وسط ضجة كبيرة ، أعلن Elon Musk عن خطط SpaceX لاستعمار المريخ بنظام النقل بين الكواكب.
أتمنى حقًا أن يتمسكوا باسمهم الأصلي ، BFR ، الصاروخ الكبير الرائع ، أو شيء من هذا القبيل.
تكمن المشكلة في أن نظام النقل بين الكواكب هو اسم قريب جدًا من فكرة أخرى رائعة حقًا ، وهي شبكة النقل بين الكواكب ، والتي تمنحك طريقة خالية من الطاقة تقريبًا للتنقل عبر النظام الشمسي بأكمله. بافتراض أنك لست في عجلة من أمره.
عندما تتخيل صواريخ تنطلق إلى وجهات بعيدة ، فمن المحتمل أن تتخيل توجيه صاروخك نحو وجهتك ، وإطلاق الدافعات حتى تصل إلى هناك. ربما يستدير ويتباطأ مرة أخرى للهبوط على العالم الفضائي. إنها الطريقة التي يمكنك بها قيادة سيارتك أو السفر بالطائرة للانتقال من هنا إلى هناك.
ولكن إذا لعبت أي برنامج Kerbal Space ، فأنت تعلم أن هذه ليست الطريقة التي يعمل بها في الفضاء. بدلاً من ذلك ، الأمر كله يتعلق بالمدارات والسرعة. من أجل النزول من كوكب الأرض ، يجب أن تسافر حوالي 8 كم / ثانية أو 28000 كم / ساعة جانبيًا.
مفهوم الفنان عن صاروخ حراري نووي ثنائي النسق في مدار أرضي منخفض. الائتمان: ناسا
الآن ، أنت تدور حول الأرض التي تدور حول الشمس. إذا كنت ترغب في الوصول إلى المريخ ، فأنت ترفع مدارك بحيث يطابق المريخ. يُعرف الحد الأدنى المطلق من الطاقة اللازمة لإجراء هذا النقل باسم مدار انتقال هوهمان. للوصول إلى المريخ ، تحتاج إلى إطلاق محركات الدفع الخاصة بك حتى تقترب من 11.3 كم / ثانية.
ثم تهرب من جاذبية الأرض ، وتتبع مسارًا منحنيًا لطيفًا ، وتعترض مسار المريخ. بافتراض أنك قمت بتوقيت كل شيء بشكل صحيح ، فهذا يعني أنك تعترض المريخ وتذهب إلى المدار ، أو تهبط على سطحه ، أو تكتشف بوابة إلى الجحيم محفورة في محطة أبحاث على فوبوس.
إذا كنت ترغب في إنفاق المزيد من الطاقة ، فاستمر في ذلك ، ستصل إلى هناك بشكل أسرع.
ولكن اتضح أن هناك طريقة أخرى يمكنك من خلالها الانتقال من كوكب إلى كوكب في النظام الشمسي ، باستخدام جزء بسيط من الطاقة التي قد تستخدمها مع نقل Hohmann التقليدي ، وذلك باستخدام نقاط Lagrange.
قمنا بعمل مقال كامل على نقاط لاغرانج ، ولكن إليك تجديد سريع. نقاط لاغرانج هي أماكن في النظام الشمسي حيث تتوازن الجاذبية بين جسمين في خمسة أماكن. هناك خمس نقاط لاغرانج تتعلق بالأرض والشمس ، وهناك خمس نقاط لاغرانج تتعلق بالأرض والقمر. وهناك نقاط بين الشمس والمشتري وما إلى ذلك.
رسم توضيحي لنقاط لاغرانج صن إيرث. الائتمان: ناسا
ثلاث من هذه النقاط غير مستقرة. تخيل صخرة على قمة جبل. لا يتطلب الأمر قدرًا كبيرًا من الطاقة لإبقائها في مكانها ، ولكن من السهل إخراجها من التوازن بحيث تتدحرج لأسفل.
الآن ، تخيل النظام الشمسي بأكمله مع كل نقاط لاغرانج هذه لجميع الأجسام التي تتفاعل جاذبيًا مع بعضها البعض. عندما تدور الكواكب حول الشمس ، تقترب نقاط لاغرانج من بعضها البعض بل وتتداخل.
وإذا حددت توقيت الأمور بشكل صحيح ، فيمكنك الركوب في نقطة واحدة متوازنة جاذبيًا ، وتدحرج تلة الجاذبية إلى قبضة كوكب مختلف. تسكع هناك قليلاً ثم اقفز في مدارات إلى كوكب آخر.
في الواقع ، يمكنك استخدام هذه التقنية لاجتياز النظام الشمسي بأكمله ، من عطارد إلى بلوتو وما بعده ، بالاعتماد فقط على الجاذبية المتفاعلة لكل هذه العوالم لتزويدك بالسرعة التي تحتاجها للقيام بالرحلة.
مرحبًا بكم في شبكة النقل بين الكواكب ، أو الطريق السريع بين الكواكب.
على عكس الطريق السريع العادي ، يتغير الشكل والاتجاه الفعليان لهذه المسارات طوال الوقت ، اعتمادًا على التكوين الحالي للنظام الشمسي.
