خروج از خط پایان کیهانی ​​​​​​​

اکنون، جهش بزرگ بشریت به سمت فضای مابین ستارگان، به یک معنا، آغاز شده است. کاوشگر ویجر 1 ناسا،  حباب مغناطیسی خورشید را شکست تا  به باد میان ستاره ای برسد. در همین حال، ویجر 2 به مراتب خیلی دور نیست. تصاویر کاوشگر افق های جدید،  پلوتو را در راهش گذرانیده است تا با جهان های کوتوله ای دوردست رویارو شود.  خرده سنگی در لبه سیستم خورشیدی.

ما نزدیک تر به خانه مان زمین، بر روی تکنولوژی ای کار می کنیم که به ما کمک می کند تا فواصل طولانی تری را بپیماییم. فضانوردان، برای کاهوی رومانیایی ای که در خارج از ایستگاه فضایی بین المللی رشد کرد جشن می گیرند، شاید این واقعه پیش نمایشی از ضیافت هایی در راه تا مریخ یا به اعماق فضا باشد.

برای لحظه حاضر، ارسال بشر به ستارگان دیگر به طور جدی ای در حوزه داستان های علمی- تخیلی قرار دارد- همانطور که در فیلم جدید "مسافران "زمانی که از خواب زمستانی در نیمه شب بیدار می شوند. اما در حالی که تا به حال ناسا عملیات های جدیدی در ورای منظومه شمسی مان پیشنهاد نکرده است، دانشمندان و مهندسین در حال کشیدن طرح اولیه ای از تکنولوژی های بالقوه ای هستند که  روزی به ما در رسیدن به آنجا کمک می کنند.

سفر ناسا به مریخ، برنامه ای هدف گذاری شده در ساخت و ساز مأموریت های رباتیک برای ارسال انسان به سیاره سرخ بود، چنان که می توانست بستر را آماده کند.

جفری شیهی، مهندس ارشد اداره کل مأموریت فناوری فضایی ناسا در واشنگتن دی. سی. می گوید: "نیروی محرکه، قدرت، حمایت از زندگی، تولید، ارتباط، ناوبری، رباتیک: سفر به مریخ ما را مجبور می سازد تا در هریک از این حوزه ها دانش خود را فزون بخشیم"  همچنین اظهار می دارد که" آن سیستم ها قرار نیست به حدی پیشرفته شوند تا عملیاتی بین ستاره ای انجام دهند. اما، مریخ ما را گام به گام به داخل فضای بسیار دورتری هدایت می کند و این گامی است در طول مسیر رسیدن به ستارگان.

سلفی گرفته شده توسط کاوشگر کنجکاوی مریخ در منطقه موری بوتس. سفر ناسا به مریخ، برنامه ای هدف گذاری شده در ساخت و ساز مأموریت های رباتیک برای ارسال انسان به سیاره سرخ بودچنان که می توانست بستر را آماده کند                         

تحلیل فنی نمودار ناشناخته

پرتاب خودمان به سبک مسافران، تنها به نزدیک ترین ستاره، پروکسی قنطورس تقریباً پیمایش فاصله زیاد قابل ملاحظه ای را می طلبد. حقیقتاً ما به تکنولوژی عجیبی همانند وقفه در انیمیشن و یا حمایت از زندگی چند نسلی نیاز داریم. که حداقل برای مدت کوتاهی، امکان بازدید های حضوری را فراهم می آورد. اما امکان پذیری کاوشگر های میان ستاره ای به تمرکز بسیار واضح تری دارد می رسد. پیشگامان کاوشگر فضایی می گویند تشعشع، انرژی و ذرات غرق در فضای بین ستارگان- به اصطلاح میان ستاره ای-  خودش هدف با ارزش علمی است.

