كيف لمركبة فضائية صغيرة جدًا أن تصل إلى المريخ بسرعة؟

لم تعد الأشرعة الشمسية المستفيدة من أشعة الشمس نوعًا من الخيال العلمي.

فاز العرض العلمي لـ (LightSail 2) التابع لجمعية الكواكب بالجائزة الكبرى لأفضل اختراع جديد من (PopSci) عام 2019. مع وجود عدد كبير من المشاريع التي تواصل استكشاف ما يمكن أن تحمله الأشرعة الشمسية لمستقبل السفر إلى الفضاء، توضح دراسة جديدة مدى إمكانية أن تكون هذه التكنولوجيا واعدة للرحلات إلى أقرب كوكب مجاور للأرض، وما وراءه.

وفقًا لورقة بحثية نُشرت حديثًا في مجلة (Acta Astronautica)، تُظهر عمليات المحاكاة الحاسوبية التفصيلية أن الأشرعة الشمسية الصغيرة -التي تتميز بأنها خفيفة الوزن على نحو لا يصدق والمصنوعة من الجرافيت الهوائي- يمكن أن تصل إلى المريخ في غضون 26 يومًا فقط، قارن ذلك بتقديرات وقت الصواريخ التقليدية التي تتراوح بين 7 و9 أشهر. في الوقت ذاته، يمكن أن تستغرق الرحلة إلى حافة الغلاف الشمسي «الخط الفاصل في الفضاء بين النجوم حيث تتوقف القوى المغناطيسية للشمس عن التأثير في الأجسام» ما بين 4.2 و5.3 سنة.

للمقارنة، استغرق المسباران الفضائيانVoyager 1 و Voyager 2 قرابة 35 عامًا و41 عامًا على التوالي للوصول إلى الحدود ذاتها

الأشرعة الشمسية هي المفتاح لمثل هذه الرحلات السريعة، إذ يبلغ وزنها كيلوجرامًا واحدًا و720 جرامًا من الجرافيت الهوائي، وهي مادة خفيفة الوزن للغاية، ذات كثافة أقل بأربع مرات من مكونات مايلر في معظم تصميمات الأشرعة الشمسية. التحذير الرئيسي لهذه المحاكاة هو أنها تضمنت وزن حمولة صغير للغاية، ولن يكون الحال كذلك غالبًا في الرحلات الكبرى إلى المريخ أو بين النجوم.

أوضح رينيه هيلر، عالم الفيزياء الفلكية في معهد ماكس بلانك، الباحث المشارك في الدراسة: «لدفع الشراع الشمسي قدرة التوصيل السريع لحمولات صغيرة -أقل من كيلوغرام واحد- في جميع أنحاء النظام الشمسي. مقارنةً بالدفع الكيميائي التقليدي، الذي يمكن أن ينقل مئات الأطنان من الحمولة إلى مدار أرضي منخفض ويوصل جزءًا كبيرًا منها إلى القمر والمريخ وما وراءهما، فإن هذا يبدو صغيرًا إلى حد مضحك. لكن القيمة الأساسية لتكنولوجيا الشراع الشمسي هي السرعة».

مشكلة أخرى ما زالت بحاجة إلى حل، هي طرق التباطؤ اللازمة عند الوصول فعليًا إلى الوجهة. مع أن الالتقاط الجوي -أي استخدام الغلاف الجوي للكوكب لتقليل السرعة- هو خيار محتمل، يقر الباحثون بالحاجة إلى مزيد من البحث لتحديد الطريقة الأفضل والأكثر فعالية للتوقف فعليًا عند وجهة المركبة الفضائية المجهزة بشراع شمسي. مع ذلك، تضيف الدراسة بُعدًا جديدًا لطريقة السفر المثيرة للإعجاب بين النجوم.

اختبار عمل أجهزة التكييف على سطح المريخ أو القمر بمحاكاة على محطة الفضاء الدولية

ترجمة: ياسمين سيد نبوي

تدقيق: باسل حميدي

المصدر