بیگ بنگ: یک سیستم پیشرانه‌ی پیشنهادی جدید می‌تواند به طور نظری یک فضاپیمای سنگین را در کمتر از 5 سال به خارج از محدوده منظومه شمسی ما پرتاب کند – شاهکاری که کاوشگر تاریخی ویجر 1 در طی 35 سال به آن رسید.

به گزارش بیگ بنگ، این ایدۀ مفهومی که به عنوان نیروی محرکه‌ی «پرتو گلوله‌» (Pellet-beam) شناخته می‌شود، در اوایل سال جاری کمک هزینه‌ی اولیه‌ی 175 هزار دلاری ناسا را برای توسعه‌ی بیشتر دریافت کرد. این مفهوم در حال حاضر فقط یک سری محاسبات روی کاغذ است، بنابراین هنوز نمی‌توانیم خیلی هیجان‌زده شویم.

با این حال، این مفهوم توجهات را به سمت خود جلب کرده، نه تنها به دلیل پتانسیلی که برای رساندن ما به فضای میان‌ستاره‌ای در طول عمر انسان دارد – چیزی که راکت‌های سنتی با سوخت شیمیایی قادر به انجام آن نیستند – بلکه به این دلیل که ادعا می‌کند می‌تواند این کار را با فضاپیماهای بسیار بزرگ‌تر انجام دهد.

“آرتور داوویان” مهندس هوافضا از دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس و محقق اصلی این طرح مفهومی گفت: «این پیشنهاد یک معماری پیشرانه‌ی جدید را برای انتقال سریع محموله‌های سنگین (1 تن و بیشتر) در منظومه شمسی و به محیط میان‌ستاره‌ای بررسی می‌کند.»

مفهوم “پرتو گلوله‌” تا حدی از طرح ابتکاری Breakthrough Starshot الهام گرفته که بر روی یک سیستم رانش «بادبان نوری» کار می‌کند. یک کاوشگر کوچک به کمک میلیون‌ها لیزر به طور نظری می‌تواند تنها در طی ۲۰ سال به سمت پروکسیما قنطورس در همسایگی ما حرکت کند.

پیشنهاد جدید با ایده‌ی مشابهی شروع می‌شود – به جای انفجار یک موشک، سوخت را به سمت موشک پرتاب کنید – اما این ایده به چگونگی جابجایی اجسام بزرگتر می‌پردازد. به هرحال، اگر بخواهیم روزی سیاره‌های خارج از منظومه شمسی را کاوش کنیم یا خودمان کلونی تشکیل دهیم، لزوماً یک کاوشگر کوچک آن چیزی نیست که ما به آن نیاز داریم.

سیستم پیشرانه مفهومی به دو فضاپیما نیاز دارد – یکی که به سمت فضای میان‌ستاره‌ای حرکت می‌کند و دیگری که به مدار زمین می‌رود. فضاپیمایی که به دور زمین می‌چرخد، پرتویی از ذرات ریزمیکروسکوپی را به سمت فضاپیمای میان‌ستاره‌ای پرتاب می‌کند. این ذرات توسط لیزر گرم می‌شوند و این کار باعث می‌شود بخشی از آنها به پلاسما ذوب شوند و به گلوله‌ها سرعت می‌بخشند، فرآیندی که به عنوان “فرسایش لیزری” شناخته می‌شود.

این گلوله‌ها می‌توانند به سرعت 120 کیلومتر بر ثانیه برسند و یا به بادبان فضاپیمای میان‌ستاره‌ای برخورد کنند یا آهنربای درون آن را دفع کنند و به حرکت فضاپیما در سرعت‌های بسیار بالا کمک نمایند. نتیجۀ این کار به فضاپیما کمک می‌کند تا از هلیوسفر (حبابی که منظومه شمسی را احاطه کرده) خارج شود.

“داوویان” می‌گوید: «با پرتو گلوله‌ می‌توان در کمتر از یک سال به سیارات بیرونی منظومه شمسی، در حدود 3 سال به ۱۰۰ واحد نجومی و در حدود ۱۵ سال به لنزگرانش خورشیدی در فاصۀ ۵۰۰ واحد نجومی دست یافت.» واحد نجومی(AU) تقریباً به اندازۀ فاصله‌ی بین زمین و خورشید است و حدود 150 میلیون کیلومتر را نشان می‌دهد.

35 سال طول کشید تا کاوشگر ویجر 1 در سال 2012 به فضای میان‌ستاره‌ای در فاصله‌ی تقریبی 122 واحد نجومی برسد. طبق پیش‌بینی‌های فعلی، یک فضاپیمای پرتو گلوله با وزن 1 تن می‌تواند همین کار را در کمتر از 5 سال انجام دهد.

“داوویان” در ماه فوریه به “مت ویلیامز” از Universe Today توضیح داد که تیم او به جای استفاده از لیزر مانند سایر پروژه‌های بادبانی، رویکرد گلوله را در پیش گرفته، زیرا گلوله‌ها را می‌توان با لیزرهای نسبتاً کم‌توان به حرکت در آورد. در پیش‌بینی‌های فعلی آنها فقط می‌توان از یک پرتو لیزر 10 مگاواتی استفاده کرد.

“داوویان” افزود: «برخلاف پرتو لیزر، گلوله‌ها به سرعت از هم دور نمی‌شوند و به ما اجازه می‌دهند فضاپیمای سنگین‌تری را شتاب دهیم.» گلوله‌ها که بسیار سنگین‌تر از فوتون هستند، تکانه‌ی بیشتری را حمل می‌کنند و می‌توانند نیروی بیشتری را به فضاپیما منتقل کنند.»

البته همه‌ی اینها در حال حاضر حدس و گمان محض است. اما فاز اول کمک هزینه‌ی مفاهیم نوآورانه و پیشرفته‌ی ناسا(NIAC) کمک بزرگی به ما خواهد کرد. این پروژه یکی از 14 پروژه‌ای بود که در این مرحله‌ی اولیه تامین مالی شد و گام بعدی اثبات مفهوم با استفاده از آزمایش‌ها خواهد بود.

“داوویان” می‌گوید: «در فاز اول، امکان‌سنجی مفهوم پیشرانه‌ی پیشنهادی را با انجام مدل‌سازی دقیق از زیرسیستم‌های مختلف معماریِ پیشرانه‌ی پیشنهادی و با انجام مطالعات تجربی مفهومی اثبات می‌کنیم.»

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com