سفینه فضایی نانو | پروژه جدید ناسا

کهکشان ها و دنیای حیرت انگیز ماورای کره ی زمین از دیرباز برای انسان ها جالب توجه بوده است. با پیشرفت تکنولوژی محققین هم در تلاشند تا هرچه زوردتر پرده از رازهای نهان فضا بردارند تا نهایتا متوجه شویم که موجودات زنده ی دیگری همانند انسان ها در کهکشان راه شیری یا کهکشان های دیگر وجود دارند یا خیر. برای دست یافتن به پاسخ این سوال به مدرن ترین فضاپیماها و علوم فضایی نیاز داریم.
این روزها ناسا (سازمان ملی هوانوردی و فضایی ایالات متحده ی آمریکا) قوی ترین سازمان فعال در زمینه ی علوم و تحقیقات فضایی است و همیشه در این زمینه پیشگام بوده، ناسا همه ساله مردمان دنیا را با خبرها و کشفیات جدیدش متعجب می کند. یکی از خبرهایی که اخیرا از این سازمان منتشر شده ساخت فضاپیمایی از نوع نانو است که توجه دانشمندان سراسر جهان را به خود جلب کرده است.
امروز کارناوال قصد دارد شما را بیشتر با پروژه ی سفینه ی فضایی نانوی ناسا آشنا کند، همراهمان باشید تا با هم بر آخرین اخبار منتشر شده در این زمینه بپردازیم و رویای زندگی بر روی ستاره ها و سیارات دیگر را بار دیگر ورق بزنیم.

آشنایی با هدف پروژه سفینه نانو | رسیدن به آلفا قنطورس

پیش از پرداختن به اختراع جدید ناسا باید با عبارت آلفا قنطورس (Alpha Centauri) آشنا شوید زیرا همه ی هدف این پروژه رسیدن به آلفا قنطورس است. آلفا قنطورس که با نام های ظلمان و رجل قنطورس نیز شناخته می شود نام یک ستاره یا در واقع یک ستاره ی دو قلو در صورت فلکی قنطورس می باشند. این سامانه ی ستاره ای از همه ی ستاره ها به منظومه ی شمسی نزدیک تر است و حتی با چشم غیر مسلح نیز دیده می شود. دانشمندان عقیده دارند با راه یابی به آلفا قنطورس بتوانند شرایط زندگی بر روی ستارگان را از زاویه ی بهتر و نزدیک تری بررسی نمایند.
فاصله ی ستارگان آلفاقنطوری با خورشیدِ کره ی زمین 4.7 سال نوری می باشد اما نکته ی جالب توجه درباره ی ستارگان دو قلوی قنطورس این است که به دلیل فاصله ی نزدیک دو ستاره به یکدیگر مابین آن ها ناحیه ای به اندازه ی 2 واحد نجومی وجود دارد که در آن گردش مداری حالت پایدار به خود گرفته که غول های گازی نمی توانند در آن رخته کنند. غول های گازی نوعی سیارات کوچک و بزرگ از جنس گاز هستند که وجودشان شانس وجود موجودات زنده در آن ناحیه را به شدت کاهش می دهند.

با این خصوصیات، ستارگان آلفا قنطوس جایگاه خوبی برای تحقیقات ستاره شناسی و مقصد خوبی برای تحقق رویای زندگی روی سیارات است. حالا که تا حدودی با آلفا قنطوس آشنا شدیم همراهمان بمانید تا بیشتر با تلاش های ناسا برای رسیدن به این ستاره ها آشنا شویم.

