چین می خواهد یک اَبَر سفینه فضایی به طول یک کیلومتر بسازد، اما واقعا ساخت چنین فضاپیمایی امکان پذیر است و چه کاربردی دارد؟ - مجله آی سیب

این پروژه، بخشی از فراخوان گسترده تری برای پیشنهادات تحقیقاتی به وسیله بنیاد ملی علوم طبیعی چین است؛ آژانس تحقیقاتی که معمولا به وسیله وزارت علوم و فناوری چین حمایت معنوی و اقتصادی می گردد.

در یک طرح تحقیقاتی که در وب سایت این بنیاد منتشر شده است؛ چنین سفینه فضایی عظیمی به اسم تجهیزات استراتژیک اصلی هوافضا برای استفاده در آینده از منابع فضایی، کاوش در اسرار دنیا و زندگی طولانی مدت در مدار زمین توصیف شده است.

این بنیاد از دانشمندان می خواهد تا درباره روش های طراحی نو و سبک وزنی که بتوانند میزان مصالح ساختماتی مورد احتیاج برای حمل به مدار را کاهش دهند و بعلاوه تکنیک های نو مونتاژ ایمن سازه های عظیم در فضا پیشنهاداتی بدهند. در صورت تامین بودجه، امکان سنجی این طرح به مدت 5 سال اجرا می گردد. بودجه در نظر گرفته شده برای این طرح 15 میلیون یوان (2.3 میلیون دلار) است.

ممکن است این پروژه علمی و تخیلی به نظر برسد اما میسون پک، کارشناس ارشد ناسا، آن را کاملا دور از واقعیت نمی بیند و می گوید چالش اصلی این پروژه بیشتر مهندسی است تا علوم بنیادی!

او که اکنون استاد مهندسی هوافضا در دانشگاه کرنل است؛ به نشریه Live Science می گوید: من فکر می کنم این طرح کاملا امکان پذیر است. من مسائل را نه به اسم غیرقابل حل بلکه از جنس مقیاس توصیف می کنم.

به گفته پک، هزینه زیاد پرتاب اجسام و مواد به فضا، عظیم ترین چالش این پروژه را مباحق پولی و قیمتی می نماید. به گفته این استاد هوافضا، ساخت ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) که عرض آن 110 متر و شامل وسیع ترین نقطه بوده؛ تقریبا 100 میلیارد دلار هزینه در بر داشته است. بنابراین، ساختن چیزی در حدود 10 برابر عظیم تر، حتی ثروتمندترین کشورها را هم تحت تاثیر و فشار اقتصادی قرار می دهد.

البته، همه چیز به نوع ساختاری که چینی ها برای این فضاپیما در نظر گرفتند؛ بستگی پیدا می نماید. ایستگاه فضایی بین المللی ISS برای اسکان انسان طراحی شده است که باعث افزایش قابل توجه جرم می گردد.

تکنیک های ساختمانی می تواند هزینه ساخت و ورود چنین سفینه فضایی عظیمی به فضا را کاهش دهد. رویکرد متداول ساخت قطعات روی زمین و سپس مونتاژ آن ها در مدار است؛ دقیقا مشابه بازی های لگو ولی فناوری چاپ سه بعدی می تواند مواد اولیه جمع وجور را به اجزای ساختاری با ابعاد بسیار عظیم تر در فضا تبدیل کند.

به گفته پک، یک گزینه مجذوب نماینده تر می تواند تهیه مواد اولیه از سطح ماه باشد. گرانش ماه کمتر از زمین است و پرتاب مواد از سطح آن به فضا بسیار آسان تر است. با این وجود، این امر ابتدا به زیرساخت پرتاب روی سطح ماه احتیاج دارد و در کوتاه مدت نمی تواند گزینه مطلوبی باشد.

سفینه عظیم؛ مسائل عظیم

ساخت فضاپیمایی با چنین ابعاد عظیمی قطعا با مسائل منحصربه فردی روبرو خواهد شد. پک شرح می دهد که هر گاه یک فضا تحت فشار قرار بگیرد؛ چه به وسیله مانور در مدار زمین یا به وسیله برخورد و اتصال با دیگر فضاپیماها، کل این حرکت به ساختار سفینه فضایی منتقل می گردد و شاهد ارتعاش و خم شدن آن خواهیم بود.

با چنین ساختار عظیم و طولانی، مدت زمان زیادی طول می کشد تا این ارتعاشات فروکش نمایند؛ بنابراین به احتمال زیاد فضاپیما برای مقابله با این ارتعاشات به ضربه گیر یا کنترل فعال احتیاج دارد.

طراحان این سفینه فضایی باید درباره ارتفاع آن هم تصمیم گیری نمایند تا در یک ارتفاع معین به تعادل برشد. در ارتفاع های پایین تر، مدام به فضاپیما فشار وارد می نماید تا در مدارهای پایدارتر قرار بگیرد. در حال حاضر، این مسئله برای فضاپیمای ISS یک مشکل است اما برای یک ساختار عظیم تر که کشش بیشتری دارد و احتیاج به سوخت بیشتری هم هست؛ یک نگرانی عمده خواهد بود. از طرف دیگر، پرتاب به ارتفاع های بالاتر بسیار گران تر است.

یک استاد مهندسی هوافضا از دانشگاه ایلینوی می گوید ساخت چنین سفینه فضایی از نظر فنی ممکن است ولی به هیچ وجه عملی نیست. او به نشریه Live Science می گوید: ما داریم درباره یک Starship Enterprise صحبت می کنیم که بسیار سرگرم نماینده و مجذوب نماینده است ولی امکان پذیر نیست و سطح فناوری های کنونی ما برای آن چندان واقع بینانه نیست.

این استاد دانشگاه می گوید با توجه به بودجه تحقیقاتی اندک تخصیص داده شده به آن، احتمالا فقط یک مطالعه کوچک و دانشگاهی برای ترسیم اولیه ترین طرح های چنین پروژه ای و شناشایی شکاف های تکنولوژیکی است. برای مقایسه، بودجه ساخت کپسول برای انتقال فضانوردان به ایستگاه فضایی بین المللی ISS نزدیک به 3 میلیارد دلار بوده است.

بعلاوه سوالاتی درباره اینکه چنین فضاپیمایی برای چه کارهایی در فضا استفاده می گردد؛ هنوز بدون پاسخ باقی ماندند. شاید زیستگاه های طولانی یا ساختن محصولات با ارزش از نیمه رساناها و تجهیزات نوری با استفاده از گرانش های میکرو و نیروی فراوان خورشید مد نظر باشد ولی هر دوی این ها هزینه های هنگفتی طلب می نمایند.

چین ابراز علاقه نموده مجموعه های عظیمی از فراوری انرژی خورشیدی در مدار ایجاد نموده و این نیروها را به وسیله پرتوهای مایکروویو به زمین برگرداند. اما باز هم چنین طرحی به سرمایه گذاری هنگفتی احتیاج دارد. تخمین زده شده است که هزینه این طرح برای فراوری هر وات ساعت برق حدود 1000 دلار باشد در صورتی که روی زمین 2 دلار با پنل های خورشیدی است.

به گفته پک، شاید امیدوارنماینده ترین کاربرد چنین فضاپیمای عظیمی برای کارهای علمی باشد. یک تلسکوپ فضایی در آن مقیاس می تواند به طور بالقوه ویژگی هایی در سطح سیارات سایر منظومه های شمسی را رصد کند. شاید بتوان با این سفینه فضایی یک کیلومتری، درک بهتری از سیارات فراخورشیدی و حیات بالقوه در دنیا یافت.