توانایی یک بادبان نوری در رسیدن به آلفا قنطورس ظرف ۲۰ سال

توانایی یک بادبان نوری در رسیدن به آلفا قنطورس ظرف ۲۰ سال

پژوهشگران می گویند، یک بادبان خورشیدی با بهره گیری از میلیونها لیزر می تواند ظرف 20 سال به ستاره ˮآلفا قنطورسˮ برسد.


به گزارش گردو دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، اکتشافات میان ستاره ای، حداقل در معنای مجازی خود ممکنست چندان از ما فاصله نداشته باشد، چونکه پروژه تحقیقاتی بین المللی "پیشرفت استارشات"(Breakthrough Starshot) بروزرسانی برنامه های خودرا برای ارسال کاوشگر به ستاره دوتایی "آلفا قنطورس" که نزدیک ترین منظومه ستاره ای در همسایگی ما است، ارائه کرده است.
بیانیه مطبوعاتی دانشگاه ملی استرالیا(ANU) توضیح می دهد که پیش از رسیدن به این ستاره، باید نوع جدیدی از سیستم رانش فضاپیما را توسعه داد و آزمایش کرد که از بادبان نوری و مجموعه ای از پرتوهای لیزر برای رسیدن به سرعت های بسیار زیاد مورد نیاز برای سفر میان ستاره ای که به طول عمر ما قد بدهد، استفاده می نماید.


سفری ۴۰ تریلیون کیلومتری در فضا
فضاپیمای فوق سبک "استارشات"(Starshot) برای رسیدن به "آلفا قنطورس" باید چهار سال نوری را طی نماید. به بیان دیگر، نزدیک ترین منظومه ستاره ای در همسایگی ما در فاصله ۴۰ تریلیون کیلومتری از زمین قرار دارد.
برای مقایسه باید اظهار داشت که سریع ترین و مطمئن ترین فناوری امروزی ما برای سفرهای فضایی دوربرد، پیشران یونی است که ماموریت "دارت"(DART) ناسا را ​​با سرعت ۲۴ هزار کیلومتر در ساعت به یک سیارک می رساند. با این وجود، بگفته ناسا با یک رانشگر یونی حدود ۱۸ هزار سال یا تقریباً ۲۷۰۰ نسل انسان طول می کشد تا به "آلفا قنطورس" برسیم.
اما تیم پژوهشگران "استارشات" معتقد می باشد که این فضاپیما با کمک لیزرهای مستقر روی زمین می تواند به سرعت های بی سابقه ای برسد و به آن اجازه می دهد تا مسافت موجود تا "آلفا قنطورس" را تنها ظرف ۲۰ سال طی نماید. اگر این فضاپیما به مقصد برسد، نخستین تصاویر گرفته شده از یک منظومه خورشیدی دیگر را ارسال خواهدنمود و به سیارات دوردستی که ممکنست شبیه زمین باشند، پنجره ای باورنکردنی باز می کند.
"آلفا قِنطورِس "(Alpha Centauri) نام ستاره ای در صورت فلکی "قنطورس" است. "آلفا قنطورس" یک ستاره دوتایی است که به همراه کوتوله سرخ "پروکسیما قنطورس" یا "آلفا قنطورس سی" که خیلی کم نورتر است، یک سامانه سه گانه را تشکیل می دهد. این سامانه از همه ستاره ها به منظومه خورشیدی ما نزدیک تر است و با چشم غیرمسلح بصورت چهارمین ستاره درخشان آسمان شب دیده می شود. احتمال می رود که "پروکسیما قنطورس" توسط میدان گرانشی دو ستاره دیگر محدود شده باشد.
فاصله "آلفا قنطورس" از خورشید ۴.۳۷ سال نوری است. شعاع "آلفا قنطورس اِی" ۲۳ درصد از خورشید بیشتر است و چگالی آن نیز ۱۰ درصد بیشتر از خورشید ما است. ستاره دوتایی "آلفا قنطورس" از دو ستاره A و B تشکیل شده که حدوداً هر ۸۰ سال یک دفعه گرد مدار خود می گردند.
پژوهشگران استرالیایی در یک مقاله تحقیقاتی جدید، مفهوم خودرا برای سفر به "آلفا قنطورس" در قالب یک پیشنهاد عملی تشریح کردند. این تیم درحال توسعه یک کاوشگر کوچک با یک بادبان خورشیدی یا نوری است که ازطریق یک آرایه لیزری قدرتمند از زمین تغذیه می شود. این آرایه لیزری میلیونها پرتو را در طول این سفر میان ستاره ای روی بادبان نوری متمرکز می کند و به آن اجازه می دهد به سرعت های باورنکردنی برسد.
دکتر "باندوتونگا" از مرکز اخترفیزیک گرانشی دانشکاه ملی استرالیا توضیح می دهد: برای پوشش فواصل وسیع بین "آلفا قنطورس" و منظومه شمسی خودمان، باید با دید باز فکر نماییم و راهی جدید برای سفر فضایی میان ستاره ای بسازیم.
وی ادامه داد: این بادبان نوری بعد از پرواز در خلاء فضا ظرف ۲۰ سال به مقصد می رسد و در طول پرواز خود، تصاویر و سنجش های علمی مختلفی را ثبت خواهدنمود که آنها را به زمین مخابره خواهدنمود.


