نسل جدید ترمز فضاپیماها در سفرهای دوردست

یک فیزیکدان آلمانی در مقاله‌ای از طرحی به نام "بادبان مغناطیسی" صحبت کرده که می‌تواند برای سفرهای دوردست فضایی از جمله آلفا قنطورس مورد استفاده قرار بگیرد.

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، نزدیکترین ستاره به زمین ستاره آلفا قنطورس است که چهار سال نوری از زمین فاصله دارد اما با این وجود در حال حاضر امکانات بشر برای سفر به این منظومه کافی نیست و یک سفر به آنجا با امکانات امروز دهها هزار سال به طول خواهد انجامید اما پروژه‌هایی برای ارسال فضاپیماهای بدون سرنشین کوچکی وجود دارد که بتوانند ظرف 20 سال به آنجا برسند.

آلفا قنطورس یک ستاره دوتایی است که به همراه کوتوله سرخ پروکسیما قنطورس که بسیار کم‌نورتر است یک سامانه سه‌گانه را تشکیل می‌دهد. این سامانه، از همه ستاره‌ها به منظومه خورشیدی ما نزدیک‌تر است و با چشم غیرمسلح به صورت چهارمین ستاره درخشان آسمان شب دیده می‌شود. احتمال می‌رود که پروکسیما قنطورس توسط میدان گرانشی دو ستاره دیگر محدود شده‌ باشد. فاصله آلفا قنطورس از خورشید ۴٫۳۷ سال نوری است. شعاع آلفا قنطورس A ۲۳ درصد از خورشید بیشتر است و چگالی آن نیز ۱۰ درصد بیشتر از خورشید ما است.

ستاره دوتایی آلفا قنطورس، از دو ستاره A و B تشکیل شده که حدوداً هر ۸۰ سال یک‌بار گرد مدار خود می‌گردند. فاصله ستاره A از ستاره B در حدود ۲۳٫۷ واحد نجومی است که قابل مقایسه‌ با فاصله سیاره اورانوس از خورشید است. البته این فاصله، میانگینی از فاصله دو ستاره A و B است و به خاطر مدارهای بسیار ناهم‌مرکز این دو پیکر آسمانی، فاصله آن‌ها نسبت به هم میان ۱۱ تا ۳۵ واحد نجومی نوسان می‌کند.

به خاطر نزدیکی زیاد این دو ستاره به هم، ناحیه‌ای کوچک، در حدود دو واحد نجومی، میان‌شان وجود دارد که در آن گردش مداری حالتی پایدار دارد و بنابراین احتمال وجود سیارات در آن هست. این فاصله کم هم‌چنین باعث می‌شود که غول‌های گازی نتوانند در آن شکل بگیرند. ناحیه «زیست‌پذیر» رجل قنطورس نیز در همین محدوده قرار گرفته و شرایط در آن به‌گونه‌ای است که وجود موجودات زنده در آن را نمی‌شود منتفی فرض کرد و پژوهش‌ها و رصدهایی که تاکنون انجام شده هنوز موفق به یافتن سیاره‌ای پیرامون این سامانه ستاره‌ای نشده‌ است اما شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهد که احتمال وجود یک سیاره در فاصله ۱٫۱ واحد نجومی (۱۶۰ میلیون کیلومتری) ستاره آلفا قنطورس B، زیاد است و مدار چنین سیاره‌ای می‌تواند دست کم در مدت ۲۵۰ میلیون سال پایدار بماند.

یک فیزیکدان تئوری آلمانی طرح جدیدی موسوم به "بادبان‌های مغناطیسی" ارائه کرده‌ است که می‌تواند برای تنظیم سرعت فضاپیماهای دوردست مورد استفاده قرار بگیرد.

در سال گذشته یک پروژه بزرگ برای سفرهای فضایی دوردست به رهبری استفن هاوکینگ فیزیکدان مطرح، مارک زاکربرگ موسس فیسبوک و یوری میلنر کارآفرین روسی آغاز شد و طرح‌های متعددی برای ارسال فضاپیماهای کوچک به منظومه‌های ستاره‌ای رونمایی شد.

در تکنیک‌های تئوری مطرح شده در این پروژه، از نانوفضاپیماهایی استفاده می‌شود که می‌توانند به سرعت‌هایی در حدود 20 درصد سرعت نور برسند و سفرهایی که چندین هزار سال طول می‌کشند در عرض چند دهه انجام دهند.

چالشی که در برابر این فضاپیماهای کوچک و فوق سریع وجود دارد این است که بدون سیستم‌های ترمز کارآمد، متوقف کردن این فضاپیماها بسیار مشکل است و این نشان می دهد همانطور که سرعت بالا یک ضرورت برای انجام سریع سفرهای فضایی است به همان اندازه سیستم ترمز نیز اهمیت دارد.

در فضاپیمای سبک‌وزنی که در محیطی با چگالی فوق‌العاده با سرعت بالای 60 هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند نیاز به سامانه ترمز قدرتمند بسیار تعیین کننده است.

"کلودیوس گراس"(Claudius Gros) استاد فیزیک آلمانی که در دانشگاه گوته فرانکفورت فعالیت می‌کند در مقاله‌ای به توضیح این موضوع پرداخته است که چطور می‌توان با استفاده از بادبان‌های مغناطیسی سرعت این فضاپیماهای نانویی را کنترل کرد.

این بادبان‌ها از حلقه ابررسانایی ساخته می‌شود که می‌تواند تا شعاع 50 کیلومتر باز شده و حلقه عظیمی ایجاد کند که میدان مغناطیسی قدرتمندی در مرکز آن به وجود می‌آید و می‌تواند طبق قاعده دست راست در فیزیک نیرویی در خلاف جهت حرکت فضاپیما ایجاد کند و سرعت آن را کاهش دهد.

گراس معتقد است با وجود تراکم فوق‌العاده پایین ذرات در این فضا، این روش همچنان کارآمد است و با اینکه چگالی ذرات در حدود 0.005 تا 0.1 ذره در سانتی‌متر مکعب است، می‌توان سرعت فضاپیما را کاهش داد و البته این کاهش به معنای رسیدن به سرعت 1000 کیلومتر بر ثانیه است که همچنان 50 برابر بیشتر از سرعت فضاپیمای "وویجر"(Voyager) است.

این طرح می‌تواند برای ارسال میکروارگانیسم‌های زنده به سیارات دوردست نیز مورد استفاده قرار بگیرد تا با استفاده از بادبان مغناطیسی سرعت ورود فضاپیما به جو سیارات کاهش یافته و خطر کمتری میکروارگانیسم‌ها را تهدید کند.

این مقاله در Physics Communications منتشر شد.