لئون آلکالای- مهندسی همکار در  آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در پاسادنا، کالیفرنیا و از نویسندگان یک گزارش 2015 در ارتباط با اکتشاف فضای میان ستاره ای- می گوید: " ما به کاوشگران بیشتری نیازمندیم ، بیشتر از این کاوشگران در این ناحیه. بنابراین ، می توانیم این شرایط رابطه ای میان خورشیدمان و فضای میان ستاره ای را بهتر درک کنیم." همچنین می گوید:" مثل زیردریایی های باستانی، ما می خواهیم نقشه ای را خلق کنیم. "

گزارش آلکالای با نام" علم و فعال سازی فن آوری برای اکتشاف فضای میان ستاره ای"  نقشه ای ترسیم می کند از شناخته ها و ناشناخته های مناطق وسیع نقشه بندی نشده ، از جهان های کوتوله، دوردست و تاریک کمربند کوئیپر گرفته تا قوس شک- گذر آشفته که تصور می شد حباب پلاسمایی خورشید را از باد میان شتاره ای جدا می کند. طراحی بر روی کار بیش از 30 متخصص در طول دو کارگاه آموزشی  در موسسه کک برای مطالعات فضایی، این گزارش سوالی را در ارتباط با ساختار، ترکیب، و جریان انرژی در این پهنه عالم مطرح می کند. و این گزارش، یکی از دقیق ترین تصاویر تاکنون از یک کاوشگر ممکنه را با استفاده از فناوری امروزی را ترسیم می نماید.

یک تصویر مشروح از فضای میان ستاره ای. لنز گرانش خورشیدی نشانه نقطه که در آن یک فضاپیما مفهومی در فضای بین ستاره می تواند خورشید ما به عنوان یک لنز غول پیکر استفاده، اجازه می دهد بزرگنمایی در کلوزآپ از سیارات اطراف ستاره های دیگر.

Credits: Charles Carter/Keck Institute for Space Studies

Hydrogen wall: دیوار هیدروژنی,   Termination shock: شوک خاتمه,    Interaction zone:  منطقه برهمکنش             

قسمتی از گزارش بر روی یک عملیات طراحی منابع تمرکز می کند، یک نقطه شروع نظری که به دانشمندان کارگاه آموزشی اجازه می دهد  تا شروع کنند به پوشش دادن برخی از نیازهای فنی یک کاوشگر میان ستاره ای. گرازش می فهماند: مفهوم نتایج کاوشگر به معنای" شجاعانه، چالش بر انگیز و الهام بخش برای مردم "، و " یک گام منطقی به سوی تلاش برای رسیدن به ستاره دیگر" است. این آخرین در یک سری طولانی از مفاهیم کاوشگر بین ستاره ای است که توسط دانشمندان ناسا به سال 1970 بر می گردد.

در این سناریوی ذهنی، کاوشگر دیسکی شکل در یک غلاف گلوله ای به مانند یک بار مفید در سیستم شلیک فضایی – موشک بزرگ بعدی ناسا- در اواخر سال 2020 پرتاب می شود. این کاوشگر با پیشرانش هایی گرانشی از زمین، مشتری و خود خورشید، می تواند به فضای میان ستاره ای در تنها 10 سال برسد. مقایستاً ، برای ویجر 1 ! 136 سال طول می کشد تا به مرز هلیوسفر یا مرز فضای میان ستاره ای برسد.

این کاوشگر روی هر دو قدرت الکتریکی و موشکی اش از ژنراتور های ترموالکتریک رادیو ایزوتوپی نسل آینده تکیه می کند. ( نسخه پیشرفته شده نوعی که در حال حاضر هم در راهپیمایی های جستجوگر مریخ کار می کند. اینچنین کاوشگری ، تعداد زیادی از سنسورها و یک آنتن ارتباطی را حمل می کند . همچنین می تواند محیط میان ستاره ای و مرزش را با منظومه شمسی بررسی کند. و شاید حتی حرکت پرتابه ای مانند شی کمربند کوییپر را انجام دهد ، یکی از اجرام فضایی ناشناخته که در فاصله ای خیلی دورتر از پلوتو به دور خورشید می چرخد.

مطالعات آتی می تواند احتمال نیروی محرکه الکتریکی را برای کاوشگر یا باله های خورشیدی یا الکتریکی مورد بررسی قرار دهد.

