چین در حال تحقیق در مورد چگونگی ساخت فضاپیماهای فوق بزرگ با طول 0.6 مایل (1 کیلومتر) است. اما این ایده تا چه اندازه امکان پذیر است و استفاده از چنین فضاپیمای عظیم چه فایده ای خواهد داشت؟
این پروژه بخشی از فراخوان گسترده تری برای پیشنهادات تحقیقاتی از بنیاد ملی علوم طبیعی چین است، یک آژانس مالی که توسط وزارت علوم و فناوری این کشور اداره می شود. در یک طرح تحقیقاتی که در وب سایت بنیاد منتشر شده است، چنین سفینه های فضایی عظیمی به عنوان "تجهیزات استراتژیک اصلی هوافضا برای استفاده در آینده از منابع فضایی، کاوش در اسرار جهان و زندگی طولانی مدت در مدار" توصیف شده است.
این بنیاد از دانشمندان می خواهد تا در مورد روش های طراحی جدید و سبک وزن که می تواند مقدار مصالح ساختمانی را که باید در مدار قرار گیرد محدود کنند و همچنین تکنیک های جدیدی را برای مونتاژ ایمن چنین سازه های عظیم در فضا را ارائه دهند. در صورت تأمین بودجه، امکان سنجی به مدت پنج سال اجرا می شود و بودجه آن 15 میلیون یوان (2.3 میلیون دلار) است.
این پروژه ممکن است علمی تخیلی به نظر برسد، اما تکنسین ارشد سابق ناسا، میسون پک، گفته است؛ «که این ایده کاملاً دست یافتنی ست و چالش بیشتر مربوط به مهندسی است تا علم بنیادی، و مشکلات را در اینجا نه به عنوان موانع غیرقابل حل، بلکه به عنوان مشکلات مقیاس توصیف کرده است»
به دلیل هزینه زیاد پرتاب اجسام و مواد به فضا، بزرگترین چالش برچسب قیمت خواهد بود، ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) که به‌نقل از ناسا در پهن‌ترین نقطه خود تنها ۱۱۰ متر طول دارد، هزینه ساختی نزدیک به ۱۰۰ میلیارد دلار داشت؛ درنتیجه ساخت سازه‌ای با طول ۱۰ برابر بیشتر، حتی برای کشورهایی با بیش‌ترین بودجه فضایی نیز دشوار خواهد بود.
هرچند هزینه های ساخت بستگی به نوع ساختاری دارد که چینی ها برای ساختن آن برنامه ریزی کرده اند. ایستگاه فضایی بین‌المللی- ISS مجهز به تجهیزات است و برای اسکان انسان طراحی شده است که باعث افزایش قابل توجه جرم آن می شود. پک گفت: "اگر ما در مورد چیزی صحبت می کنیم که تنها طولانی و سنگین است، داستان دیگری است."
تکنیک های ساختمانی همچنین می تواند هزینه ورود سفینه فضایی به فضا را کاهش دهد. رویکرد متداول ساخت قطعات روی زمین و سپس مونتاژ آنها مانند لگو در مدار است، اما فناوری چاپ سه بعدی می تواند مواد اولیه جمع و جور را به اجزای ساختاری با ابعاد بسیار بزرگتر در فضا تبدیل کند.
به گفته پک، یک گزینه جذاب تر این است که مواد اولیه را از ماه تهیه کنید، چراکه گرانش آن در مقایسه با زمین کم است. به این معنی که پرتاب مواد از روی سطح آن به فضا بسیار آسان تر است. با این وجود، این امر ابتدا به زیرساخت پرتاب بر روی ماه نیاز دارد و بنابراین در کوتاه مدت گزینه ای به حساب نمی اید.
