مدن في الفضاء: حلم أم حقيقة؟

من المحتمل أن تعود مدن الفضاء إلى صفحات كتب الخيال العلمي: كانت هذه هي النتيجة المحزنة التي توصلت إليها لجنة مدن الفضاء التي عقدت في مهرجان الأيقونات 2009. ومع ذلك، إذا كان من الممكن حل المشكلات التكنولوجية وتحسين كفاءة منصات الإطلاق، فإنه سيكون من الممكن تسريع المشاريع

آفي بيليزوفسكي "جاليليو"

وقال نورمان أوغسطين، الذي ترأس لجنة عينتها الحكومة الأمريكية لمراجعة وضع رحلات ناسا المأهولة، في تقرير نشر في أكتوبر 2009: "الاستنتاج الرئيسي للجنة هو أن برنامج الرحلات المأهولة يسير في مسار غير مستقر". "نقول ذلك بسبب عدم التوافق بين رؤية البرنامج والموارد المتاحة له". وفي التقرير، يكتب أعضاء اللجنة أن هناك حاجة ملحة إلى ميزانية إضافية قدرها ثلاثة مليارات دولار سنويا لوكالة ناسا، وإلا سيكون من المستحيل تنفيذ أي عمليات إطلاق مأهولة، أو عدد قليل جدا منها.

وحتى في وقت سابق، في أغسطس/آب، نشرت اللجنة تقريرا جزئيا. ولاقى هذا التقرير صدى لدى المشاركين في حلقة نقاش تناولت مدن الفضاء المستقبلية، والتي انعقدت في مؤتمر "أيقونة" الذي يعقد كل عام في سينماتك تل أبيب. تميز المهرجان هذا العام بمدينة المستقبل، وحضر النقاش المخصص للموضوع طال عنبار، رئيس جمعية الفضاء الإسرائيلية ورئيس مركز أبحاث الفضاء في معهد فيشر لأبحاث الطيران والفضاء الاستراتيجية. ويواف لانديسمان، مهندس فضاء في صناعة الطيران.

"سنبقى مع الخيال العلمي"

كان جميلاً أن نحتضن اللوحات الجميلة التي نُشرت في السبعينيات والتي أظهرت محطات فضائية تحتوي على آلاف السكان إن لم يكن أكثر؛ والتي تم تصميمها في مجموعة متنوعة من الأنواع والأشكال، على سبيل المثال شكل الكيتش أو الشكل الأسطواني، والقاسم المشترك بينها هو أنها تدور لتعطي بعض الإحساس بالوزن لشاغليها.

لكن تل عنبار أعادتنا إلى واقع اليوم، حيث لا يوجد الكثير من الأخبار بعد يوبيل البرامج الفضائية وأكثر من 40 عاماً من الرحلات المأهولة. وقال عنبار: "كانت الرحلات الجوية الأولى قصيرة - دقائق وساعات وأيام على الأكثر".

"إن التحديات التكنولوجية التي كان لا بد من التغلب عليها من أجل تطوير القدرة على البقاء لفترات طويلة تصل إلى أسابيع وأشهر، كانت كبيرة وانعكست في سلسلة من المحطات الفضائية، وأخرها المحطة الفضائية الدولية. في الأساس، المحطة الفضائية عبارة عن مكون بحجم حافلة يستقلها الأشخاص ويتواجدون داخل مكان مغلق يبقيهم على قيد الحياة مع الغلاف الجوي وتكييف الهواء والماء والغذاء. تم تسجيل الرقم القياسي للإقامة المستمرة لرواد الفضاء في محطة مير الفضائية السوفيتية. في التاريخ كله كانت هناك ثماني محطات فضائية سوفيتية ومحطة أمريكية واحدة فقط - سكايلاب."

يبلغ عدد الجنس البشري في الفضاء اليوم 13 شخصًا على الأكثر (ستة من ركاب سويوز وسبعة آخرين من أفراد طاقم المكوك، وواحد منهم رست في المحطة). وهذا رقم صفر مقارنة بالرؤى المتفائلة التي شاهدناها في الأفلام.