مثال منمق لواحد من العديد من الطرق المتغيرة باستمرار على طول ITN. الائتمان: ناسا
إذا كنت تعتقد أن هذا يبدو وكأنه خيال علمي ، فسيسعدك أن تسمع أن وكالات الفضاء قد استخدمت بالفعل نسخة من هذه الشبكة لإنجاز بعض العلوم الجادة.
قامت ناسا بتوسيع مهمة مستكشف الشمس / الأرض الدولي 3 بشكل كبير ، باستخدام عمليات النقل منخفضة الطاقة هذه ، وتمكنت من أداء مهمتها الأساسية ثم التحقيق في اثنين من المذنبات.
كان من المفترض أن تسافر المركبة الفضائية اليابانية هيتن إلى القمر ، لكن صاروخها فشل في الحصول على سرعة كافية لوضعه في المدار الصحيح. قام الباحثون في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا بحساب مسار يستخدم نقاط لاغرانج لمساعدته على التحرك ببطء والوصول إلى القمر بأي طريقة.
استخدمت مهمة Genesis التابعة لناسا هذه التقنية لالتقاط الجسيمات من الرياح الشمسية وإعادتها إلى الأرض.
كانت هناك بعثات أخرى لاستخدام هذه التقنية ، وتم اقتراح بعثات قد تستغل هذه التقنية لاستكشاف جميع أقمار كوكب المشتري أو زحل بالكامل ، على سبيل المثال. السفر من قمر إلى قمر عندما تصطف نقاط الجاذبية.
كل شيء يبدو جيدًا لدرجة يصعب تصديقها ، لذا فإليك الجانب السلبي. انه بطئ. حقا ، بطيء بشكل مؤلم.
يمكن أن يستغرق الأمر سنوات وحتى عقودًا للانتقال من عالم إلى آخر.
تخيل في المستقبل البعيد ، هناك محطات فضائية متمركزة في نقاط لاغرانج الرئيسية حول الكواكب في النظام الشمسي. ربما تكون محطات فضاء دوارة عملاقة ، كما حدث في عام 2001 ، أو ربما تكون كويكبات أو مذنبات مجوفة في مكانها.
منظر خارجي لحلقة ستانفورد. المركز السفلي هو المرآة الشمسية الأساسية غير الدوارة ، والتي تعكس ضوء الشمس على الحلقة الزاوية للمرايا الثانوية حول المحور. اللوحة من قبل دونالد إي ديفيز
يتسكعون عند نقاط لاغرانج باستخدام الحد الأدنى من الوقود لحفظ المحطة. إذا كنت ترغب في السفر من كوكب إلى آخر ، فأنت تقوم بإرساء مركبتك الفضائية في المحطة الفضائية ، وإعادة التزود بالوقود ، ثم الانتظار حتى يتم فتح أحد هذه المسارات منخفضة الطاقة.
ثم تبتعد عن نقطة لاغرانج ، وتسقط في بئر الجاذبية لوجهتك ، وأنت في طريقك.
في المستقبل البعيد ، يمكن أن يكون لدينا محطات فضائية في جميع نقاط لاغرانج ، وعبارات بطيئة تنتقل من عالم إلى آخر على طول مسارات منخفضة الطاقة ، وتنقل البضائع من عالم إلى آخر. أو اصطحاب الركاب الذين لا يستطيعون تحمل تكلفة تقنية نقل هوهمان عالية السرعة.
يمكنك أن تتخيل المحطات الفضائية المجهزة بأشعة الليزر القوية التي تملأ أشرعة سفينتك الشمسية بالفوتونات التي تحتاجها لنقلك إلى الوجهة التالية. لكن بعد ذلك ، أنا بحار ، لذلك ربما أفرط في إضفاء الطابع الرومانسي على ذلك.
إليك مفهوم آخر أكثر إثارة للعقل. لاحظ علماء الفلك أن هذه الشبكات تنفتح بين المجرات المتفاعلة. هل تريد الانتقال من درب التبانة إلى أندروميدا؟ ما عليك سوى نقل مركبتك الفضائية إلى نقطة لاجرانج المجرية في غضون بضعة مليارات من السنين أثناء مرورها عبر بعضها البعض. مع القليل من الطاقة ، ستتمكن من الانضمام إلى الأطفال الرائعين في أندروميدا.
أحب هذه الفكرة القائلة بأن الاستعمار والسفر عبر النظام الشمسي لا يحتاج في الواقع إلى استهلاك كميات هائلة من الطاقة. إذا كنت صبورًا ، يمكنك فقط ركوب التيارات الجاذبية من عالم إلى آخر. قد تكون هذه واحدة من أعظم الهدايا التي قدمها النظام الشمسي لنا.
بودكاست (صوتي): تحميل (المدة: 7:57 - 2.9 ميجا بايت)
الإشتراك: آبل بودكاست | RSS
بودكاست (فيديو): تحميل (المدة: 7:59 - 104.6 ميغا بايت)
الإشتراك: آبل بودكاست | RSS