برنامه چین برای ساخت فضاپیمای 1.5 کیلومتری چقدر ممکن است؟!

به نظر می‌رسد چین می‌خواهد یک فضاپیمای یک مایلی بسازد، اما آیا این ممکن است؟ برای ساختن یک فضاپیمای بزرگ چه چیزی لازم است؟

به گزارش ایسنا، اگر کسی بداند چگونه یک ابرسازه بسازد، آن کشور چین خواهد بود.

با توجه به اینکه دیوار بزرگ چین نمونه اولیه یک ابرسازه است، زمانی که مقامات دولت چین می‌گویند که دل‌شان می‌خواهد یک فضاپیمای یک مایلی را در مدار زمین مستقر کنند، احتمالا باید این گفته را جدی بگیریم.

با این حال، چین دقیقا چه چیزی را پیشنهاد می‌کند و قصد انجام چه کاری را دارد؟ آنها چقدر به ساخت چنین فضاپیمایی نزدیک هستند؟ آیا چنین چیزی امکانپذیر است و چرا چین می‌خواهد چنین فضاپیمای بزرگی بسازد؟

در حالی که این پیشنهاد در حال حاضر یک تعهد اساسی از سوی دولت چین نیست، اما منعکس کننده جاه طلبی رو به رشد در اکتشافات فضایی این کشور است.

آنچه چین در پی آن است

برای شروع، باید به آنچه بنیاد ملی علوم طبیعی چین (NNSFC) در فراخوان رسمی خود برای طرح‌های تحقیقاتی درخواست می‌کند، نگاه کنیم.

به گزارش "ساوث چاینا مورنینگ پست"، در پیشنهاد بنیاد ملی علوم طبیعی چین آمده است که این فضاپیما، یک تجهیزات استراتژیک هوافضایی برای استفاده آینده از منابع فضایی، اکتشاف اسرار جهان و ماندن طولانی‌مدت در مدار زمین است.

این پیشنهاد در حال حاضر تنها شامل یک کمک مالی به مبلغ 2.3 میلیون دلار است، با این حال این مبلغ به وضوح برای ساخت و یا حتی توسعه چنین فضاپیمایی کافی نیست.

در عوض، این پیشنهاد خواستار مطالعات اولیه در مورد آنچه که برای ساخت چنین فضاپیمایی نیاز است، شده است. در هر صورت، این یک پیشنهاد بسیار متفاوت از این است که بگوییم چینی‌ها واقعا می‌خواهند ساخت چنین فضاپیمایی را شروع کنند.

به هر حال، فرستادن یک فضاپیما به فضا یک تلاش بزرگ است که تنها چند کشور موفق به انجام آن شده‌اند و همه این تلاش‌ها بسیار پرهزینه بوده‌اند.

چیزی که بنیاد ملی علوم چین در فراخوان پیشنهادات تحقیقاتی خود مطرح می‌کند، امکانپذیری حمل مواد و حتی بخش‌های کامل یک فضاپیما به صورت بخش به بخش و اصطلاحا ماژولار به مدار زمین است، جایی که می‌توان آن را مونتاژ کرد و به یک فضاپیمای تکمیل شده تبدیل کرد.

این کار با نحوه سرهم‌بندی ایستگاه‌های فضایی در گذشته مانند ایستگاه فضایی بین‌المللی و تلاش‌های کنونی مانند ایستگاه فضایی "تیانگونگ" چین تفاوت چندانی ندارد.

باید دید که آیا این پیشنهادات در نهایت پایه و اساس ساخت یک فضاپیمای یک مایلی در مدار زمین را فراهم می‌کنند یا خیر و در واقع می‌توان گفت که هدف چین از این طرح، یک نوع تمرین کردن است. اما تلاش برای ساخت چنین فضاپیمایی در فضا چقدر دور از ذهن است؟ در پاسخ باید گفت که آنقدرها هم که ممکن است عجیب به نظر برسد، نیست.

ما آنچنان هم از یک فضاپیمای یک مایلی دور نیستیم

یک فضاپیمای یک مایلی به عنوان نقطه عطفی که می‌خواهیم به آن برسیم، به خودی خود از نظر مهندسی به عنوان یک ابرسازه در نظر گرفته می‌شود. برای ساخت یک فضاپیما به طول یک مایل چه چیزی لازم است؟ می‌توان گفت در واقع انجام همان کاری است که قبلا برای ساخت ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام شده است، اما تقریبا 9 برابر.

