آیا سفر بین ستاره ای ممکن است؟ بررسی تمامی احتمالات ممکن

MacTavish · 23/9/19

آیا سفر بین ستاره ای ممکن است؟ این سوال یک پاسخ کوتاه و یک پاسخ بلند دارد. پاسخ کوتاه این است که “روی کاغذ، بله؛ و پاسخ بلند آن هم چیزی است که در این مقاله مطالعه می‌کنید.

شاید همه انسان‌ها کودک درون نداشته باشند، اما فضانورد درون چیزی است که همه ما ها آن را داریم! بسیار بعید است کسی در این کره خاکی وجود داشته باشد که حداقل یک بار با کنجکاوی به آسمان بالای سرش خیره نشده باشد؛ و کسی که به آسمان بالای سرش خیره شده، بسیار بعید است که رویای سفر به ستاره‌هایی که آن بالا مشاهده می‌کند را در سر نپرورانده باشد! اما آیا سفر به ستاره ها چیزی فراتر از خواب و رویا است؟ آیا با نگاهی علمی و واقع‌بینانه، سفر بین ستاره ای ممکن است؟

پاسخ به این سوال، بیش از هرچیز دیگری، بستگی به این دارد که تا چه اندازه جاه طلب هستیم! اگر هدفمان سفر به هر ستاره‌ای از کیهان که دلمان می‌خواهد است، متاسفانه باید بگوییم که به احتمال بسیار زیاد، چنین چیزی غیر ممکن است. چرا که کیهان بسیار عظیم و پهناور است و علاوه بر این، دائما هم درحال منبسط شدن و پهناورتر شدن است. کیهان انقدر عظیم است که ما حتی توانایی مشاهده تمام آن را هم نداریم، چه برسد به اینکه که بخواهیم به تمام نقاطش سر بزنیم. اگر به دنبال اطلاعات بیشتری در این زمینه هستید، به شما پیشنهاد می‌کنیم حتما مقاله‌ای که در ادامه معرفی می‌شود را مطالعه کنید:

اگر میزان جاه طلبی خود را کمتر کنیم و هدفمان، صرفا سفر به ستاره‌هایی که در آسمان شب می‌بینیم باشد، آنگاه می‌توان گفت که هدفی غیرممکن را انتخاب نکرده‌ایم. اما با این حال، دستیابی به این هدف انقدر با دانش و تکنولوژی کنونی بشر فاصله دارد که باز هم هیچکدام از ما، یا حتی نوادگانمان هم، به حقیقت پیوستن آن را نخواهیم دید.

اما سفر بین ستاره ای لزوما به معنی سفر به تمام ستاره‌ها نیست، ما حتی اگر بتوانیم به یک ستاره هم سفر کنیم، آنگاه می‌توان گفت که سفر بین ستاره ای انجام داده‌ایم. پس همه چیز به این برمی‌گردد که چه ستاره‌ای را انتخاب کنیم. نظرتان راجع به نزدیک‌ترین همسایه‌مان چیست؟ ستاره پروکسیما قنطورس (Proxima Centauri) تنها کمی بیشتر از 4سال نوری با ما فاصله دارد و دستیابی به آن حتی در طول عمر خود ما هم، حداقل روی کاغذ، غیرممکن نیست! هرچند فاصله بسیار زیادی بین “غیرممکن نبودن” و “ممکن بودن” وجود دارد!

تازه‌ترین تصویر گرفته شده از ستاره پروکسیما قنطورس ؛ نزدیک‌ترین ستاره به ما

سفر بین ستاره ای توسط فضاپیماهای کنونی

یک نکته‌ای که اغلب فراموش می‌کنیم، این است که بشر همین حالا هم فضاپیماهایی را به فضا فرستاده که لحظه به لحظه درحال دور شدن از سیاره ما هستند و هرگز هم به خانه باز نخواهند گشت! به عنوان مثال، فضاپیماهای پایونیر (Pioneer)، ووییجر (Voyager) و نیو هورایزنز (New Horizons که به افق های تازه هم شناخته می‌شود) همه و همه با هدف خارج شدن از منظومه شمسی و ادامه دادن مسیرشان تا جایی که جان در بدنشان مانده، به فضا فرستاده شده‌اند! فضاپیمای وویجر 1 که حتی طبق استانداردهای فضایی، همین حالا هم از منظومه شمسی ما خارج شده و با سرعتی فراتر از ده‌ها هزار کیلومتر بر ساعت، در حال ادامه ماجراجویی‌اش است.

پس می‌توان گفت که ما همین حالا هم سفر بین ستاره ای خودمان را شروع کرده‌ایم. اما با گفتن این حرف، یک نکته بسیار ظریف را نادیده گرفته‌ایم؛ هدف تمام این فضاپیماها، جست و جوی اجرام آسمانی داخل منظومه شمسی است و پس از خارج شدن از منظومه شمسی، نه تنها به سمت هیچ ستاره خاصی حرکت نخواهند کرد، بلکه رسما هیچ هدفی هم نخواهند داشت! اما با این حال، به حرکت خودشان آن هم با چنین سرعت بالایی، ادامه خواهند داد! یعنی درواقع می‌توان این موضوع را اینگونه مطرح کرد که تمام این فضاپیماها پس از ترک منظومه شمسی، با سرعتی بسیار زیاد و غیرقابل تصور، به دنبال نخود سیاه خواهند رفت!

اما حتی اگر هدف آن‌ها دستیابی به ستاره‌ای بخصوص بود و باز حتی اگر آن ستاره، همان پروکسیما قنطورس بود که نزدیک‌ترین ستاره به زمین است، باز هم باوجود سرعت بسیار بالایشان، چیزی حدود 80هزار سال دیگر به هدف خود می‌رسیدند! تازه حتی آن موقع هم به مقصدشان نمی‌رسیدند چرا که باطری های هسته ای این فضاپیماها، در مسافتی بسیار کمتر از این حرف‌ها، خالی خواهد شد و پس از آن، تمام این فضاپیماها، تنها قطعاتی معلق از فلز در فضای بی‌کران خواهند بود! پس شاید بتوان اندکی به ناسا حق داد که نخواسته بودجه‌ای هنگفت را صرف برنامه‌ای کند که در بهترین حالت ممکن، 80,000سال دیگر به هدف خودش دست می‌یابد!

فضاپیمای وویجر 1 هم‌اکنون خارج از منظومه شمسی قرار دارد!

استفاده از فضاپیماهای اختصاصی جدید

اما اگر فضاپیماهایی اختصاصی برای سفر بین ستاره ای طراحی کنیم چی؟ همانطور که گفته شد، فاصله نزدیکترین ستاره از ما، تنها 4سال نوری است. این یعنی اگر ما بتوانیم با سرعت نور حرکت کنیم، 4سال دیگر به این ستاره می‌رسیم. اما قطعا می‌دانید که سفر با سرعت نور، از خواب و خیال هم فراتر است و حتی تصور آن هم غیر ممکن است! اما نکته امیدوارکننده در این رابـ*ـطه این است که ما برای رسیدن به این ستاره در یک بازه زمانی معقول، لزوما نیازی به حرکت با سرعت نور نداریم. درواقع اگر ما بتوانیم فضاپیمایی را با سرعت یک دهم نور هم به سمت پروکسیما قنطورس بفرستیم، این فضاپیما 40سال دیگر به نزدیکترین همسایه ما خواهد رسید. درست است که 40سال هم در نوع خودش بسیار زیاد است اما مطمئنا از 80هزار سال، به مراتب معقول‌تر است!

ولی چگونه می‌توان یک فضاپیما را به سرعت یک دهم نور رساند؟ یک چیز واضح است و آن هم این است که این فضاپیما، نیاز به حجم غیر قابل تصوری از انرژی دارد. یک راه برای فراهم کردن این انرژی این است که منبعی بسیار عظیم از انرژی را داخل خود فضاپیما قرار دهیم. اما اگر ما بخواهیم منبعی از انرژی که بتواند به مدت 40سال، فضاپیما را با سرعتی معادل یک دهم سرعت نور حرکت دهد، داخل این فضاپیما قرار دهیم، آنگاه وزن این فضاپیما انقدر زیاد خواهد شد که حتی با داشتن چنین منبع انرژی عظیمی، باز هم یک ماشین ساده می‌تواند از آن سبقت بگیرد!

طرح‌های دیگری هم برای فراهم کردن این انرژی، بدون افزایش وزن قابل توجه آن وجود دارد. اکثر این طرح‌ها، روی استفاده از انرژی اتمی برای رساندن فضاپیما به سرعت 30هزار کیلومتر بر ثانیه یا همان یک دهم سرعت نور، حساب کرده‌اند. اما این طرح‌ها تنها زمانی می‌توانند عملی شوند که انسان حاضر شود هزاران بمب اتم درست کند و همه آن‌ها را داخل یک موشک قرار دهد و سپس با آن موشک، فضاپیما را به سمت پروکسیما قنطورس راهی کند!

محتمل‌ترین راه برای سفر بین ستاره ای

فاصله ستاره منظومه شمسی ما (خورشید) نسبت به نزدیک‌ترین همسایه‌هایش!

