به گزارش سایت خبری ساعد نیوز به نقل از فرادید، اگر قرار باشد بشر در زمینه های فضایی به نتایج مطلوب تری دست پیدا کند، باید محدودیت سرعت را کنار بزند. اَدم هادازی به دنبال این است که ببیند چه زمانی رکورد سرعت شکسته می شود.
ذهن ما انسان ها همواره درگیر مسئله سرعت بوده است. قرن ها پیش، انسان به دنبال افزایش سرعت خود بود تا بتواند از دست حیوانات درنده سریع تر فرار کند. اما حالا شرایط فرق کرده است. در چند ماه اخیر شنیده شد که چند دانشجوی آلمانی توانستند رکورد سرعت خودروهای الکتریکی را جابجا کنند. از طرفی دیگر هم نیروی هوایی ایالات متحده، جت های مافوق صوتی را طراح کرده که می توانند پنج برابر سرعت صوت حرکت کنند؛ سرعتی معادل 6100 کیلومتر بر ساعت.
در این جت ها هیچ انسانی نخواهد بود. البته این بدان معنا نیست که انسان نمی تواند در چنین سرعتی پرواز کند. در واقع انسان تاکنون چندین بار موفق شده تا سرعت های بالا را امتحان کند. اما آیا بدن ما برای سرعت های بالا محدودیتی دارد؟
رکورد سرعت
رکورد کنونی سرعت در دست سه فضانوردی است که با هم ماموریت آپولو 10 را انجام دادند. این سه فضانورد 46 سال قبل یعنی در سال 1969 به سرعت 39.897 کیلومتر بر ساعت نسبت با سیاره زمین رسیدند. جیم برِی یکی از اعضای شرکت هوافضایی لاکهید مارتین می گوید: «صد سال پیش، بشر فکرش را هم نمی کرد که به سرعت 40 هزار کیلومتری در فضا برسد.»
اما ما می توانیم دوباره به آن رکورد و حتی بیشتر از آن دست پیدا کنیم. برِی برای ناسا کار می کند و قرار از در پروژه ی آتی خود آن رکورد 46 ساله را بشکانند. فضاپیما اوریون جزو آخرین فضاپیماهای ناسا است و قرار است در ماموریت سال 2021 خود به مریخ هم سفر کند. طراحان اوریون در حال حاضر به شکلی برنامه ریزی کرده اند که سرعت آن تا 32 هزار کیلومتر بر ساعت برسد. اما تنها با تکیه بر ساختار اوریون می توان رکورد آپولو 10 را زد.
اما حتی فضاپیمای اوریون هم برای نشان دادن قدرت سرعت بشر طراحی نشده است. بری می گوید: «ما عملا هیچ محدودیت سرعتی نداریم، جز سرعت نور.» سرعت نور به یک میلیارد کیلومتر بر ساعت می رسد. آیا ما می توانیم فاصله رکورد 40 هزار کیلومتری تا آن را پر کنیم؟
آیا می توانیم؟
خوشبختانه سرعت از نظر فیزیکی برای ما مشکل ساز نیست. مادامی که سرعت نسبتا ثابت و در یک جهت باشد، ما می توانیم آن را همراهی کنیم. انسان، در تئوری، می تواند تا نزدیکی «محدودیت سرعت کیهانی» یعنی سرعت نور سفر کند. اما حتی اگر ما از نظر تجهیزات نیز بتوانیم به سرعت های بالا دست پیدا کنیم، آیا می توان با خطرات احتمالی آن کنار بیایم؟ حال اگر پا را از سرعت نور فراتر بگذاریم، آیا باز هم می توانیم خطرات آن را می توانیم بپذیریم؟
مشکلی به نام نیروی گرانش!