ایستگاه فضایی بین‌المللی در حال حاضر حدود 109 متر طول و 75 متر عرض دارد که تقریبا به اندازه یک زمین فوتبال آمریکایی است و مونتاژ آن 10 سال و بیش از 30 مأموریت به طول انجامید که شامل تلاش‌های پنج آژانس فضایی مختلف به نمایندگی از 15 کشور بوده است و حدود 100 میلیارد دلار هزینه ساخت آن شد و بهره‌برداری از آن نیز حدود چهار میلیارد دلار در سال هزینه دارد.

مطمئنا این مبلغ زیادی است، حتی با وجود اینکه ایستگاه فضایی بین‌المللی در طول 10 سال گسترش یافته است و این میزان از تلاش و هزینه برای ساخت یک دهم از چیزی که چین در سر دارد، قابل توجه بوده است. با استناد به این آمار، ساخت یک ایستگاه فضایی یک مایلی در فضا به بیش از 300 ماموریت و حدود یک تریلیون دلار هزینه نیاز دارد.

این آرزوی بزرگی است، اما بزرگ‌ترین آرزوی انسان نیست. به هر حال، بشریت در مقطعی از زمان که هنوز یک ماهواره مصنوعی را در فضا قرار نداده بود، تنها پس از 12 سال از فرستادن یک ماهواره به مدار زمین، موفق شد یک انسان را بر روی کره ماه فرود بیاورد و این چالشی بود که قبلا هرگز انجام نشده بود و هیچ کس مطمئن نبود که حتی قابل انجام باشد.

این در حالی است که ساخت سازه‌های بزرگ در مدار زمین، کاری است که ما قبلا نیز چندین بار این کار را انجام داده‌ایم. بنابراین ساخت یک فضاپیما به طول یک مایل آنقدرها هم دور از دسترس نیست. به عنوان مثال، "آپولو 11" مجبور بود فناوری جدیدی اختراع کند و سیستم‌ها و فرآیندهای کاملا جدیدی را برای هر مرحله از نحوه قرار دادن یک انسان بر روی ماه و بازگرداندن سالم آنها به زمین ارائه کند.

چین اکنون فقط باید کاری را انجام دهد که قبلا انجام شده و خودش نیز انجام داده است، اما باید آن را بسیار کارآمدتر انجام دهد.

"میسون پک" استاد مهندسی هوافضا در دانشگاه "کرنل" و فناور ارشد سابق ناسا می‌گوید: من فکر می‌کنم این کار کاملا امکان‌پذیر است. من مشکلات را در اینجا نه به عنوان موانع غیرقابل حل، بلکه به عنوان مشکلات مقیاسی توصیف می‌کنم.

باید بر چالش‌های خاص مهندسی غلبه کرد

در حالی که شرایط ریزگرانش، در کاهش فشار روی سازه‌ها معجزه می‌کند، اما آن را به طور کامل از بین نمی‌برد و هرچه فضاپیما بلندتر باشد، فشارهای بیشتری بر سازه ایجاد می‌شود که مستلزم توجه بیشتر است.

یکی از مثال‌هایی که میسون پک به آن اشاره می‌کند، ارتعاشات ناشی از مانور در سازه است که احتمالا باید برای جلوگیری از برخورد با زباله‌های فضایی، کاری که ایستگاه فضایی بین‌المللی اکنون به طور معمول انجام می‌دهد، انجام دهد.

کمک فنرها و جاذب‌های شوک و فشار و سیستم کنترل فعال ممکن است برای مقابله با تنش ناشی از ارتعاشات روی سازه مورد نیاز باشد که بدون شک همه آنها به هزینه کلی سازه می‌افزایند.

ملاحظات دیگر شامل این است که فضاپیما در چه ارتفاعی در مدار کار می‌کند، زیرا هرچه از زمین دورتر می‌شوید، تشعشعات خورشیدی شدیدتر می‌شود. در این صورت بدیهی است که خطرات قابل توجهی برای خدمه انسانی به همراه خواهد داشت و این در حالی است که نوع موادی مانند سرب که می‌توانند در برابر تشعشعات خورشیدی عایق باشند، بسیار سنگین هستند، بنابراین به هیچ وجه برای حمل و نقل به مدار عملی نیستند.