پرواز فضایی میان ستاره ای با ۱۰۰ میلیون لیزر
تیم های توسعه پروژه "استارشات" و دانشگاه ملی استرالیا برای توسعه فضاپیمای خود به پیشرفت در چندین فناوری کلیدی متکی هستند. بعنوان مثال، بادبان های نوری بتازگی بعنوان یک شکل مناسب از سفر فضایی به اثبات رسیده اند. در سال ۲۰۱۹ پروژه ای با الهام از "کارل ساگان" به نام "لایت سل ۲"(LightSail ۲) توانست با موفقیت مسیر مداری خودرا به دور زمین با بهره گیری از یک بادبان نوری یا بادبان خورشیدی که توسط فوتون های خورشید به حرکت در می آید، به اندازه ۳.۲ کیلومتر بالا ببرد.
کارل ساگان در دهه ۱۹۷۰ از یک بادبان صحبت کرد که می تواند با بازتاباندن نور خورشید، نیروی لازم برای حرکت یک فضاپیما را تامین کند و الان میراث او ممکنست هفته آتی راهی فضا شود. "کارل ساگان" در دهه ۱۹۷۰ از توانایی بادبان خورشیدی در برنامه های تلویزیونی و کتاب هایش صحبت می کرد.
البته که کلمه بادبان وجود هوا و وزش باد را در ذهن تداعی می کند اما از آنجا که در خلاء فضا هیچ مولکول هوا برای به حرکت درآوردن این بادبان وجود ندارد، در عوض از فوتون های نور خورشید برای حرکت خود استفاده می نماید. از لحاظ تئوری، فشار مستمر فوتون ها می تواند یک فضاپیما را به حرکت درآورد. این پروسه آهسته تر از فرآیندهای شیمیایی خواهد بود، بااینکه که نیازی به حمل مقدار زیادی سوخت نیست. استفاده از یک بادبان به اندازه یک رینگ بوکس می تواند یک فضاپیمای بزرگ را در فضا هدایت کند.
بادبان خورشیدی(Solar sail) که از آن با عنوان های بادبان نوری یا بادبان فوتونی نیز یاد می شود، روشی پیشنهادی برای پیشرانش فضاپیما با بهره گیری از فشار تابش اعمال شده بر روی آینه هایی عظیم است. بادبان کشتی یک مثال کاربردی است. نیروی اعمال شده توسط نور بر روی آینه ها، مشابه بادبانی است که به وسیله باد به وزش درآمده باشد.
از پرتوهای لیزر پرانرژی می شود بعنوان منبع جایگزین برای اعمال نیرویی بیشتر از آنچه که نور خورشید می تواند فراهم آورد، استفاده کرد، مفهومی که با عنوان کشتیرانی پرتویی(beam sailing) شناخته می شود.
با این وجود، چالش اصلی در قالب پیشنهاد استقرار و تاباندن پرتوهای لیزر خواهد بود که باید میلیونها لیزر را برای کار بصورت هماهنگ تنظیم کند. دکتر "وارد" از دانشکده فیزیک تحقیقاتی دانشگاه ملی استرالیا می گوید: برنامه "استارشات" مجموع توان نوری مورد نیاز را حدود ۱۰۰ گیگاوات تخمین می زند که حدود ۱۰۰ برابر ظرفیت بزرگ ترین باتری امروزی جهان است. برای دستیابی به این هدف، ما تعداد لیزرهای مورد نیاز را تقریباً ۱۰۰ میلیون تخمین می زنیم.
پژوهشگران به جهت اینکه این لیزرها در طول سفر "استارشات" دقیقاً به سمت این بادبان نوری نشانه بگیرند، استفاده از یک ماهواره "راهنمای لیزر" در مدار زمین را پیشنهاد می دهد که همانطور که از نامش پیداست، بعنوان راهنما و هدایت کننده عمل می کند و اطمینان حاصل می کند که کل پرتوهای لیزر به مختصات درست نشانه بروند. این ماهواره در کنار الگوریتمی که برای تصحیح نور لیزرها طراحی شده است، به تصحیح اعوجاج حاصل از حرکت در اتمسفر زمین کمک خواهدنمود.
بگفته دکتر "باندوتونگا"، گام بعدی شروع آزمایش تعدادی از اساسی ترین خاصیت های این فناوری در یک محیط آزمایشگاهی کنترل شده است که شامل مفاهیم ترکیب پرتوهای لیزر برای ایجاد آرایه های بزرگتر و الگوریتم های تصحیح اعوجاج اتمسفری است.
تیم دانشگاه ملی استرالیا همین طور بر این واقعیت تاکید می کند که این پروژه یک همکاری جهانی است و این تیم تنها روی یکی از چندین جنبه از این پروژه جاه طلبانه کار می کند.
پروژه "پیشرفت استارشات"(Breakthrough Starshot) یکی از بخش های برنامه "ابتکارات پیشرفت"(Breakthrough Initiatives) شامل مجموعه ای از برنامه های علمی و فناوری است که توسط "یوری میلنر" تأسیس شد و برای جستجوی حیات در خارج از منظومه شمسی طراحی شده است.
اگر این بادبان نوری به واقعیت تبدیل گردد، می تواند با رسیدن به سیاره های اطراف دومین ستاره نزدیک ما یعنی "آلفا قنطورس" در طول عمر انسان، به سفر میان ستاره ای برسد.



1400/09/19
13:46:06
5.0 / 5
447
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۴ بعلاوه ۳