بشر می تواند به سرعت 40 هزار کیلومتر بر ساعت برسد و از آن سرعت مدام بالاتر یا پایین تر رود. اما تغییر سریع سرعت می تواند برای ارگانیسم انسان مهلک باشد. اگر از سرعت های بسیار بالا به یکباره به سرعت صفر برسیم، چه پیش خواهد آمد؟ دلیل آن چیست؟ یکی از ویژگی های هستی «اینرسی» یا همان «لختی» است. اینرسی خاصیتی از یک جسم است که در برابر تغییر سرعت یا جهت حرکت جسم مقاومت می کند. مفهوم اینرسی قانون اول نیوتون نیز آمده است: «قانون اول نیوتن می گوید هرگاه شی با سرعت ثابت در حال حرکت باشد مادامی که نیروی خارجی به آن وارد نشود به حرکت خود ادامه خواهد داد.» بری می گوید: «سرعت ثابت برای بدن انسان مشکل آفرین نیست. ما باید نگران تاثیر افزایش سرعت بر بدن باشیم.
حدود یک قرن پیش و همزمان با اختراع هواپیما، علائم عجیبی در خلبان ها دیده شد. از دست رفتن موقتی بینایی، سنگینی و بی وزنی از جمله این مارد بود. عامل اصلی آن نیز نیروی گرانش بود. آزمایش های این چنینی که در حالت عمودی بدن (هر دو حالت: از سر تا پا و از پا تا سر)، انجام می شود نیز نتایج عجیبی را به همراه داشته است. تارگی چشم و اختلال در بینایی، بی هوش کامل و حتی احتمال سکته نیز وجود دارد و مشخص نیست که در سرعت و شرایط دیگر چه اتفاقاتی خواهد افتاد.
یک انسان معمولی می تواند تا حدی نیروی گرانشی را تحمل کند. خلبان ها با کمک لباس ها و آموزش های ویژه نیز می توانند حد بیشتری را کمک کند. انسان می توان به صورت موقت نیروهای گرانشی بالاتر را نیز تجربه کند، اما تعداد کسانی که می توانند نیروی گرانشی بالاتر را برای مدت بیشتری تحمل کنند انگشت شمار است. کاپیتان اِلی بیدینگ جی.آر. توانست در سال 1958 نیروی گرانشی 82.6 را برای یک دهم ثانیه تحمل کند. او هوشیاری خود را از دست داد، اما تنها جای چند کبودی بر روی بدن ماند.
در فضا وضعیت چگونه است؟
فضانوردان نیز بسته به فضاپیمای خود، نیروی گرانشی بیشتری را تجربه کرده است. آن ها هنگام برخاستن فضاپیما و هنگام ورود مجدد به جو، نیرویی معادل سه تا هشت نیروی گرانشی را تجربه می کنند. از طرفی دیگر، بیشتر نیروی گرانشی از جلو به سمت پشت بدن وارد می شود و به لطف تجهیزات جدید، شرایط خیلی بهتر شده است. احساس فضانوردی که با سرعت حدودی 16 هزار کلیومتر بر ساعت در فضا در حرکت است، با احساس یک مسافر هواپیمای بازرگانی تقریبا مشابه است.
اگر نیروهای گرانشی برای سفرهای طولانی مدت اوریون مشکل زا نباشد، سنگ های کوچک فضایی مشکل زا خواهند بود. سرعت این خرده سنگ ها می تواند تا 300 هزار کیلومتر بر ساعت برسد و قدرت نفوذ بالایی هم خواهد داشت. دانشمندان برای حفاظت از فضاپیمای ارویون و فضانوردان آن از یک لایه محافظتی به ضخامت 18 تا 30 سانتی متر استفاده کرده اند. آن ها علاوه بر لایه محافظتی، از تجهیزات حفاظتی هوشمندی هم استفاده کرده اند. بری می گوید: «ما باید برای هر خرده سنگ برنامه ای داشته باشیم.»
تامین غذای فضانوردان، مشکلات روانی و همچنین آثار پرتوها بر بدن از جمله مشکلات سفرهای طولانی مدت فضایی است. اما سرعت بالاتر می تواند حل این مشکلات را تا حدی حل کند.