نگاهی به سفینه فضایی نانوی ناسا

در ماه آوریل سال 2016 میلادی گروهی از دانشمندان که اِستیوِن هاوکینگ فیزیکدان مشهور هم در بین آن ها بود، زیر نظر ناسا اعلام کردند که با استفاده از لیزر قصد پرتاب سفینه فضایی نانو را به آلفا قنطورس دارند تا شاید نشانه ای از حیات در این ستاره بیابند. این کار حدودا 100 میلیون دلار هزینه در بر دارد که نسبتا جزء پروژه های پر هزینه ی ناسا می باشد.
در توصیف این فضاپیما گفته می شود که به اندازه و ابعاد یک تمبر پستی می باشد و بنابر برنامه های این گروه تحقیقاتی اگر این نانو فضاپیما بتواند 20 سال نوری را به خوبی و سلامت طی کند به ستاره آلفا قنطورس خواهد رسید. از زمان حرکت این فضاپیما تا ارسال اطلاعاتش به زمین هم تقریبا 4 سال طول می کشد که زمان بسیار خوبی است.
شاید ندانید اما انرژی و فشار زیادی که در فضا وجود دارد به بدن فضانوردان آسیب های زیادی می رساند این در حالی است که فضانوردان لباس ها و تجهیزات بسیار مدرنی دارند. بنابراین قطعا این فشارها بر نانو فضانوردانی چون این سفینه ی فضایی هم تاثیر خواهند داشت. بنابراین بزرگ ترین چالش سازندگان آن سالم نگه داشتن سفینه در برابر آسیب های محیطی می باشد. محققین برای حل این مشکل مسیری را در فضا طراحی کرده اند که در آن تا حد ممکن کمترین آسیب به این سفینه ی نانو وارد شود. از راهکارهای دیگری که برای کمتر آسیب رسیدن به این سفینه ی نانویی اندیشیده اند استفاده از دی اکسید سیلیکون در بدنه ی این فضاپیماست که تا اندازه ی زیادی آن را مقاوم می کند. همین کوچک بودن سفینه ی نانو و شکل ظاهری آن نقش مهمی در بالا بودن سرعت آن ایفا می کند و باعث شده تا محققین چندین سفینه ی نانو بسازند تا در صورت آسیب دیدن یکی، دیگری جایگزین آن گردد.

امروزه این پروژه با نام استارشات (Starshot) شناخته می شود و به دلیل حضور هاوکینگ و  یوری میلنر (Yuri Milner) سرمایه گذار بزرگ، صاحب شهرت و آوازه شده است و برخی می گویند این پروژه می تواند آغازی باشد برای کشف سیارات دیگر منظومه ی شمسی.

هاوکینگ درباره ی این پروژه گفته است:

این سفینه ی نانو سبکترین فضاپیمایی است که تا به امروز با استفاده از نور و بادبان های نوری ساخته شده است. این ماموریت به آلفا قنطورس می تواند دریچه ای نوین برای فضانوردان باشد و منجر به جهشی بزرگ در کشف جهان هستی گردد. ما انسانیم و پرواز جزئی از طبیعت ماست.

پرتاب این فضاپیماها به صورت موشک هایی پیاپی خواهد بود که توسط بادبان هایی خورشیدی هدایت می شوند، وزن بسیار کمی دارند و با استفاده از نور، بادبان و لیزر با سرعت بسیار بالایی حرکت می کنند، در ادامه بیشتر با جزئیات این سفینه ی نانو آشنا می شویم.

سفینه فضایی نانو ناسا را در ویدئو تماشا کنید

بررسی ریزبینانه سفینه فضایی نانو

به بیان ساده این فضاپیما تراشه ای کوچک و بادبانی شکل است که می تواند اطلاعات را از طریق لیزر به زمین مخابره کند. برای ساخت این فضاپیما هنر، صنعت و تکنولوژی در فضانوردی در کنار هم قرار گرفته اند تا سیستمی نوین ساخته شود، سیستمی که بتواند با سرعت بسیار بالا مسافتی را که یک فضاپیمای معمولی در 30000 سال نوری طی می کند به 20 سال نوری کاهش دهد. سرعت این فضاپیمای نانو 100 میلیون مایل در ساعت می باشد که در نوع خود رکوردی فوق العاده می باشد.

شعار محققان این پروژه تعهد، ابتکار و شفافیت در کار است که در تلاش هستند بر این شعار پایبند بمانند. میلنر سرمایه گذار اصلی این پروژه از این سفینه با عنوان (Our interstellar sailboat) به معنای "قایق بادبانی ما معلق میان ستاره ها" یاد کرده و درباره ی این اختراع جالب گفت:

این سفینه می تواند توسط پرتوهای نور اطلاعات مفیدی از سیارات را به ما برساند و داده های علمی جدید را کشف کند. از نظر ما پرتاب این سفینه به سوی آلفا قنطورس یک پروژه ی کاملا موفقیت آمیز خواهد بود و به احتمال زیاد در آینده بیشتر از این نوع سفینه ها استفاده خواهد شد. اما پیشرفت و گسترش پروژه های این چنینی گران و زمان بر است و این پروژه هم در آینده گرانقیمت تر نیز می شود. اما امیدواریم در آینده این پروژه ها ارزان تر، مدرن تر و با گستره ی عکاسی بزرگ تری ارائه شوند.

وی در ادامه ی سخنانش گفت:

55 سال پیش در چنین روزی یوری گاگارین (Yuri Gagarin) به عنوان اولین انسان به فضا رفت و این یک جهش بزرگ در زندگی همه ی مردمان دنیا بود. امروز هم ما با استفاده از تکنولوژی در پی جهشی بزرگتر هستیم.

