الفضاء

سيكون "محرك هالو" قادرًا على تسريع المركبة الفضائية تقريبًا بسرعة الضوء

مرة أخرى في عام 2016 ، عالم الفيزياء ستيفن هوكينغ والمليارديركشف يوري ميلنر عن خطة للسفر إلى النجوم. مشروع ما يسمى Breakthrough Starshot هو برنامج قيمته 100 مليون دولار لتطوير وإظهار التقنيات اللازمة لزيارة أقرب نظام نجوم. الأهداف المحتملة تشمل Proxima Centauri ، وهو نظام يقع على بعد حوالي أربع سنوات ضوئية ، مع العديد من الكواكب الخارجية ، أحدها يشبه الأرض.

مشروع اختراق نجوم

كانت خطة هوكينج وميلنر هي:قم ببناء آلاف المركبات الفضائية الصغيرة الحجم التي تستخدم الرقاقة الدقيقة واستخدام الضوء لتسريعها إلى السرعة النسبية - أي بالقرب من سرعة الضوء. يزيد الأسطول الكبير من فرص وصول واحد منهم على الأقل بأمان. يتم إرفاق كل "رقاقة نجوم" بإبحار خفيف بحجم ملعب تنس الريشة ، ثم يتم تشعيعه بأشعة الليزر القوية للغاية القائمة على الأرض.

حركة الليزر لديها العديد من المزايا. الشيء الأكثر أهمية هو أن المركبة الفضائية لا تحتاج إلى أي وقود ، وبالتالي يجب ألا تأخذ وزنًا إضافيًا معها. أيضًا ، بمساعدة تسارع الشراع الضوئي ، يمكنك تسريع السفينة حتى 20٪ من سرعة الضوء. في هذا السيناريو ، سيصل الأسطول إلى Proxima Centauri في أقل من 30 عامًا.

ستكون أشعة الليزر القوية للغاية اللازمة لمثل هذه المهمة صعبة ومكلفة للغاية في التطور. وُلد سؤال واضح: هل هناك طريقة أخرى لتحقيق السرعات النسبية؟

اليوم لدينا نوع من الإجابة ، شكراعمل ديفيد كيبينغ ، عالم فلك من جامعة كولومبيا في نيويورك. توصل Kipping إلى شكل جديد من مقلاع الجاذبية ، وهو نفس التكنولوجيا التي استخدمتها ناسا لإرسالها ، على سبيل المثال ، إلى سفينة الفضاء غاليليو إلى كوكب المشتري. والفكرة هي تسريع المركبة الفضائية ، وإرسالها بجانب جسم ضخم مثل كوكب. وبالتالي ، سوف تأخذ المركبة الفضائية بعيدا جزء من سرعة الكوكب ، وتسريع بمساعدتها.

المقلاع الجاذبية تعمل كبيرة لهيئات ضخمة. في الستينيات ، حسب الفيزيائي فريمان دايسون أن الثقب الأسود يمكن أن يسرع مركبة فضائية إلى السرعات النسبية. لكن القوى الموجودة على مركبة فضائية تقترب من مثل هذا الجسم ستدمره على الأرجح.

لذلك ، عرضت Kipping بديلا ذكيا. فكرته هي توجيه الفوتونات حول الثقب الأسود ثم استخدام الطاقة الإضافية التي يتلقونها لتسريع تبحر الضوء. يقول كيبينغ: "تنتقل الطاقة الحركية لثقب أسود إلى شعاع الضوء كإزاحة زرقاء ، وعند العودة ، لا تسرع الفوتونات في مركبة الفضاء فحسب ، بل تضيف إليها أيضًا طاقة".

تعتمد هذه العملية على حقل جاذبية قوي للغاية حول ثقب أسود. نظرًا لأن الفوتونات لها كتلة صغيرة ولكن لا تزال مريحة ، فإن هذا الحقل قادر على حجز الضوء في مدار دائري.

ويستند عمل Kipping على مختلف قليلاالمدار ، توجيه الفوتونات التي تنبعث من المركبة الفضائية ، حول الثقب الأسود والظهر - نوع من بوميرانج المدار. أثناء السفر ، ستتلقى الفوتونات الموجودة على ذراع الرافعة طاقة حركية من حركة الثقب الأسود.

هذه هي الطاقة التي يمكن أن تسرع الكونيةسفينة مجهزة الشراع ضوء المقابلة. Kipping يدعو فكرته "محرك هالة". ينقل محرك هالة الطاقة الحركية لثقب أسود متحرك إلى مركبة فضائية باستخدام الجاذبية. في هذه الحالة ، لا تستهلك المركبة الفضائية أيًا من الوقود الخاص بها في هذه العملية.

لأن محرك هالة يستخدم الحركةالثقب الأسود ، يتم تطبيقه بشكل أفضل على الأنظمة الثنائية التي تدور فيها الثقب الأسود حول كائن آخر. ثم تحصل الفوتونات على الطاقة من حركة الثقب الأسود عند النقاط المقابلة في مدارها.

ومثل هذا المحرك يجب أن تعمل مع أي كتلة ،وهو أقل بكثير من كتلة الثقب الأسود. يقول كيبينغ إن آليات حجم الكوكب ممكنة معه. وهكذا ، يمكن للحضارة المتطورة أن تنتقل بسرعات نسبية من جزء من المجرة إلى أخرى ، تقفز من نظام ثنائي من الثقوب السوداء إلى آخر. "يمكن أن تستخدم الحضارة المتقدمة مفهوم الشراع الخفيف لتحقيق سرعات نسبية وحركة فعالة للغاية" ، كما يقول.

نفس الآلية يمكن أن تبطئ أيضاسفينة الفضاء. لذا فإن هذه الحضارة المتقدمة ستبحث على الأرجح عن أزواج من الأنظمة الثنائية ذات الثقوب السوداء التي ستعمل كمسرعات ومخففات.

يحتوي درب التبانة على حوالي 10 ملياراتأنظمة الثقب الأسود الثنائي. لكن Kipping يشير إلى أنه من المرجح أن يكون هناك عدد محدود فقط من المسارات التي تربط بينها ، لذلك من المحتمل أن تكون هذه الطرق السريعة بين النجوم ذات قيمة كبيرة.

بالطبع ، التكنولوجيا اللازمة لاستخدام هذا المفهوم حاليًا بعيد عن متناول البشرية. لكن يجب أن يكون علماء الفلك قادرين على معرفة مواقع أفضل الطرق السريعة للنجوم ، وكذلك البحث عن توقيعات تقنية للحضارات التي يمكنها استغلالها.

حسنا ، ربما في يوم من الأيام يمكننا ركوبهم. هل تركب؟ أخبرنا في محادثتنا في Telegram.