دنباله دار سواری رایگان راه کاری برای گردش روی اجرام کوچک آسمان

توضیح زیر عکس:این تصویر گرافیکی دنباله دار سواری رایگان را نشان می دهد. ایده ای برای سفر بین سیارک ها و دنباله دارها به وسیله سیستم طناب و نیزه.

سواری گرفتن یک فضا پیما بر روی یک جرم سماوی منظومه شمسی و انتقالش به جرم دیگر کار آسانی نیست. باید فرود امن و بی خطر آن را برآورد کرد و بعد در راه خود به سمت مقصد بعدی قرارش داد. به خصوص فرود روی سیارک ها و دنباله دارها، به علت کشش گرانشی کم آنها سخت است و مهارت بالایی نیازی دارد.

آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در پاسادنای کالیفرنیا، راه کاری را ارایه داده است که روش جدیدی را مطرح می کند. بر اساس این روش جدید، فضاپیما وارد مدار این اجرام کوچک می شود و روی آن ها فرود می آید و از انرژی جنبشی - انرژی حرکت – آن ها استفاده می کند. «ماساهیرو اونو» از اعضای JPL کسی که رویای سفر درون کهکشانی را در سر می پروراند ایده سواری رایگان را پیشنهاد داد.

به گفته «اونو» سواری گرفتن رایگان از جرم آسمانی به آسانی این کار در زمین نیست که شما انگشت شصت تان را بالا بگیرید و منتظر خودرو گذری باشید. زیرا آن ها با سرعتی نجومی در حرکت هستند و نمی توانند برای سوار کردن شما توقف کنند. در عوض ایده آن ها این است که از یک نیزه و یک طناب استفاده کنند. «اونو» نتایج به دست آمده درباره این راه کار را در کنفرانس موسسه آمریکایی هوانوردی و فضانوردی SPACE در تاریخ 1 سپتامبر ارائه کرد.

بر اساس طراحی این راه کار، یک سیستم پرتاب طناب قابل استفاده مجدد جایگزین سیستم مصرف سوخت مورد نیاز برای ورود به مدار و فرود جرم سماوی می شود به طوری که هرگز از کار نمی افتد و فرسوده نمی شود.

شیوه کار بر این اساس است که فضاپیما در حالی که به هدف کاملا نزدیک شده است ابتدا یک طناب قابل ارتجاع که به آن یک نیزه متصل است را به سمت سیارک یا دنباله دار پرتاب می کند و به آن متصل می شود. سپس فضاپیما ترمز می کند که انرژی حاصل از این ترمز شتابش را افزایش می دهد و همزمان طناب را توسط یک قرقره جمع می کند و به سمت خود می کشد.

این روش شبیه به ماهیگیری روی زمین است. تصور کنید که شما بر روی یک قایق و بر روی دریاچه پراز ماهی هستید و می خواهید یک ماهی بزرگ بگیرید. هنگامی که ماهی به قلاب گیر می کند، شما به جای اینکه طناب را محکم نگه دارید آن را با کشش ملایمی رها می کنید. وقتی طناب به انتهای قرقره برسد ناگهان قایق توسط قدرت ماهی کشیده می شود و به حرکت در می آید.

هنگامی که فضاپیما سرعت خود را با سرعت ماهی ( دنباله دار یا سیارک) تطبیق می دهد، برای فرود آماده و به آسانی توسط طناب کشیده می شود و به نرمی پایین می آید. هنگامی که زمان پرواز آن به جرم سماوی دیگر فرا می رسد، فضاپیما از انرژی به دست آمده از حرکت جنبشی آن جرم استفاده کرده و طناب و نیزه را از آن جدا می کند و با شتابی که به دست آورده است به سمت جرم دیگری حرکت می کند.

«اونو» گفت: "می توان از این سواری رایگان روی چندین جرم در کمربند سیارک ها یا کمربند کوییپر استفاده کرد و حتی 5 الی 10 جرم را می توان در یک ماموریت مورد بررسی قرار داد.".

«اونو» و همکارانش در حال مطالعه بر روی ساختار نیزه ای هستند که بتواند فشار حاصل از ضربه پرتاب را تحمل کند و همچنین طنابی که به اندازه کافی قدرت تحمل کردن این عملیات را داشته باشد. آن ها توسط ابر رایانه شبیه سازی و تحلیل هایی را ترتیب داده اند تا بتوانند به آنچه که می خواهند برسند.

محققان در حال تفکر بر روی معادله سواری رایگان فضایی هستند . در این معادله قدرت طنابدر فضا، جرم نسبی بین فضاپیما و طناب و تغییر سرعت مورد نیاز برای به انجام رساندن عملیات محاسبه می شوند.

در ماموریت های که سوخت معمولی استفاده می شود، فضاپیما مقدار بسیار زیادی سوخت را برای رسیدن به شتاب کافی مصرف می کند تا وارد مدار شود.

«اونو» گفت: "در دنباله دار سواری رایگان شتاب گرفتن و کاهش سرعت نیازی به مصرف سوخت ندارد زیرا فضاپیما از انرژی جنبشی جرم مورد نظر استفاده می کند. "

هر فضاپیما برای فرود روی یک دنباله دار یا سیارک، باید بتواند به اندازه کافی سرعتش را کاهش دهد که این امر خطرناکی است. دنباله دار سواری رایگان نیاز به یک طناب محکم دارد که از مواد مقاومی ساخته شده باشد و بتواند فشار عظیم و حرارت تولید شده از کاهش سریع سرعت برای ورود به مدار و فرود را تحمل کند. «اونو» و همکارانش تغییر سرعت را چیزی حدود 0.9 مایل (1.5 کیلومتر) بر ثانیه حساب کرده اند. آن ها معتقدند موادی مانند زیلون و کلوار قابلیت تحمل این فشار را دارند.

به گفته «اونو» مقدار این سرعت مانند این است که در عرض هفت دقیقه از لس آنجلس به سن فرانسیسکو بروید.

اما برای اینکه فضا پیما بتواند تغییر سرعت بزرگتری برای ورود به مدار داشته باشد، باید به همان میزان مدت زمان پرواز کوتاهتری برای حرکت از زمین به سمت جرم مورد نظر طی کند. بنابراین اگه بخواهیم سریعتر به یک دنباله دار یا سیارک برسیم باید از مواد مقاومتری استفاده کنیم. تغییر سرعت تا حدود 6 مایل بر ثانیه (10 km/s) امکان پذیر است اما به شرطی که از فناوری های پیشرفته تری مانند نانو لوله های کربنی برای ساخت طناب و نیزه های ساخته شده از الماس استفاده کنیم.

محققان همچنین تخمین زده اند که طول طناب موردنیاز برای این عملیات باید حدود 60 تا 600 مایل (100 تا 1000 کیلومتر)باشد. همچنین این طناب باید به حدی کشسان و قابل ارتجاع باشد که بر اثر برخورد شهاب سنگ ها آسیب نبیند و پاره نشود.

مراحل بعدی تحقیق بر روی این راه کار در مورد شبیه سازی های فوق دقیق این عملیات و تلاش برای پرتاب یک مینی نیزه روی جرم مورد نظراست که کشف مواد روی دنباله دار یا سیارک را شبیه سازی می کند.

ترجمه: مائده سهرابی
منبع: [url=http://astronomy.com/news/2015/09/comet-hitchhiker-would-take-tour-of-small-bodies]Astronomy.com[/url]