اما چه قطعات و تجهیزاتی در این سفینه ی نانو بکار رفته است؟ برای پاسخ به این سوال قسمت های مختلف این سفینه را به چند بخش اساسی تقسیم کرده ایم که به شرح زیر هستند.

قطعات اصلی نانو فضاپیماها:

• دوربین های دیجیتال: چهار دوربین دیجیتال با رزولوشن حداقل 2 مگاپیکسل
• پردازنده: چهار پردازنده با حجم زیر یک گرم
• هیدروالکتریک یا توربین: چهار هیدروالکتریک با مقیاس فوتون
• باتری: باتری اتمی 150 میلی گرم که توسط پلوتونیوم 238 و آمریسیم 241 تغذیه می شود.
• پوشش محافظ: پوششی از جنس مس بریلیوم و دی اکسید سیلیکون که فضاپیما را در برابر گرد و غبارها و اجرام فضایی مقاوم کند.
• بادبان خورشیدی: ساخته شده از موادی بسیار نازک که بیشتر آن را گرافن کامپوزیت تشکیل داده تا بتواند لیزر را بازتاب کند.

دقیقا این فضا پیماهای ریز یا ریزماکت ها چگونه کار می کنند؟

به زبانی ساده باید بگوییم که این نانوراکت ها به مدار زمین پرتاب می شوند و آرام آرام بادبان های خود را باز می کنند سپس به نوبت و در بازه های زمانی که دانشمندان مشخص کرده اند به هریک از آن ها لیزر تابیده یا شلیک می شود. پس از به حرکت در آمدن سنسورهایی که در آن ها به کارگرفته شده، اطلاعات اطراف را ضبط و به زمین مخابره می کنند، این انتقال اطلاعات نیز به وسیله ی لیزر انجام می شود.

با این که دانشمندان بزرگ و به نامی از این پروژه حمایت کرده اند اما هنوز هم انتقاداتی به این پروژه وارد می شود مانند هزینه ی بالا، عدم موفقیت و ریسک بالا، بیهوده بودن پروژه و ... و حتی برخی گفته اند باید هزینه ای که در این پروژه صرف شد را خرج ساخت تلسکوپ های قوی می کردند که ریسک کمتری دارند. اما با همه ی این تفاصیل دست اندرکاران استار شات به موفقیتشان امیدوارند و حتی از محققیق و دانشمندان خارجی هم دعوت کرده اند که در این پروژه سرمایه گذاری کنند.

اهداف پروژه

با انجام این پروژه ی پر هزینه اهداف زیادی دنبال می شود که در این بخش مروری بر این اهداف می کنیم:

• اثبات استفاده از نور برای حرکت و دریافت اطلاعات از سفینه ها
• کسب اطلاعات از آلفا قنطورس و انتقال آن ها به نسل بعدی
• کشف تک سلولی ها یا جانداران دیگر بر روی آلفاقنطورس
• اکتشافات جدید در حیطه ی منظومه ی شمسی
• کمک به ارتقای نسل های بعدی سفینه های نانو
• کسب اطلاعات از فضا به وسیله ی یک فضاپیمای چند سانتی متری با وزن تنها چند گرم
• کشف روشی خوب و مدرن برای کاهش برخورد فضاپیماها با گرد و غبار، هیدروژن و پرتوهای کیهانی دیگر
• فرستادن یک ناوگان نانوفضایی کامل به فضا

یک فیزیکدان دانشگاه هاروارد در باره ی اهداف این پروژه ی جدید گفته است:

این پروژه بدون شک بسیار بلندپروازانه است اما در علم فیزیک هیچ محدودیتی وجود ندارد و همه چیز بستگی به نوع نگاه و طراحی ما دارد بنابراین موفقیت این پروژه نیز وابسته به تلاش و طراحی های ماست.

چالش های فنی موجود در پروژه 

برای پرتاب و ادامه ی حرکت هدفمند سیاره ی نانو نیاز به نیروی محرکه ی بسیار قوی است. از طرفی دانشمندان به لیزری بسیار قوی نیاز دارند که بتواند سفینه ای با جرم کوچک را در زمانی طولانی هدایت نماید که این موضوع از بزرگترین چالش های دانشندان است. از طرفی دیگر همه چیز در این سفینه باید تا جایی که امکان دارد کوچک شود، اشیایی چون دوربین، کامپیوتر، وسایل ارتباطی، منبع قدرت، بادبان ها همه و همه باید تا اندازه ی مناسب کوچک باشند و در عین حال سرما، خلأ و توده های معلق در فضا نیز نباید به فضاپیما آسیب برسانند.