كان يُعتقد ذات يوم أنه ينبغي بناء المحطات الفضائية عند نقاط لاغرانج، وهي مناطق ثابتة ومستقرة في المدار بين الأرض والقمر، والتي يمكن إرسال مليارات الأشخاص إليها. وكانت الفكرة هي استخدام المحطات الفضائية كنوع من شهادة التأمين لبقاء الجنس البشري ضد كارثة على الأرض، مثل حرب نووية أو بيولوجية، أو اصطدام كويكب كبير، وما إلى ذلك. ويقدر إنبار أنه عندما يصل عدد سكان الأرض إلى 30-20 مليار نسمة، فلن يكون هناك خيار سوى الخروج واستخدام الموارد الموجودة في الفضاء.
في رؤى السبعينيات، كان هناك حديث عن ثلاثة أنواع رئيسية من المستعمرات الفضائية - أسطوانة دوارة يبلغ طولها عدة كيلومترات، ستوضع بين الأرض والقمر، بحيث ترى الشمس دائمًا. سوف يقوم المجمعون الكبار بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة متاحة. شكل آخر، أقل كفاءة من حيث استخدام الحجم، هو شكل الطارة، حيث يمكن إنشاء نوع من الجاذبية الاصطناعية. أما الشكل الثالث الذي تصوره مخططو الفضاء المبدعون في السبعينيات استنادا إلى أفضل المعارف البشرية في الفيزياء، والذي لا يزال للأسف في الخيال، فهو شكل محطة فضائية كروية. ومن المتوقع أن يعيش عشرات بل مئات الآلاف من الأشخاص في كل مستعمرة من هذا القبيل.

أحد دوافع مثل هذه التسوية، أو على الأقل الرغبة في بناء المباني على نطاق واسع، هو الطاقة - إنشاء مزرعة لمجمعات الطاقة الشمسية في الفضاء وتحويل الكهرباء إلى موجات راديوية سيتم نقلها إلى الأرض محطات الاستقبال.

مشكلة الإطلاق

وصف يوآف لاندسمان مجال الإطلاق وأوضح أنه من أجل إنشاء مستعمرات في الفضاء، ستكون هناك حاجة إلى نطاق مختلف تمامًا من الإطلاقات إلى الفضاء. "إذا أردنا بناء مدن في الفضاء، فسيتعين علينا تنفيذ عشرات عمليات الإطلاق يوميًا، وليس عملية إطلاق واحدة كل بضعة أسابيع. نحن في قاع بئر الجاذبية، وللوصول إلى المحطة الفضائية عليك استثمار الكثير من الطاقة".

لكن للقيام بذلك، لا بد من التغلب على مشكلة عدم كفاءة منصات الإطلاق الموجودة، والتي تعمل بطريقة قديمة والتي تصل تكلفة إطلاقها إلى مدار منخفض إلى 20 ألف دولار للكيلوغرام الواحد. قدم لاندسمان أحد الحلول الأكثر دراسة: مدفع مغناطيسي يعمل في مجال كهربائي. تقوم بوضع الشحنة المطلوبة في المدفع وتثبيت وسائل على الشحنة لتمتص الطاقة وتحولها إلى حركة، وتعطيها قوة دفع. بهذه الطريقة، يتم توفير معظم الطاقة ويمكن تقليل تكاليف الإطلاق بشكل كبير.

ومع ذلك، هناك بعض المشاكل. عندما نطلب رفع الأحمال الثقيلة، سيتعين علينا استثمار الكثير من الطاقة. وستكون الحرارة نتيجة ثانوية لهذه العملية، والتي يمكن التغلب عليها باستخدام الموصلات الفائقة. عيب آخر هو أنه بسبب التسارعات العالية - حوالي ألف جي - سيكون من المستحيل نقل أي حمولة، وبالتأكيد ليس البشر.