موضوع دیگری که "پک" مطرح می‌کند، کشش این سازه از جانب جو زمین است. هر سازه‌ای که در مدار زمین می‌چرخد، توسط جو زمین کم کم کند شده و به سمت پایین کشیده می‌شود. مقابله با این نیروی کششی مستلزم روشن شدن گاه به گاه رانشگرها برای حفظ یک مسیر مداری است.

با این حال، حتی در فضا هم هنوز جرم نقش کاربردی دارد و سازه‌ای به طول یک مایل دارای مقدار باورنکردنی جرم است که این کار رانشگرها و پیشرانه‌ها را دشوار می‌کند و همچنین به سوخت زیادی نیاز خواهد بود.

امکان‌پذیر لزوما عملی نیست

همه این‌ها به این معنی است که چالش‌های مهندسی در راه ساخت یک فضاپیما به طول یک مایل در واقع از نظر مفهومی دشوار نیستند، اما مانند ساخت یک آسانسور فضایی، دانستن نحوه انجام یک کار با توانایی انجام آن کار دو چیز بسیار متفاوت است.

"مایکل لمبک" استاد مهندسی هوافضا در دانشگاه "ایلینوی" می‌گوید: مثل این است که ما در مورد ساخت سفینه‌هایی که در فیلم‌های علمی - تخیلی می‌بینیم، صحبت کنیم. فکر کردن به آن فوق‌العاده، احتمالا امکان‌پذیر و سرگرم‌کننده است، اما با توجه به سطح فناوری کنونی ما چندان واقع‌بینانه نیست.

تعیین اینکه آیا انجام چنین پروژه‌ای امکان پذیر است نیز بستگی زیادی به این دارد که این فضاپیما چه کاری انجام می‌دهد. اگر چین فقط به ساخت یک ایستگاه فضایی به طول یک مایل به جای یک سفینه فضایی واقعی علاقه‌مند باشد، همه‌چیز امکان پذیرتر می‌شود.

اما اگر چین بخواهد این فضاپیما فراتر از مدار نزدیک زمین حرکت کند، این امر باعث می‌شود که ساخت آن حتی بیشتر از دسترس دور شود.

علاوه بر چالش‌های مطرح شده، استفاده از رانشگرها برای بازگرداندن چنین ایستگاه فضایی به یک مسیر مداری پایدار یک چیز است و حرکت دادن آن در فضا چیز دیگری است. نیروهای وارد شده می‌تواند قابل توجه باشد و زمانی که چیزی که می‌خواهید حرکت دهید یک مایل طول داشته باشد، چالش‌ها بیشتر می‌شود.

همچنین چالش نهایی، منابع است. ساخت یک فضاپیما به طول یک مایل، مستلزم مونتاژ مواد معدنی، فلزات، الکترونیک و سایر اجزای کشتی به طول یک مایل است.

یک فضاپیمای یک مایلی چه کاری می‌تواند انجام دهد؟

با توجه به هزینه و تلاشی که انجام می‌شود، پاداش و کارکرد آن باید به اندازه کافی قابل توجه باشد تا هزینه آن را توجیه کند.

با فرض ساختن یک فضاپیما به طول یک مایل چه می‌توانیم بکنیم؟ سفر میان‌ستاره‌ای واقعا یک گزینه روی میز نیست، زیرا شتاب دادن به یک فضاپیما با چنین جرمی به سرعت کسری معقول از سرعت نور که برای سفر میان‌ستاره‌ای نیاز است، به طور تصاعدی گران‌تر از انجام این کار با یک فضاپیمای کوچک‌تر خواهد بود.

سفر میان‌سیاره‌ای اما دور از ذهن نیست، زیرا سفر طولانی به قمرهای مشتری یا زحل به فضای مناسبی برای زندگی مسافران نیاز دارد. اما باز هم یک فضاپیمای کوچک‌تر برای مأموریت‌هایی از این نوع، مقرون به صرفه‌تر خواهد بود.

اگرچه می‌توان کاربردهای علمی دیگری برای یک ابرسازه با این اندازه در نظر داشت.

"پک" می‌گوید، احتمالا جالب‌ترین کاربرد برای ابرسازه‌ای به طول یک مایل به عنوان سکویی برای تلسکوپ فضایی است که در این اندازه می‌تواند به اندازه کافی قدرتمند باشد تا جزئیات قابل توجهی از سطح سیارات فراخورشیدی در همسایگی کهکشانی ما را رصد کند. چنین چیزی می‌تواند برای درک ما از سیارات فراخورشیدی و حیات بالقوه در کیهان دگرگون کننده باشد.