فضاپیمای بزرگ، مشکلات بزرگ
ساختاری با چنین ابعاد عظیم نیز با مشکلات منحصر به فردی روبرو خواهد بود ، هر زمان که یک فضاپیما تحت فشار قرار گیرد، چه از طریق مانور در مدار و چه از طریق اتصال به فضاپیمای دیگر، حرکت به ساختار فضاپیما منتقل می شود که باعث ارتعاش و خم شدن آن می شود. که با چنین ساختار بزرگی، مدت زمان زیادی طول می کشد تا این ارتعاشات فروکش کنند، بنابراین به احتمال زیاد فضاپیما برای مقابله با این ارتعاشات به کمک ضربه گیر یا کنترل فعال نیاز خواهد داشت. طراحان همچنین باید هنگام تصمیم گیری در مورد ارتفاع فضاپیما در چه ارتفاعی بایستی دقت داشته باشند. در ارتفاع‌های پایین‌تر، نیروی پسا (درگ) ناشی از جو بیرونی، سرعت فضاپیماها را پایین می‌آورد و آنها را ملزم می‌کند تا دائما خود را به مدار پایدار بازگردانند. این مشکلی است که ایستگاه فضایی بین‌المللی همواره با آن دست‌وپنجه نرم می‌کند؛ اما برای سازه‌ای بسیار بزرگتر که نیروی پسا بیشتری به آن وارد می‌شود و نیازمند سوخت بیشتر برای بازگشت به جایگاه خود است، کشیده‌شدن به سمت زمین نگرانی بزرگی خواهد بود. از طرف دیگر، و هرچه جسمی از جو زمین دورتر رود، سطوح تابش به‌سرعت افزایش می‌یابد، که اگر فضاپیما میزبان انسان باشد، تابش‌ها مشکلی جدی خواهند بود.
مایکل لمبک، استاد مهندسی هوافضا در دانشگاه ایلینوی در Urbana-Champaign که در هر دو برنامه دولتی و تجاری فضایی کار کرده است، در اینباره گفته است هرچند ساخت چنین سازه‌ای ممکن است ازنظر فنی امکان‌پذیر باشد، از منظر کاربردی اصلا سودمند نیست.
او در ادامه افزوده است: داریم درباره ساخت استارشیپ انترپرایز (فضاپیمای مجموعه تلویزیونی پیشتازان فضا) صحبت می‌کنیم. این سازه خیالی و دست‌نیافتنی و صحبت درباره‌اش جالب است؛ اما با توجه به هزینه‌ها، برای سطح فناوری ما خیلی واقع‌بینانه نیست.» به‌گفته لمبک، با توجه به بودجه کم، این پروژه تحقیقاتی احتمالا صرفا مطالعه‌ای دانشگاهی و کوچک به‌منظور ترسیم طرح‌های اولیه چنین پروژه‌ای و شناسایی شکاف‌های فناورانه است. به‌عنوان مقایسه، بودجه ساخت کپسولی برای حمل فضانوردان به ایستگاه فضایی بین‌المللی، سه میلیارد دلار بود. «درنتیجه، سطح تلاش در اینجا درمقایسه با نتایج مطلوب بسیار کوچک است
همچنین سوالاتی در مورد اینکه چنین فضاپیمایی بزرگ برای چه چیزی استفاده می شود وجود دارد. لمبک گفت کاربردهایی عبارتند از تاسیسات فضایی که از گرانش میکرو و نیروی فراوان خورشیدی برای ساختن محصولات با ارزش مانند نیمه رساناها و تجهیزات نوری یا زیستگاه های طولانی مدت برای زندگی خارج از جهان استفاده می کنند. اما هر دو هزینه های هنگفتی را برای نگهداری به دنبال خواهند داشت.
چین همچنین ابراز علاقه کرده است که مجموعه های عظیمی از انرژی خورشیدی را در مدار ایجاد کرده و نیرو را از طریق پرتوهای مایکروویو به زمین بازگرداند، اما پک گفت که اقتصاد چنین پروژه ای فقط جمع نمی شود. پک محاسبات پشتیبان را انجام داده و تخمین زده است که هزینه آن حدود هزار دلار برای هر وات است، در حالی که این انرژی تنها دو دلار در هر وات برای انرژی تولید شده از صفحات خورشیدی روی زمین است.
شاید امیدوارکننده ترین کاربرد برای چنین ساختار فضایی بزرگ، علمی باشد. یک تلسکوپ فضایی در آن مقیاس می تواند به طور بالقوه ویژگی هایی را در سطح سیارات سایر منظومه های شمسی مشاهده کند. در پایان پک افزود: "این می تواند برای درک ما از سیارات فراخورشیدی و حیات بالقوه در جهان دگرگون کننده باشد."
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید.