قم بتوصيل الأرض بقمر صناعي في مدار ثابت بالنسبة للأرض
بواسطة اليكس دورون
إحدى الأفكار التكنولوجية المذهلة التي كنت "أجربها" مؤخرًا
مكتب المشاريع المتقدمة التابع لناسا (وكالة الفضاء الأمريكية)،
يقع في قاعدة فضاء مارشال، بناء مصعد يطير من وجه الكرة
الأرض حتى ارتفاع مدار القمر الصناعي. إذا قام بتطريز الجلد والأوتار، فيمكننا ذلك
في المستقبل سيتم الوصول إلى المحطة الفضائية التي سيتم وضعها على ارتفاعات أكبر بكثير من المحطة
الفضاء الدولي الذي تم تأسيسه الآن – ولكن بعد دفع مبلغ زهيد يبلغ حوالي 200
الدولار (أجرة المصعد) - بدلاً من 20 مليون دولار، والتي ربما تم دفعها
لمشغلي محطة "مير" الفضائية استضافة ضيف مميز لعدة أيام.
إن المصعد إلى الفضاء ليس فكرة جديدة. مرة أخرى في عام 1895، جاء الروس
تشيولكوفسكي يبني برجاً مرتفعاً جداً عن الأرض - ستحمل قمته محطة فضائية
في مدار متزامن مع الأرض، على ارتفاع 35,786 كم.
آرثر سي. ابتكر كلارك، كاتب الخيال العلمي، أداة مماثلة في كتابه
"ينابيع الجنة". ولكن الآن تتم مناقشة الفكرة الأدبية بجدية تامة
في ناسا الأميركيون أكثر عملية، لأننا نرى حلاً في الأفق
وإلى المشكلة الأساسية التي شكلت حتى الآن عقبات أمام تحقيق هذه الرؤية:
المادة التي سيتم بناء كابل المصعد المداري منها.
تم إجراء الحسابات الأولى في هذا الصدد في عام 1966. ثم أظهروا أنه لا يوجد
لا تزال هناك مادة قوية للغاية (من بين المواد التي كانت معروفة
في ذلك الوقت) وتكون قادرة على تحمل الجهود والدموع. في السنوات الاخيرة
تم العثور على أشكال ترتيب ذرات الكربون في الجزيئات المعقدة في بعضها
قوية بما يكفي لبناء أقوى كابل في العالم منها.
والمواد الخاصة عبارة عن أنابيب صغيرة مصنوعة من ذرات الكربون
ملفوفة حول محور طويل واحد.
وفي النسخة الحديثة من المصعد الفضائي سيبدأ البناء من المحطة الفضائية التي سيتم وضعها
في مدار متزامن مع الأرض. المحطة "تقف" فوق نقطة معينة
خط الاستواء - ويبدأ في الخروج منه كابلان مصنوعان من الأنابيب
كربون. ينزل أحد الكابلات نحو سطح الأرض ويتم تحرير الآخر نحو الأرض
الفضاء. كلما تم فك الكابل أكثر، كلما زاد قطر الكابل الجديد
الذي تم إصداره (لدعم إضافة الكابل).
قريباً من سطح الأرض، على ارتفاع 50 كيلومتراً، سيتم توصيل الكابل النازل بقمتها
برجاً عالياً أعلى من جميع الجبال التي على وجه الأرض. ستكون هذه قاعدة
البرج الذي سيوصل الركاب إلى النجوم. لن يتم استخدام الكابلات للنقل
الحمولات، ولكنها ستدعم فقط العربات التي تنقل البضائع والأشخاص إلى الفضاء
سوف تنزل أكاذيب مماثلة من الجانب الآخر من الكابل.
من المحطة الفضائية سيكون من الممكن ترك الشحنات تنزلق بحرية: الطاقة
الجاذبية المركزية لدوران الأرض والمصعد المتصل بها،
سوف يرمي الشحنات في الهواء تلقائيًا. لا فائدة من التسرع ومحاولة البحث
تذاكر لمثل هذه الرحلات الفضائية. المشروع بعيد عن أن يكون جاهزا للتنفيذ.
سوف يستغرق الأمر بضعة عقود على الأقل حتى تتمكن التطورات التكنولوجية من اللحاق بالركب
خيال المخططين.
من سيركب المصعد إلى الفضاء؟
29/07/2001
ويقدر العلماء في جميع أنحاء العالم أن مجال تكنولوجيا النانو سيمكن من تحقيق قفزة إلى الأمام
مثيرة للإعجاب في تطور الجنس البشري. والسؤال هو ما إذا كانت البشرية ستعرف كيفية استخدامه
في التكنولوجيا الجديدة، وكيف
بواسطة ديبي كوفمان
في حزيران (يونيو) 92، تمت دعوة الدكتور إريك دريكسلر من مكتبه في سان فرانسيسكو إلى جفعات
الكابيتول في واشنطن، للإدلاء بشهادته أمام لجنة فرعية بمجلس الشيوخ
الأمريكية للعلوم والتكنولوجيا وشؤون الفضاء.