در کنار تمام ایده‌های عجیب و غریبی که مطرح شد، یک ایده دیگر هم وجود دارد که مانند همین ایده‌ها، عجیب و غریب است اما حداقل با اصول منطق، جور در می‌آید! هدف این ایده، ساخت منبعی عظیم ولی ثابت از انرژی است که بتواند از راه دور به فضاپیمای مدنظر، انرژی تزریق کند! برای اینکار می‌توان از انرژی تابشی استفاده کرد. اما چگونه می‌توان انرژی تابشی را در یک فاصله 4سال نوری، از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل کرد؟ پاسخ این سوال، تنها یک کلمه است… لیزر!

شاید برایتان جالب باشد که همین حالا هم پروژه‌ای تحت عنوان بریکترو استارشات (Breakthrough Starshot) وجود دارد که دقیقا با همین ایده، قصد طراحی فضاپیمایی را دارد که می‌تواند در عرض چند دهه، به ستاره‌های نزدیک سیاره زمین، مانند پروکسیما قنطورس، دسترسی پیدا کند! اگر خیلی ساده بخواهیم این پروژه را برایتان شرح دهیم، می‌توانیم بگوییم که انرژی این فضاپیما را قرار است یک لیزر 100گیگاواتی تامین کند.

اما حتی این پروژه، که در حال حاضر محتمل‌ترین گزینه برای سفر بین ستاره ای عنوان می‌شود هم با دو مشکل عظیم مواجه است. ابتدا اینکه بشر تاکنون موفق به ساخت لیزری با توان 100گیگاوات نشده است. 100گیگاوات به هیچ عنوان شوخی بردار نیست! به عنوان مثال، 100گیگاوات معادل است با جمع توان تک تک پایگاه‌های اتمی ایالات متحده آمریکا! هرچند دانشمندانی که پشت ایده بریکترو استارشات هستند، معتقدند دستیابی به لیزر 100گیگاواتی، امری محتمل و شدنی است.

نکته اینجا است که یک لیزر 100گیگاواتی، واقعا هم می‌تواند یک فضاپیما را به سرعت یک دهم نور برساند. اما خب ناگفته نماند که این فضاپیما، باید نهایتا، جرمی به اندازه یک گرم داشته باشد! ضمن اینکه این فضاپیما، باید دارای کامپیوتر، منبع قدرت، سپر و محافظ، دوربین، سیستم ارتباطی برای برقراری ارتباط با مرکز فرمان در کره زمین و بسیاری تجهیزات و ابزار آلات دیگر باشد. اما مطمئنا تیم بریکترو استارشات هم به این موضوع و مشکل اساسی واقف است. نکته جالب این است که دانشمندان این تیم، می‌گویند آن‌ها به هیچ عنوان قصد ساخت یک فضاپیمای عادی را ندارند و فضاپیمای آن‌ها، قرار است یک فضاپیمای نانو باشد!

تصویری شماتیک از نحوه کار پروژه بریکترو استارشات

ساخت یک فضاپیمای نانو، چیزی نیست که غیرممکن باشد و باوجود اینکه تکنولوژی کنونی بشر توانایی ساخت اینگونه فضاپیماها را ندارد، اما ممکن است در آینده‌ای نسبتا نزدیک، به این توانایی دست پیدا کند. ولی حتی اگر بشر بتواند یک فضاپیمای نانو بسازد و پروژه بریکترو استارشات به طور رسمی شروع بکار کند، باز هم آیا تضمینی وجود دارد که این پروژه می‌تواند به مدت 40سال و بدون هیچگونه وقفه‌ای ادامه پیدا کند؟ آیا این فضاپیمای نانو توانایی حفاظت از خودش در برابر تمام موانع سر راه را دارد؟ به هرحال این فضاپیما قرار است با سرعتی معادل یک دهم سرعت نور یا 30هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت کند و در چنین سرعتی، حتی برخورد با یک ذره گرد و غبار هم می‌تواند باعث نابودی این فضاپیما بشود.

درنهایت، همانگونه که در ابتدای متن هم گفته شد، سفر بین ستاره ای و مخصوصا پروژه بریکترو استارشات، حداقل روی کاغذ، محتمل و شدنی هستند. اما اگر بخواهیم دید واقع‌بینانه داشته باشیم، احتمالا مجبوریم این حقیقت را بپذیریم که احتمالا در طول عمر ما، سفر بین ستاره ای ممکن نخواهد شد. درست است که این موضوع، بسیار ناامیدکننده بنظر می‌رسد اما به هرحال نباید فراموش کنیم که 100سال پیش، صرفا خروج از سیاره زمین، یک رویا بود اما بشر طی همین یک قرن اخیر، پایش را روی ماه گذاشت و به زودی هم قرار است روی مریخ قدم بگذارد. پس شاید بهتر باشد همانگونه که سفر به ماه و مریخ را اجداد ما، به نوادگانشان سپردند، ما هم سفر بین ستاره ای را به نوادگانمان بسپاریم!