تخيل المشهد: إنه المستقبل غير البعيد وبدأت البشرية في بناء مستعمرات وموائل في جميع أنحاء نظامنا الشمسي. نحن نستعد لاتخاذ هذه الخطوة الكبيرة التالية نحو المجهول - في الواقع نترك الحماية الدافئة للشمس الغلاف الشمسي والمغامرة في الفضاء بين النجوم. قبل أن يحدث هذا المستقبل ، هناك شيء مهم غالبًا ما يتم تجاهله في المناقشات حول هذا الموضوع.
التنقل.
تمامًا كما استخدم البحارة النجوم للتنقل في البحر ، قد يتمكن المسافرون في الفضاء من استخدام النجوم للتنقل في النظام الشمسي. إلا أنه هذه المرة ، فإن النجوم التي سنستخدمها ستكون ميتة. فئة محددة من النجوم النيوترونية معروف ك النجوم النابضة ، التي تحددها نبضات الإشعاع المتكررة التي تنبعث منها. قد تكون الحيلة ، وفقًا لورقة بحثية حديثة ، هي استخدام النجوم النابضة كشكل من أشكال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بين الكواكب - وربما حتى بين النجوم.
النظريات والأفكار حول محركات المركبات الفضائية وفيرة. أسس مثل إيكاروس بين النجوم ندعو بشدة إلى تطوير أنظمة دفع جديدة ، مع بعض الأنظمة مثل فاسمر الدفاعات تبدو واعدة إلى حد ما. وفي الوقت نفسه ، من المتوقع أن تكون صواريخ الاندماج قادرة على حمل الركاب على أ ذهابًا وإيابًا من الأرض إلى المريخ في 30 يومًا فقط ، والباحثون في أماكن أخرى العمل على محركات الاعوجاج الواقعية ، على عكس الأشخاص الذين نعرفهم جميعًا ونحبهم من الأفلام.
GPS بين الكواكب
بالنسبة لـ Voyager 2 ، على حافة نظامنا الشمسي ، لا تعمل طرق التنقل التقليدية بشكل جيد. الائتمان: ناسا
لكن التنقل لا يقل أهمية. بعد كل شيء ، الفضاء شاسع بشكل يذوب للعقل وفارغ في الغالب. بصراحة ، احتمال الضياع في الفراغ مرعب.
حتى الآن ، لم تكن هذه مشكلة في الواقع ، لا سيما أننا أرسلنا حفنة صغيرة من المركبات عبر المريخ. نتيجة لذلك ، نستخدم حاليًا مزيجًا فوضويًا من التقنيات لتتبع المركبات الفضائية من هنا على الأرض - بشكل أساسي تتبعها باستخدام التلسكوبات مع الاعتماد بشكل كبير على المسار المخطط لها. هذا أيضًا دقيق فقط مثل أدواتنا هنا على الأرض ، مما يعني أنه كلما ابتعدت المركبة ، أصبحت فكرتنا عن المكان الذي تكون فيه بالضبط أقل دقة بشكل متزايد.
كل هذا جيد وجيد عندما لا يكون لدينا سوى عدد قليل من المركبات لتتبعها ، ولكن عندما يصبح السفر في الفضاء سهل المنال ويشارك فيه الركاب ، فإن توجيه كل شيء عبر الأرض سيصبح أكثر صعوبة. هذا هو الحال بشكل خاص إذا كنا نخطط لترك حدود نجمنا - السفر 2 يبعد حاليًا أكثر من 14 ساعة ضوئية ، مما يعني أن الإرسال الأرضي يستغرق أكثر من نصف يوم للوصول إليه.
يعد التنقل عبر الأرض باستخدام التكنولوجيا الحديثة أمرًا بسيطًا للغاية بفضل مجموعة الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) التي لدينا في مدار حول عالمنا. هذه الأقمار الصناعية تنقل باستمرار الإشارات التي تتلقاها بدورها 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 تلقيها. باستخدام الإشارات من 4 أقمار صناعية أو أكثر وتوقيت تلك التأخيرات ، يمكن لوحدة GPS تحديد موقعك على سطح الأرض بدقة ملحوظة.
المركبة الفضائية إيكاروس باثفايندر تمر بجانب نبتون. الائتمان: أدريان مان
نظام الملاحة النابض الذي اقترحه Werner Becker و Mike Bernhardt و Axel Jessner في معهد ماكس بلانك ، يعمل بطريقة مشابهة جدًا ، باستخدام النبضات المنبعثة من النجوم النابضة. من خلال معرفة الموقع الأولي والسرعة الأولية لمركبتك الفضائية ، وتسجيل تلك النبضات ، ومعالجة الشمس كنقطة مرجعية ثابتة ، يمكنك حساب موقعك الدقيق داخل النظام الشمسي.
