیر پل فضایی، بالابر فضایی، نربان فضایی، قلاب آسمان، برج مداری و آسانسور مداری نیز نسبت داده می‌شود. سیلندر اونیل

جرارد اونیل در سال ۱۹۷۰ با نوشتن مقاله‌ای با عنوان کلونی انسانی در فضا نتایج پژوهش خود را منتشر کرد. اگرچه چند سالی طول کشید تا مقاله او در یک ژورنال تخصصی منتشر شود. او سه طرح پایه‌ای معرفی کرد که به جزیره معروف شدند. جزیره ۱ شامل یک گوی چرخان با قطر ۵۱۲ متر بود که مردم در ناحیه استوایی آن زندگی کنند؛ جایی که نیروی حاصل از چرخش کره، گرانش زمین را شبیه‌سازی کند. جزیره ۲ با قطر ۱۶۰۰ متر دوبرابر جزیره ۱ است. چیزی که امروزه به سیلندر اونیل مشهور است. اما جزیره ۳ است، دو سیلندر بزرگ با قطر هر کدام ۸ کیلومتر و طول ۳۲ کیلومتر است. برای شبیه‌سازی گرانش زمین این سیلندر می بایست ۲۸ بار در ساعت حول محور خود بچرخد. سیلندر اونیل

داخل سیلندر نیز هوایی با، نصف فشار هوای دریای آزاد بر سطح زمین پر شده است. سازگاری با این شرایط در آغاز برای ساکنان این خانه جدید بسیار سخت خواهد بود اما همه به تدریج به آن عادت خواهند کرد. دلیل تنظیم فشار داخل سیلندر با این فشار هوا این است که در ضخامت جداره سیلندر با این روش کاهش می‌یابد. علاوه بر این؛ این میزان هوا برای محافظت ساکنان سیلندر از تشعشعات کیهانی کافی است. نور لازم سیلندر از انعکاس نور بیرون توسط آینه‌های بزرگ تامین و شب و روز نیز با تنظیم آینه‌ها به صورت مصنوعی شبیه‌سازی می‌شود. پیش از هر چیز فراموش نکنیم سیلندر اونیل قرار نیست مانند ایستگاه فضایی بین المللی به دور زمین در گردش باشد. جو رقیق اطراف زمین؛ حرکت و موقعیت سیلندر را تحت الشعاع قرار می‌دهد و برای تصحیح موقعیت سیلندر باید انرژی صرف کرد. سیلندر اونیل

پایدار‌ترین نقاط برای استقرار این خانه جدید انسان جایی است که از دید اونیل نقاط لاگرانژ نامیده می‌شود. L4 و L5 در مدار ماه به دور زمین دقیقا جایی است که می‌توان تمدن جدید انسانی را در آن پایه‌گذاری کرد. مساله مهم در طرح اونیل؛ تامین ماده مورد نیاز برای بنای این سازه عظیم در فضا بود. پرسش اینجاست این حجم عظیم از ماده چگونه می‌تواند به فضا منتقل شود؟ اونیل پیشنهاد کرد که این ماده خام را می‌توان از ماه به دست آورد. به نظر اونیل به دلیل نیروی گرانش پایین ماه (در مقایسه با زمین) می‌توان ابتدا در ماه تاسیساتی به راه انداخت و از آنجا مواد خام اولیه را به L4 و L5 فرستاد. اونیل حتی در پایان دهه ۷۰ میلادی پروتوتایپ اولیه این طرح را نیز توسعه داد و معرفی کرد. سیلندر اونیل

او حتی بنا داشت طرح خود را به گونه‌ای توسعه دهد که برای انتقال ماده به فضا نیازی به صرف هزینه‌های بالا برای ساخت راکت نباشد. طرح او البته هرگز تاکنون نتیجه نداده و شتاب دهنده ماده برای پرتاب به نقطه به خصوصی از فضا توفیقی نیافت. اونیل در سال ۱۹۹۲ درگذشت؛ بدون اینکه تحقق ایده‌های بلندپروازانه‌اش را به چشم ببیند. در سال ۱۹۹۷ بخشی از خاکستر پیکر وی همراه با یک راکت به فضا برده شد. سیلندر اونیل؛ طرحی است (یا بهتر بگوییم پایه اولیه طرح‌های آینده است) که برای آیندگان نوشته شده است و لااقل نیاز بشر امروز نیست. انسان امروز به رغم آنکه با تمام قوا به نابودی منابع زمین مشغول است اما هرگز این نیاز را حس نکرده که باید به زودی به فکر ترک زمین و پایه گذاری یک خانه جدید در فضا باشد.

شاید آنچه که اونیل فیزیکدان مطرح کرده بود و به نظر ایده‌ای فانتزی می‌رسید روزی نیاز مبرم بشری باشد و آیندگان مجبور شوند، طرح او را از صندوقچه تاریخ بیرون بکشند و با جدیت آن را توسعه داده و اجرایی کنند. ایده فوق‌العاده درخشانی که متاسفانه در چشم انداز کوتاه‌مدت نمی‌گنجد. در اندیشه کلارک و در سال 3001 میلادی، هنوز این حلقه به طور کامل تکمیل نشده است، بنابراین شاید به دنبالی راه‌های دیگری بگردیم. اما شاید دورتر از خانه، جایی در اطراف ستاره‌های دیگر کهکشان ما سیاره‌هایی باشند که نیازی به همسان‌سازی ندارند. سیاره‌هایی که نیازی به همسان‌سازی ندارند و همین امروزه می‌توانند میزبانی را بر عهده بگیرند. با توسعه‌ای که در دانش سیاره‌های فراخورشیدی در حال رخ دادن است، شاید به زودی بتوانیم سیاره‌ای شبیه زمین را که در فاصله مناسبی از خورشید قرار دارد و برای پشتیبانی از حیات ما، داری شرایط مناسبی است پیدا کنیم؛ خانه‌ای نو و آماده. اما چطور باید بادبان‌ها ر به آن سو بکشیم؟ سیلندر اونیل

چنین سفر و هجرتی با فناوری هایی که داریم، هزاران سال طول می‌کشد تا به نزدیک‌ترین ستاره‌های اطراف خود برسیم. شاید اگر روزی عزم چنین سفری کردیم، باید به جای یک سفینه‌ی فضایی به کاروانی از ابر سفینه‌ها دست پیدا کنیم که بخش عمده‌ای از آنها، مردمانی را حمل می‌کنند که با فناوری خواب مصنوعی آرمیده‌اند تا در منابع مورد نیاز برای چنین سفری صرفه جویی شود.

اما با این وجود، باز هم نیاز به خدمه بیدار داریم، مگر اینکه هوش مصنوعی و دانش روباتیک آنقدر پیشرفت کرده باشد که بتوان سکان این کشتی را در این سفر چندهزارساله به دست آنها داد، اما اگر قرار باشد کسانی بیدار بمانند، تنها بخش کوچکی از این سفر را زنده خواهند بود. تمدنی چند صدهزارساله، باید عمر و زندگی خود را در سفری عظیم طی کند؛ نسل‌های متمادی به دنیا خواهند آمد و درخواهند گذشت تا این سفر به پایان برسد.

به همین دلیل پیدا کردن خانه مناسب، گزینه ساده‌ای نیست. اگر این خانه را از دست بدهیم، شاید امیدوار باشیم که مردمانی مهربان با فناوری‌ای بینظیری به داد ما برسند. شاید برای ما کرم چاله‌ای را پایدار کنند که ما را از همین جا و از منظومه خود به همسایگی خانه جدیدمان ببرد؛ اما آیا ما با زمین و خانه خود مهربان بوده‌ایم که از دیگران (به فرض وجود) انتظار مهربانی داشته باشیم.