آپولو 8 ، اولین عملیات دارای خدمه در عید کریسمس ، 24 دسامبر 1968، به مدار ماه راهی شد.

آن بعداز ظهر، فضانوردان پخش زنده ای را از مدار ماه در دست داشتند، که در آن تعداد زیادی عکس از زمین و ماه را همانطور که از فضاپیما دیده می شد را به نمایش گذاردند. فناوری میسر در آینده ، مثل لنز گرانشی خورشیدی ، احتمال دارد که به ما عکس های با جزئیات بالا و کافی ای را جهت آشکار سازی قاره ها و اقیانوسها ، مثل این عکس از زمین، بدهد.

گرانش خورشیدی: پنجرا ای به دنیای دیگر

یکی از فوق العاده ترین فضاپیماهای تصور شده مشروح در گزارش، از منظومه شمسی خارج می شود، اما با شختی. و توجهش دقیقاً بر روی جهان های بیگانه است. این فضاپیمای نظری، در نزدیک فضای میان ستاره ای برای استفاده از خورشیدمان به عنوان یک لنز غول پیکر پارک می کند و اجازه دیدن تصاویر نزدیکتری را از سیاراتی که به دور ستارگان دیگر می گردند را می دهد.

یک تلسکوپ فضایی، به مکانی خیلی دورتر از پلوتو حمل می شود، تقریباً 550 برابر زمین تا خورشید، یا دورتر از این.

این تلسکوپ، از انرژی ای که توسط انیشتین مطرح شد- قدرت گرانش برای خم کردن پرتو نور- استفاده بهینه می کند. جریان نور از یک ستاره دوردست و سیاراتش در پیرامون لبه های خورشید خم می شود، مثل آب که به دور یک صخره جران دارد، در سمت دیگر در یک نقطه کانونی به یکدیگر می پیوندند- جایی که واقعاً تقویت شده باشد . تلسکوپ فقط در مکان صحیحش قرار داده می شود تا این تصاویر را ضبط کند.

تصاویر به داخل یک حلقه به دور خورشید کشیده می شوند که حلقه انیشتین نامیده می شود و چالش های فنی بی اندازه ای خواهند بود: اعوجاج تصحیح و تصاویر چند پاره ، دوباره جایگذاری می شوند. اما اگر موفقیت آمیز باشد، لنز می تواند به اندازه کافی برای آشکارسازی ویژگی های سطح یک سیاره فراخورشیدی- سیاره ای به دور ستاره ای دیگر- قدرتمند باشد.

آلکالای می گوید:"این تقریباً می تواند شبیه تصویر طلوع زمین از ماه باشد."  با یادآوری تصویر نمادین بازگشت داده شده توسط فضانوردان آپولودر سال 1968. شما می توانستید ابرها و قاره ها و اقیانوس ها را در آن مقیاس تصاویر مشاهده نمایید. هر عکسی از یک سیاره فراخورشیدی از زمین یک تک پیکسل است، بخاطر این است که شما با یک نی به سیاره فراخورشیدی نظر می افکنید. چنانچه شما درصدد ثبت عکس های قاره ها بر روی یک سیاره فراخورشیدی هستید، شما به چیزی شبیه به لنز گرانشی خورشیدی نیازمندید. اما رسیدن به یک دهم سرعت نور، به کاوشگر فضایی این امکان را می دهد که به نزدیک ترین ستاره در 50 سال نوری برسد.

وی گفت: ما هرگز توانایی به شتاب رساندن به این نوع از سرعت را با استفاده از واکنش شیمیایی نداریم. مثل آنهایی که در حال حاضر در موشکها داریم.