يُشار إلى اعتبار الشمس ثابتة بهذه الطريقة من الناحية الفنية على أنها إطار مرجعي بالقصور الذاتي ، وإذا قمت بالتعويض عن حركة الشمس عبر مجرتنا ، فإن النظام لا يزال يعمل بشكل جيد عند مغادرة النظام الشمسي! كل ما تحتاجه هو تتبع ما لا يقل عن 3 نجوم نابضة (من الناحية المثالية 10 ، للحصول على أكثر النتائج دقة) ، ويمكنك تحديد موقعك بدقة مذهلة!
ومن المثير للاهتمام أن فكرة استخدام النجوم النابضة كمنارات ملاحة تعود إلى عام 1974 ، ولا سيما بعد فترة قصيرة من استخدام كارل ساجان للنجوم النابضة لإظهار موقع الأرض على اللوحات المرفقة بمسبار الفضاء بايونير 10 و 11 . لو مشروع ديدالوس قد تم بناؤه من قبل ، ربما تم تجهيزه بنظام لا يختلف عن النظام الموضح هنا.
التعبئة لمسافات طويلة
نظر بيكر وزملاؤه في الأنواع المختلفة من النجوم النابضة المرئية في السماء ، واختاروا نوعًا يعرف باسم النجوم النابضة التي تعمل بالطاقة الدورانية كأفضل نوع لاستخدامه في نظام تحديد المواقع المجري. على وجه الخصوص ، يعد النوع الفرعي من هذه النجوم النابضة الملي ثانية مثاليًا. كونها أكبر سناً من معظم النجوم النابضة ، فإن لديها مجالات مغناطيسية ضعيفة ، مما يعني أنها تستغرق وقتًا طويلاً لإبطاء معدلات دورانها - وهو أمر مفيد مثل النجوم النابضة الممغنطة بشدة في بعض الأحيان تغيير سرعة دورانهم دون سابق إنذار .
صورة بالأشعة السينية لنجم Vela pulsar ، أحد ألمع النجوم النابضة المعروفة بالملي ثانية. الائتمان: NASA / CXC / PSU / G.Pavlov et al.
مع وجود عدد لا يحصى من النجوم النابضة للاختيار من بينها ، يتحول السؤال إلى كيفية تجهيز مركبتك الفضائية لتتبعها. من السهل تحديد النجوم النابضة إما في الأشعة السينية أو موجات الراديو ، لذلك هناك القليل من الخيارات التي قد تكون أفضل للاستخدام. في الأساس ، اتضح أن الأمر كله يتعلق بمدى حجم مركبتك الفضائية.
المركبات الأصغر ، أقرب إلى المركبات الفضائية الحديثة ، سيكون أفضل حالًا باستخدام الأشعة السينية لتتبع النجوم النابضة. مرايا الأشعة السينية ، مثل تلك المستخدمة في بعض التلسكوبات الفضائية التي تدور حول الفضاء ، تكون مدمجة وخفيفة الوزن ، مما يعني أنه يمكن إضافة القليل لنظام الملاحة دون زيادة الكتلة الإجمالية للمركبة كثيرًا. قد يكون لديهم عيب بسيط يتمثل في إمكانية تعرضهم للتلف بسهولة بواسطة مصدر الأشعة السينية شديد السطوع ، ولن تكون هذه مشكلة إلا في ظل بعض الظروف المؤسفة.
من ناحية أخرى ، إذا كنت تقود سفينة فضاء كبيرة بين الكواكب أو حتى النجوم ، فمن الأفضل استخدام موجات الراديو. في الترددات الراديوية ، نعرف الكثير عن الطريقة التي تعمل بها النجوم النابضة ، فضلاً عن القدرة على قياسها بدرجة أعلى من الدقة. العيب الوحيد هناك هو أن التلسكوبات اللاسلكية التي تحتاج إلى تثبيتها على سفينتك تتطلب مساحة لا تقل عن 150 مترًا مربعًا. ولكن بعد ذلك ، إذا كنت تقود مركبة فضائية ، فمن المحتمل ألا يحدث هذا النوع من الحجم فرقًا كبيرًا.
من المثير للاهتمام أن تضع في اعتبارك الطريقة التي يستخدم بها علماء الفلك بشكل متكرر تشبيه النجوم النابضة بأنها 'مثل المنارات' عند شرح سبب ظهورها وكأنها تنبض. إذا وجدنا أنفسنا في يوم من الأيام نستخدمها كأدوات مساعدة فعلية في التنقل ، فقد يأخذ هذا القياس معنى جديدًا تمامًا!
إيكاروس ستارفايندر ، يظهر وهو يغادر النظام الشمسي. قد تكون مثل هذه السفن مجهزة بنظام ملاحة نابض. الائتمان: أدريان مان
تستخدم الصور هنا بإذن لطيف من أدريان مان من إيكاروس بين النجوم ، الذي يمكن عرض معرضه الكامل عبر الإنترنت على bisbos.com