اما مشکلات دانشمندان به همین جا ختم نمی شود، آن ها باید بتوانند نیروی لیزری که حداقل صد گیگاوات است را روی بادبان ها و بدنه ی این فضاپیمای کوچک مستقر کنند و همه ی تلاطم های جوی را هم در نظر داشته باشند که البته گروه تحقیقاتی استارشات ادعا کرده اند از پس همه ی این چالش ها بر خواهند آمد.

آشنایی با سرمایه گذاران پروژه سفینه فضایی نانو

از مهم ترین سرمایه گذاران این پروژه اِستیوِن هاوکینگ، میلنر و مارک زاکربرگ (Mark Zuckerberg) هستند که در این قسمت به صورت خلاصه با آن ها آشنا می شویم:

اِستیوِن هاوکینگ:

 کیهان شناس، فیزیکدان و نویسنده ی اهل بریتانیاست که حدودا 40 سال سابقه در پروژه های مختلف بین المللی دارد از افتخارات او می توان به عضویت در جامعه سلطنتی هنر، دریافت مدال آزادی ریاست جمهوری آمریکا، دارا بودن کرسی ریاضیات لوکاس، کسب جوایز مختلف برای کتاب هایش و... اشاره کرد. به صورت کلی وی را به دلیل فعالیت در زمینه ی فیزیک کوانتوم و ابتلا به بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک می شناسند که باعث شده این دانشمند برجسته توان حرکتی خود را از دست دهد و برای حرکت به ویلچر نیازمند باشد.

یوری بوریسویچ میلنر:

کارآفرین و سرمایه گذار روسی است که تا به امروز بر روی شرکت هایی چون فیسبوک، زینگا، توییتر، اسپاتیفای، زاکداک، گروپان و... سرمایه گذاری نموده است. رشته ی تحصیلی او فیزیک است که در همین زمینه توانست جایزه ی صلح نوبل را هم از آن خود کند. خانه ی او در ایالت متحده ی آمریکا آن قدر بزرگ و گران است که مجله خبری وال استریت ژورنال اعلام کرد خانه ی او گران ترین عمارتی است که تا به حال در آمریکا توسط یک خانواده خریداری شده است.

مارک زاکربرگ:

همه مارک زاکربرگ را به دلیل مالکیت شبکه ی اجتماعی فیسبوک می شناسند اما در این قسمت کمی بیشتر با او آشنا خواهیم شد. او در سال 2008 میلادی جوانترین میلیاردری بود که ثروتش را شخصا خودش به دست آورده بود و با ادامه این پیشرفت توانست به عنوان شخصیت سال 2010 میلادی در سطح بین المللی شناخته شود و در همین سال هم فیلمی از زندگینامه ی او ساخته شد.

جالب است بدانید که پروژه ی سفینه ی نانو اولین پروژه ای نیست که این افراد و بخصوص میلنر و هاوکینگ باهم مشارکت کرده اند و هدفشان جستجوی نشانه هایی از حیات هوشمند در ماورای کره ی زمین است.

اِستیوِن هاوکینگ و میلنر 

اِستیوِن هاوکینگ

مارک زاکربرگ

نکاتی جالب درباره پروژه

در اینجا به نکاتی اشاره می کنیم که بد نیست درباره ی پروژه ی نانو فضاپیماهای ناسا بدانید:

• اندازه ی این سفینه ها به اندازه ای است که می توانند بر روی یک بیسکویت ویفر جا بگیرند.
• هزینه ای که اتمام این پروژه در بر خواهد داشت حتما چندین برابر رقم تخمین زده شده است.
• این سفینه ها را می توان نوعی رایانه ی کوچک دانست.
• مقدمات این پروژه انجام شده اما هنوز زمان اجرایی شدنش مشخص نیست. 
• برای ردیابی این سفینه های فضایی از تکنولوژی GPS استفاده خواهد شد.

سخن آخر

به دلیل انتشار خبرهای مختلف از این پروژه تا زمان پرتاب ریزراکت ها و دریافت نتیجه توسط آن ها احتمالا خبرهای مختلفی درباره ی این پروژه خواهید شنید، لطفا اطلاعات خود را با ما در میان گذارید. کارناوال حتما در آینده مقالات علمی خود را بروزرسانی خواهد کرد.

منتظر دیدگاه های شما خوبان هستیم.