يمكن أن يكون الإبحار إلى النجوم على مقياس عمر الإنسان مسألة اختيار النوع المناسب من الرياح.
توصل باحثون من جامعة ماكجيل في كندا ومؤسسة تاو زيرو في الولايات المتحدة إلى طريقة جديدة لاجتياز المسافات غير العادية للفضاء بين النجوم ، باستخدام الكثير من لا شيء واندفاعة من إلهام الطيور البحرية.
يستخدم أحد الحلول الواعدة للسفر عبر الفضاء حتى الآن طيف ضوء النجوم من الشمس. على الرغم من أن تأثيرها ضئيل ، إلا أن أعدادها وسرعاتها العالية تجعل الفوتونات مصدرًا مثيرًا للطاقة لتجميع السرعة العالية اللازمة لعبور سنوات ضوئية من الفراغ في وقت قصير.
الابتكارات في تكنولوجيا الشراع الشمسي لها تقدمت بشكل كبير على مر السنين ، مع النماذج المراد اختبارها في البيئات القاسية لنظامنا الشمسي الداخلي.
على الرغم من أن الأشرعة الشمسية وظيفية ، إلا أنها تشترك في شيء واحد: الشراع نفسه. يجب أن تمتد الأشرعة الشمسية على مدى عدة أمتار لالتقاط الفوتونات اللازمة لدفع الآلة.
يحتاجون أيضًا إلى الشكل والمادة المناسبين لتحويل الزخم الصغير لكل فوتون إلى حركة. وعليهم توزيع الحرارة بشكل جيد بما يكفي لعدم الالتواء والكسر.
انها ليست مجرد لغز علم المواد. كل هذه المتطلبات تضيف الجزء الأكبر. حتى باستخدام أخف المواد المعروفة ، فإن أسرع السرعات التي يمكن أن نحققها باستخدام الإشعاع المنبعث من شمسنا ستكون ما يزيد قليلاً عن 2٪ سرعة الضوء ، مما يعني أن الرحلة إلى أقرب نجم ستستغرق عدة قرون أخرى.
وغني عن القول أن الإبحار إلى النجوم سيكون أسهل بكثير إذا تمكنا من التخلص من جزء الأشرعة.
لحسن الحظ ، هناك نوع آخر من العواصف تهب من سطح الشمس ، هذا النوع ليس مصنوعًا من الفوتونات ولكن من بلازما الأيونات التي ضربها الهيجان. المفاجئة وفرقعة المجالات المغناطيسية للشمس.
على الرغم من وجود عدد أقل بكثير من الإلكترونات والبروتونات عالية السرعة من الشمس مقارنة بالفوتونات ، إلا أن كتلها المشحونة أقوى.
قد تكون هذه الجسيمات مشكلة بشكل عام للأشرعة النموذجية ، حيث تنقل شحناتها إلى سطح المادة مثل الكهرباء الساكنة على سترة من الصوف في الشتاء ، مما يؤدي إلى سحب وتغيير شكل الشراع.
ومع ذلك ، وكما يعلم أي شخص حاول تجميع قطبي المغناطيس معًا ، فإن المجال الكهرومغناطيسي يمكن أن يوفر المقاومة دون الحاجة إلى سطح صلب كبير.
وداعا حتى المواد اللامعة ، ومرحبا موصل فائق. نظريًا ، يمكن لكابل يبلغ طوله بضعة أمتار أن ينتج حقلاً كبيرًا بما يكفي لتحويل الرياح المشحونة عن الشمس بمقياس يتراوح من عشرات إلى مئات الكيلومترات.
سيعمل النظام بشكل أشبه بمظلة مغناطيسية ، يقودها تيار من الجسيمات تتحرك بسرعة تقترب من 700 كيلومتر (حوالي 430 ميلاً) في الثانية ، أو أقل بقليل من ربع في المائة من سرعة الضوء.
هذا ليس سيئا ، ولكن كما تعلم الطيور مثل طائر القطرسالرياح لا تحدد حدود السرعة عندما يتعلق الأمر بالطيران عالياً.
من خلال الدخول والخروج من الكتل الهوائية التي تتحرك بسرعات مختلفة ، يمكن للطيور البحرية التقاط الطاقة من الرياح المعاكسة ، باستخدام ما يسمى رحلة ديناميكية تلتقط السرعة قبل استئناف مسارها الأصلي.
باستخدام خدعة مماثلة في “الرياح المعاكسة” لصدمة الإنهاء – منطقة مضطربة الرياح النجمية المتناقضة التي يستخدمها علماء الفلك لتحديد حافة نظامنا الشمسي – يمكن أن يتجاوز الشراع المغناطيسي سرعات الرياح الشمسية ، مما يجعله في متناول الأشرعة الشمسية بناءً على الإشعاع فقط.
في حين أن التكنولوجيا قد لا تبدو في البداية أسرع بكثير من طريقة الشراع الشمسي “التقليدية” ، فإن الأشكال الأخرى من الاضطراب على أطراف الفضاء بين النجوم يمكن أن توفر دفعة أكبر.
حتى بدون دفعة طفيفة من الارتفاع الديناميكي ، يمكن للتكنولوجيا المعتمدة على البلازما أن تضع الأقمار الصناعية المكعبة حولها كوكب المشتري في شهور وليس سنوات.
كما هو الحال في أيام الإبحار القديمة ، هناك العديد من الطرق للاستفادة من التيارات التي تتدفق عبر الفضاء الشاسع.
ومع ذلك ، فإن الطيور البحرية تبين لنا الطريق.
تم نشر هذا البحث في الحدود في تقنيات الفضاء.