قدم دريكسلر مجال تكنولوجيا النانو الجزيئية في المناقشة، وأشار
لأن هذا المجال سيكون أحد الأدوات الرئيسية للنمو العلمي
واقتصاديا خلال الأعوام المقبلة.
وكانت هذه هي المرة الأولى التي تتعرض فيها الحكومة الأمريكية لقدرات خفية
وراء تكنولوجيا النانو (النانو - جزء من مليار من المتر) التي تتعامل معها
في الجزيئات والذرات. ولم تكن الإدارة مقتنعة بالاستثمار في نفس المجال الجديد
مناقشة.
ومع ذلك، حتى ذلك الحين ظهرت براعم القدرة على إنشاء المواد بالترتيب
حجم النانومتر. من المعروف اليوم أنه من الممكن بالفعل إنتاج المواد والمكونات
والأدوية بأحجام نانومترية. كما أن الحكومة الأمريكية قد اقتنعت بالفعل،
وفي عام 2002 حصل مجال تكنولوجيا النانو على صفة المشروع الوطني
بميزانية 519 مليون دولار.
أحد الأسباب الرئيسية وراء اكتساب هذا المجال زخمًا اقتصاديًا. سابقا
وعندما التقى دريكسلر برؤساء الحكومات في عام 92، قدر ذلك
تكنولوجيا النانو يمكن أن تقلل من بناء المنازل والمراكب الشراعية
سفن الفضاء والأسلحة. وذلك لأنه سيتم تركيب المواد النانومترية عليها
بواسطة البشر، الذين يمكنهم التعامل مع أي مادة موجودة.
وهذا الخيار قد يحل مشاكل نقص الموارد والكنوز الطبيعية
وتوفير تكاليف الإنتاج. ويتوقع العلماء أن هذا يعد اختراقا
أعظم تكنولوجيا في تاريخ الجنس البشري.
وذكر دريكسلر في الاجتماع أنه "من الصعب للغاية وصف سيناريو مستقبلي لا يوجد فيه أي شيء
إن هذه التقنيات بين أيدينا (تقنيات النانو – DC)". في الواقع يبدو
لأن الولايات المتحدة تبذل جهودا كبيرة للاستثمار في هذا المجال والبحث
تتقدم تقنيات النانو بسرعة نسبية.
"هذا لم يعد خيالا علميا"
ومع ذلك، في ضوء الوعد الكامن في تكنولوجيا النانو، فإن السؤال الذي يطرح نفسه هو ما هو؟
سيكون هناك استخدامات لذلك؛ أي إذا وكيف ستعرف البشرية كيفية استخدامها
في التكنولوجيا الجديدة. أحد الأمثلة على ذلك هو المصعد الفضائي الذي يجري تطويره
هذه الأيام في وكالة الفضاء الأمريكية ناسا.
وبدأ المشروع يكتسب زخماً في العامين الماضيين، بفضل الدراسات التي أظهرت ذلك
من الممكن إنتاج شريط كهرومغناطيسي مصنوع من جزيئات الكربون النانوية،
اللازمة لإنشاء المصعد.
في عام 99، نشر ديفيد سميثرمان، أحد كبار مسؤولي ناسا، مقالًا بعنوان "المصعد
الفضاء: البنى التحتية الفضائية المتقدمة للألفية الجديدة"، والذي ذكر فيه أنه "ليس بعد الآن
هذا خيال علمي"، وأن الوكالة لديها "نتائج تثبت أن هذا هو الحال
ممكن". ووفقا له، بدأ العلماء والمهندسون والمسؤولون الحكوميون العمل بالفعل
البنية التحتية الكافية للمصعد والتي يجب أن تتوفر في أقل من 50
ينام.
والفكرة، في نهاية المطاف، هي تطوير وسائل النقل بين الأرض والفضاء،
وهذا سيسمح بالتجارة والخدمات، وفي الواقع، بحياة كاملة على الكواكب الأخرى؛
لأنه فقط إذا تطورت مثل هذه الحياة، سيكون هناك مبرر للاستثمارات المعنية
في بناء مصعد إلى الفضاء .
المصعد في الواقع عبارة عن كابل طويل يمتد من الأرض إلى ارتفاع 35,786
كم. الآلات الكهرومغناطيسية أو الروبوتات، التي سوف تتجول حول الكابل،
ستكون قادرة على نقل الأشخاص والآلات والصواريخ من الأرض إلى الفضاء، والعكس.
المشكلة الأساسية التي يعاني منها البرنامج هي مسألة تبرير الاستثمار.
وهذا استثمار ضخم بمليارات الدولارات، كما تدعي ناسا، وبالتالي
محاولة تطوير المشروع بعناية.
المصاريف الكبيرة تشمل محطة انطلاق للمصعد والتي تحتاج إلى رفع
إلى ارتفاع لا يقل عن 50 كم. يجب أن يكون هذا البرج مصنوعًا من مواد
خاص، خفيف للغاية، يمكنه تحمل قوة الجاذبية. نهاية البرج
سيخرج الكابل الخاص الذي سيقود المصعد إلى الفضاء. وفقا لسميثرمان ،
المشروع غير ممكن اليوم بل في المستقبل
سيتم تطبيق 50 عامًا.