به جوابی که فقط ممکن است بتوانیم برسیم پرتو انرژی است. یک دستگاه آنتن پرقدرت لیزر، چه در سطح یا در مدار زمین می تواند برای شتابدار کردن کاوشگران فضایی مجهز به باله برای دستیابی به کسری از سرعت نوربه کار برده شود. برنامه نوآورانه مفاهیم پیشرفته ناسا، اخیراً پروژه ای مشابه را انتخاب کرد که توسط فیلیپ لوبین در دانشگاه کالیفرنیا-سانتا باربارا – برای دریافت دومین پژوهانه به دلیل پیشرفت های آتی هدایت شد.  همچنین این برنامه، سرمایه گذاری ای را برای پروژه نظری فراهم آورد که به هواداران مسافران قوت قلب می دهد.

با نام " مرگ کاذب پیشرفته انتقال زیستگاه برای حالت سکون انسان به مریخ" این تلاش تحقیقاتی توسط جان بردفورد- کارمند شرکت فضایی در آتلانتا انجام پذیرفت. وی بررسی نمود که چطور فضانوردان را برای سفر های میان زمین و مریخ با کاهش میزان سوخت و ساز بدنشان به خواب عمیقی فرو برد. در حالی که وقفه موقت زندگی برای سفر میان ستاره ای صحت ندارد، همچین پروژه ای مشکلات تکنیکی شدیدی را برجسته می کند که در ارسال بدنهای آسیب پذیر بشر در سرتاسر رسیدن به فضای میان ستاره ای دخیل هستند.

اولین گل زینیا بلومینگ در سیستم پرورش گیاهان "وجی" خارج از ایستگاه فضایی بین المللی. پرورش غذا در فضا، یکی از چالش های انسان هاست که می بایستی قبل از تلاش برای سفر میان ستاره ای با آن مواجه شوند.

چاپ کردن پیتزا :

اگر گونه های ما تا به حال اینچنین سفرها را انجام می دادند، می توانستنددهه ها یا حتی قرن های زیادی را داشته باشند. احتمالاً نیاز به برخی انواع آب آویز و تجدید حیات یا مجراهایی است که می توانند زندگی بشر را برای نسل های گوناگونی حمایت کند.

شی لی گفت: شاید افرادی را که ما پرتاب می کنیم، افرادی نباشند که در واقع به آلفا قنطورس می رسند. بلکه بچه هایشان خواهند بود که به آنجا می رسند. اما شما برای آن 80 سال نیز باید چیزی برای خوردن داشته باشید.

یاد گرفتن پرورش غذا در فضا می تواند کمکمان کند. او گفت: اگرچه پرورش گیاهان از تخمه نیازمند موقعیت واقعی در فضاست. یک بوته گوجه خیلی بزرگ است و در عین حال، سر کاهو یک اندازه معینی است.

امکان دیگر ، استفاده از چاپگر سه بعدی است که شیئ های سه بعدی را لایه به لایه پر می کند. چرا ما نمی توانیم یک سلول را از همین طریق بسازیم؟ چرا ما نمی توانیم غذا را به این روش درست کنیم؟ آیا شما می توانید یک پیتزا چاپ کنید؟

آلکالای همچنین سفر بین ستاره ای بشر را دور نمایی خیلی بلند مدت می داند.

وی همچنین افزود: مفهوم ارسال بشر به فضای میان ستاره ای خیلی دور است از احساس اینکه مردم به داشتن منابعی در مقیاس یک سیاره نیاز داشته باشند.او نیز گفت: تنها داستان علمی-تخیلی ای که من دوست دارم داستانی است که می توانست مقداری پایه علمی داشته باشد، نه اینکه یک برنامه تلویزیونی علمی-تخیلی تهور آمیز باشد ولی واقعاً یک خرده سیاره را بربایند.

جمعیتی را در نظر بگیرید که می توانستند روی یک خرده سیاره دوتایی باشند. سپس آنها می توانستند یکی از آنها را برای تاب دادن دیگری به داخل فضای میان ستاره ای استفاده کنند. پس شما منابعی در خرده سیاره دارید. منبعی از آهن ، کربن و دیگر مواد. آنها می توانند این ماده را به عنوان یک چشمه ذخایر برای حیات و انرژی استخراج کنند. شما می بایستی چیزی شبیه به این را برای خیلی از نسلها تصور کنید.

منبع: NASA