الطريقة الثانية هي نظام الدفع بالليزر، وهي تنقسم إلى طريقتين فرعيتين، المشترك بينهما هو أن نظام الدفع موجود على الأرض، ولا يحتاج إلى وقود لرفعه إلى الفضاء. وتقوم الفكرة على استخدام ليزر قوي مركّز، مثل الذي يعمل في نظام الدفاع الصاروخي نوتيلوس، أو الليزر الذي يكتشف الصواريخ العابرة للقارات. ينطلق شعاع الليزر ويضرب الطبقة السفلية من المركبة الفضائية المغطاة بالوقود الصلب الذي يتحول إلى بلازما وفي هذه العملية تطلق الطاقة وترفع المركبة الفضائية. وفي الطريقة الثانية، يتم استبدال الوقود الصلب بالغاز في خزان المركبة الفضائية. على أية حال، فإن العيوب هي عدم توفر الليزر المناسب وكذلك الحاجة إلى أنظمة التبريد.

هناك طريقة أخرى لرفع البضائع والأشخاص إلى الفضاء وهي المصعد الفضائي، والذي لا يزال حتى اليوم عالقًا في مرحلة البحث عن المواد اللازمة لبناء الكابل. اليوم هناك حديث عن استخدام أنابيب الكربون النانوية، التي لم يتم إنشاء سوى بضعة سنتيمترات منها حتى الآن، وحتى ذلك الحين ليس من المؤكد أن الكابل الذي يبلغ طوله 70 ألف كيلومتر لن ينهار تحت وطأة الوزن.

"اليوم، الغالبية العظمى من الرحلات الجوية إلى الفضاء تخضع لسيطرة هيئات حكومية ليس لديها مصلحة في الاستثمار في الفضاء، إلا إذا كان ذلك يحقق فائدة عسكرية. نحن بالكاد نتحدث عن رحلات جوية لأفراد من البشر، وحتى عندما تنطلق الرحلات الجوية التجارية لتوفير طريق أو حتى طريق حول الأرض، فإنها ستظل ترفًا لن يتمكن سوى عدد قليل من الناس من تحمله. لا أعتقد أننا سنرى مدنًا مبنية في الفضاء في عصرنا هذا. واختتم لانديسمان كلامه قائلاً: "سنبقى مع الخيال العلمي".

اختتم النقاش تومر كراوثامر، المصمم الصناعي الذي صمم منتجات لقضاء عطلة نهاية الأسبوع دون جاذبية كجزء من المشروع النهائي للحصول على درجة تصميم المنتجات في معهد حولون للتكنولوجيا.

يتنافس عدد من الشركات على سوق السياحة الفضائية: شركة Virgin Galactic في مراحل بناء ميناء فضائي، وقد نجحت في إجراء رحلات تجريبية وتقوم ببيع تذاكر الرحلات الجوية خارج الغلاف الجوي؛ يقوم مارك نيوسون بتصميم مركبة فضائية خارج الغلاف الجوي لشركة أستريوم الأوروبية.

تخطط العديد من الشركات لبناء فنادق في الفضاء - تعمل شركة Bigelow Aerospace على تطوير وحدة BA 330، بل إنها أطلقت نموذجًا تجريبيًا؛ من المخطط أيضًا أن يتم تشغيله بدءًا من عام 2012 وهو فندق نموذجي تابع لشركة Galactic Suite.
يجب أن يكون الفندق الموجود في الفضاء دافئًا ومكلفًا وفاخرًا وجذابًا وممتعًا؛ تجربة مجانية قدر الإمكان؛ بسيطة، لا يوجد منحنى التعلم. لغرض التخطيط للمنتجات لعطلة نهاية الأسبوع الخالية من الجاذبية، يجب أن نأخذ في الاعتبار التعامل مع مشاكل الحياة على المسار؛ والاستفادة من قلة الجاذبية قدر الإمكان. ومع ذلك، يجب أن يكون التصميم متصلاً بالأرض: يجب أن تبقى المنتجات لعدة سنوات في المستقبل؛ الإشارة إلى خدمة الغرف والإصلاح والاستبدال؛ استخدام المواد والتقنيات الموجودة. قرر كراوثامر التركيز على منطقة النوم، مع التركيز على غرفة شخصية مزدوجة