فكرة عمرها 106 أعوام
وفي المقال الذي نشره سميثرمان يذكر العالم الكاتب آرثر سي كلارك،
ضمن رواية "ينابيع الجنة" التي نشرها
في عام 78 قصة عن المهندسين الذين طوروا المصاعد الفضائية في مناطق أسطورية.
يصف كلارك في كتابه المواد الجديدة المصنوعة من ألياف الكربون، والتي جعلت ذلك ممكنًا
بناء المصاعد الفضائية. ويشير سميثرمان إلى أن هذه المواد موجودة اليوم
في المختبرات البحثية.
ولكن تبين أن كلارك لم يكن الأول. في وقت مبكر من عام 1895، يدعى عالم روسي
كونستانتين تسيولكوفسكي "القلعة السماوية" الخيالية التي ستكون
متزامن مع الأرض وسيتحرك في مدار ثابت في الفضاء وينطلق إلى الأرض. انت
حصل على الإلهام للقصة بعد مشاهدة برج إيفل وتخيل البرج
من حافتها العلوية إلى الأسفل.
وفي عام 1960، أشار المهندس الروسي من لينينغراد، يوري أرتسونوف، إلى وجود احتمال
لبناء مصاعد فضائية، لكن كلامه لم يكن محل تقدير. فقط في عام 75 فازت الفكرة
مصاعد الفضاء تثير اهتمام المجتمع العلمي الغربي بفضل مقال كتبه
جيروم بيرسون من مختبر القوات الجوية الأمريكية في هذا الشأن.
ولكن فقط في عام 99 عندما اقترح جيروم بيرسون المصعد الفضائي كأداة لتقليص الحجم
تكاليف الإطلاق إلى الفضاء، قررت ناسا الترويج للأمر.
وبحسب بيرسون، فإن إطلاق كيلوغرام واحد إلى الفضاء يكلف اليوم حوالي 22 ألف دولار
دولار. لكن،
سيؤدي استخدام المصعد الفضائي إلى خفض السعر إلى أقل من 1.5 دولار للكيلوغرام الواحد.
وللوصول إلى هذه التكاليف، لا بد من استثمار الكثير من الموارد في التنمية
التقنيات والمواد التي من شأنها أن تقلل بشكل كبير من تكلفة رحلات الفضاء. سميثرمان
اذكر خمسة تطورات تكنولوجية مطلوبة لجعل الطيران أرخص
تدنس؛ وهذه، في رأيه، حاسمة لنجاح المشروع.
وبحسب تقرير نشرته وكالة ناسا عام 98 فإن الضغط على المصعد سيزداد
أثناء صعودك نحو الخروج من الغلاف الجوي. ولذلك، ينبغي أن يكون كابل المصعد
أن تكون مصنوعة من مواد قوية بشكل خاص، وتخضع للتغير في سمكها؛
أي أنها سميكة في البداية ورقيقة جدًا في النهاية.
أما المواد مثل الفولاذ والماس، والتي تعتبر قوية بشكل خاص اليوم، فهي ليست كذلك
تمكين بناء كابل يتحمل الأحمال والضغوط المطلوبة. الألماس،
على سبيل المثال، يتكون من ذرات الكربون التي تشكل روابط تساهمية
ثلاثي الأبعاد قوي للغاية، لكن جزيئاته تميل إلى الانتشار
في السهول المسطحة.
جزيئات أقوى 100 مرة من الفولاذ
يعد هذا الاستنشاق مشكلة إذا كنت تريد ثني المادة على شكل حلقة أو أنبوب
أو هيكل منحني. ومن ناحية أخرى، ذرات الكربون مرتبة بطريقة مختلفة -
فالأنابيب النانوية (الكربون CNT)، على سبيل المثال، تمكن من بناء كابل مصعد قوي
خصوصاً. وتعتبر هذه الجزيئات أقوى 100 مرة من الفولاذ، وتزن ستة أضعاف ذلك الوزن
منها.
ومن المفترض أن تكون التقنية الثانية هي التي تحقق التحكم والتحكم في النشر
الكابل من الأرض إلى الفضاء. هناك حاجة إلى تقنية ثالثة لإنتاج الهيكل
من مواد خفيفة ورخيصة نسبيا، والتي سوف تبرر تشييد المباني الشاهقة بشكل خاص
على الأرض، والتي سيصل ارتفاعها إلى 50 كم.
التقنية الرابعة هي تطوير قوة كهرومغناطيسية تنتقل بسرعة
عالية وثقيلة جدًا، مثل المعدات اللازمة لبناء البنية التحتية في الفضاء. هذه التكنولوجيا
وصولاً إلى المجال الخامس وهو تطوير وسائل النقل والخدمات والمرافق
لدعم الهياكل الفضائية. وبدون ذلك، فإن الخطة بأكملها سوف تذهب هباءً.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~306114896~~~73&SiteName=hayadan