نسل بعدی سفرهای فضایی
بی شک سرعت بالاتر مشکلاتی را نیز به همراه دارد. سیستم های پیش رانشِ قدیمی نمی توانند سرعت های بالاتر را تضمین کنند. بری می گوید: «خوشبختانه ما توانستیم سیستم های پیش رانش جدیدتری را طراحی کنیم که می توانند در سرعت های بالاتر نیز کارایی داشته باشند، اما باید منتظر انقلابی در سیستم های پیش رانش باشد.»
اریک دیویس پژوهشگر برنامه پیش رانشیِ ناسا بوده است. این پروژه شش سال به طول انجامید و در سال 2002 نیز به پایان رسید. او سه شیوه اصلی رسیدن به این سرعت های بسیار بالاتر را در سه مورد خلاصه می کند: شکاف، هم جوشی و نابودی پادماده.
روش اول جداسازی اتم ها است، مانند کاری که در راکتورهای هسته ای صورت می گیرد. روش دوم نیز هم جوشی است که در آن، اتم ها با هم ترکیب شده و اتم سنگین تری را می سازند. انرژی خورشید نیز از طریق همین فعل و انفعالات تامین می شود، اما بشر فعلا به آن دسترسی ندارد.
روش سوم اما به نظر بهترین گزینه است. وقتی دو ماده به هم نزدیک می شوند، آن ها یکدیگر را از بین برده و انرژی به جای می ماند. امروزه تکنولوژی کافی برای تولید و نگهداری آن نیز وجود دارد، اما باید اذعان داشت که تولید پادماده در اندازه کافی نیازمند تجهیزات نسل جدید است که خود چالشی بزرگ است.
در نهایت اما با کمک موتورهای با سوخت پادماده می توانیم در طول ماه ها و سال های به سرعت های بیشتر و بیشتری برسیم و فضانوردان را از گزند نیروهای گرانشی در امان نگاه داریم. اما سرعت های بسیار بالا ناگزیر بر روی بدن تاثیراتی هم دارد. البته برای مشکلات احتمالی نیز راه حل های مطرح شده است. اما برخی معتقدند که تا زمانی که تن به آب نزده ایم، نباید نگران غرق شدن باشیم.
سریع تر از نور؟
حتی اگر فرض کنیم که شنا کردن را هم همین حالا خوب یاد بگیریم، اما آیا ما خواهیم توانست فضازمان را کاوش کنیم. بیاید کمی ابعاد دیدمان را گسترش دهیم: آیا خواهیم توانست پا را از سرعت نور نیز فراتر بگذاریم؟
حرکت مافوق نور یک سامانه پیشرانشی است که در فیلم ها و کتاب های علمی - تخیلی از جمله فیلم «پیشتازان فضا» مطرح شده است. یک فضاپیما با استفاده از این سامانه می تواند «وارپ» کند و به سرعت های فراتر از نور برسد. اما آیا این کار شدنی است؟ این مفهوم به فرمی از ماده نیاز دارد که جرم آن منفی است.
دیویس می گوید: «از نظر فیزیکی هیچ محدودیتی برای وجود جرم منفی وجود ندارد. اما مشکل اینجا است که هیچ نمونه ای از آن تاکنون دیده نشده و ما هم در طبیعت چنین چیزی را مشاهده نکرده ایم.» در مقاله ای که سال 2012 توسط محققان دانشگاه سیدنی منتشر شده نیز آمده است که «حباب وارپ» به انرژی زیادی نیاز دارد و به احتمال فراوان با ذرات کیهانی نیز تعامل خواهد داشت. بنابراین ذراتی می توانند وارد آن شوند و فضاپیما را پر از پرتو کنند.
محدودیت سرعت؟
آیا ما به خاطر محدودیت های بیولوژیکی مان باید کمتر از سرعت نور حرکت کنیم؟ پاسخ این سوال نه تنها فقط برای ثبت رکوردی جدید نیاز است، بلکه ما برای سفرهای بین ستاره ای نیز به آن نیاز داریم. با کمک تجهیزات و آزمایش های جدید این مهم دست یافتنی است و تنها باید منتظر ماموریت های آتی ناسا بود.
آزمایش خیره کننده فشار 9جی روی خلبان هواپیما + فیلم