حصل كراوثامر على الإلهام لبناء المنتجات من اليخوت بسبب التشابه في حجم المنشأة، حيث أن الهيكل مغلق ومعزول ويتحرك في بيئة معادية للإنسان؛ نسبة مماثلة لمناطق العمليات الإدارية مقابل الأماكن العامة، ونسب مماثلة لحجم المساحات الشخصية مقابل الأماكن العامة وحتى دوار البحر. وكما هو الحال مع Licht، يُنصح في الفنادق الفضائية بالحفاظ على التكنولوجيا عند الحد الأدنى واستخدام مواد متنوعة وأنماط كلاسيكية.

تم تصميم المنتجات وفقًا لمواصفات فندق الفضاء استنادًا إلى وحدة BA330 التابعة لشركة Bigelow Aerospace، وهي مخصصة لعدد 2-10 ضيوف و1 إلى 2 موظف وتحتوي على مساحة عامة وممر مركزي وغرفة شخصية للضيوف ، بما في ذلك الخدمات الشخصية.

وبطبيعة الحال، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار عدم وجود جاذبية كبيرة حيث أن الفندق في حالة "سقوط حر" في مدار محدد حول الأرض وبالتالي فإن الأجسام تطفو ما لم تكن مثبتة. ومع ذلك، على الرغم من "انعدام الوزن"، لا تزال الكتلة تلعب دورا مهما.

يؤدي انعدام الجاذبية إلى تعطيل الإحساس بالاتجاه، ويسبب دوار البحر ومشاكل في النوم. تتم الحركة عن طريق السحب والدفع باليدين والتثبيت بالقدمين. على غرار الغوص أو التسلق. هناك حاجة إلى بعض الإجراءات فقط للبقاء في مكانها. لذلك، من الضروري ضمان التوزيع العادل للبؤر الاستيطانية. هناك نقاط معينة تتطلب عناية خاصة (الممرات، الأبواب، أمام الخزائن والنوافذ...)

أحد الأشياء التي صممها كراوثامر كان السرير، وكانت الاعتبارات، من بين أمور أخرى، الحاجة إلى التثبيت والضغط على الجسم، والحاجة النفسية والجسدية للضغط على الرأس، واعتبارات التوجه، واعتبارات الموقف والشعور الأمن، وعدم الحاجة إلى دعم مريح، والنظر في المشاكل التي تحدث عند محاولة إجراء الاتصال الجنسي في ظل انعدام الجاذبية (لكننا لن نتناول ذلك بالتفصيل). الحل - سرير متصل.

يشتمل السرير على مجموعة متنوعة من نقاط الإمساك ويتم توصيله بالمرتبة باستخدام مغناطيس كهربائي. تحتوي البطانية والوسائد والمكونات الشبيهة بالوشاح على مكونات معدنية تلتصق بالمغناطيس. ويحتوي السرير أيضًا على آلية تقليل الصدمات والاهتزازات، وإمكانية التحكم في التركيب، والتدفئة، وصلابة المرتبة، وإضاءة الغرفة؛ تخزين تحت السرير وإمكانية التنظيف البسيط وتغيير أغطية السرير بشكل مريح. قام كروثامر أيضًا بتصميم البؤر الاستيطانية وإضاءة الغرفة. الآن كل ما تبقى هو إقناع الشركة المصنعة لفندق الفضاء بتبني هذا التصميم.

من المؤكد أن المدن في الفضاء لن يتم إنشاؤها في السنوات المقبلة، ولكن حتى أولئك القلائل الذين سيقضون عطلة نهاية الأسبوع في مدار حول الأرض يستحقون الاستمتاع بوقتهم.

تم نشر المقال في عدد ديسمبر 2009 من مجلة غاليليو