تشير دراسة جديدة إلى أن الأشرعة الشمسية، التي تسخر ضوء الشمس بينما تسخر المراكب الشراعية الرياح، يمكن أن تكون تحقيقات ميسورة التكلفة في البحث عن حياة غريبة على قمرين جليديين على الأقل في نظامنا الشمسي – أوروبا التابع لكوكب المشتري، وقمر إنسيلادوس التابع لزحل.
على عكس الصواريخ التقليدية، التي تتطلب الكثير من الوقود لتوليد قوة الدفع، الأشرعة الشمسية استفد من الدفع الخفيف لأشعة الشمس للتجول عبر الفضاء. يتم دفعها عندما تضربها الفوتونات، أو جسيمات الضوء، وتنقل زخمها. بهذه الطريقة، “الضوء نفسه يعمل مثل الريح”، كما قال ماناسفي لينجام، عالم الأحياء الفلكية في معهد فلوريدا للتكنولوجيا والمؤلف الرئيسي للورقة الجديدة، لموقع Space.com.
إن الدفع الناتج عن جزيئات الضوء يكون طفيفًا ولكنه مستمر، مما يعني أنها تستطيع في النهاية تسريع مسبار الإبحار الشمسي إلى سرعات لا يمكن الوصول إليها بالصواريخ التقليدية، والتي تكون أثقل بفضل الوقود الدافع الذي تحمله، وهي مشكلة تتزايد مع حجم المركبة الفضائية. ومع ذلك، تكتسب الأشرعة الشمسية زخمًا من ضوء الشمس الذي تلتقطه، لذلك “لا يتعين عليها حمل وقودها على متنها”، كما يقول لينجام.
متعلق ب: ما هو الشراع الشمسي؟
ونظرًا لاعتماد الأشرعة على ضوء الشمس، فقد يقتصر استخدامها في النهاية على النظام الشمسي الداخلي، حيث يتوفر ضوء الشمس بكثرة. ومع ذلك، على الأقل من الناحية النظرية، هناك شبكة من ليزر صغير هنا على الأرض أو وضعها في مدار في أحد نقاط لاغرانج وقال لينجام إن هذا يمكن أن يضيف المزيد من الزخم ويدفع في النهاية الأشرعة الشمسية إلى النظام الشمسي الخارجي.
على سبيل المثال، في الدراسة الجديدة، يقدر فريقه أن شراعًا شمسيًا يبلغ وزنه 220 رطلاً (100 كيلوجرام) يمكنه الوصول إلى قمر المشتري أوروبا في غضون سنة إلى أربع سنوات فقط وقمر زحل إنسيلادوس في ثلاث إلى ست سنوات.
يُعتقد أن كلا العالمين يضمان محيطًا مالحًا عالميًا تحت أسطحهما المغطاة بالجليد، مما يجعلهما أهدافًا محيرة في العالم. البحث عن الحياة الغريبة في نظامنا الشمسي. ومن المعروف أن إنسيلادوس ينفث السخانات المائية من منطقته القطبية الجنوبية، و وقد تم رصد تلميحات من الأعمدة في أوروبا أيضًا.
إن أخذ عينات من هذه الأعمدة، التي قد تحتوي على جزيئات حيوية مثيرة للاهتمام مثل الأحماض الأمينية، من شأنه أن يسمح للعلماء بدراسة تركيبة محيطات الأقمار دون الحاجة إلى الهبوط بمركبة فضائية والحفر عبر الجليد السميك.
وقال لينجام: عند القيام بالتحليق عبر هذه الأعمدة، فإن السرعات العالية للمركبة الفضائية ستؤدي إلى اصطدام الجزيئات بالمسبار بقوة نسبيًا، مما يعني أنه “يمكن تدمير الجزيئات، وهذا بدوره يمكن أن يدمر أي علامات على وجود حياة مفترضة”. لتجنب ذلك، يجب أن تكون مهمة الإبحار الشمسي قادرة على تقليل سرعتها إلى الحد الأدنى من سرعة المواجهة البالغة حوالي 6 كيلومترات في الثانية (حوالي 3.7 ميل في الثانية)، حسبما أفاد لينجام وفريقه في تقريرهم الجديد. ورقنُشرت في 28 فبراير في مجلة Acta Astronautica.
قصص ذات الصلة:
– شاهد ناسا وهي تطلق شراعًا شمسيًا بحجم ملعب كرة سلة للدفع في الفضاء السحيق (فيديو)
– قد تصل مجسات الإبحار الشمسي قريبًا إلى الشمس
– شاهد مركبة الهبوط على سطح كوكب المشتري وهي تتعامل مع التضاريس القاسية التي قد تواجهها على أوروبا (فيديو)
هذه التكنولوجيا الفضائية الخاصة لم يسمع بها من قبل. على سبيل المثال، تم إطلاق LightSail 2، وهي مركبة فضائية ممولة جماعيا بحجم صندوق الأحذية تديرها جمعية الكواكب غير الربحية، إلى مدار الأرض في عام 2019. وبحلول نوفمبر 2022، كان LightSail 2 قد تم إطلاقه إلى مدار الأرض. حقق 18000 مدارًا وسافر ما يقرب من 5 ملايين ميل (8 ملايين كيلومتر) خلال ثلاث سنوات في المدار – أي أطول بثلاث مرات من عمر تصميمه الأصلي.
لقد نجحت الأشرعة الشمسية في أماكن بعيدة عن الوطن أيضًا: في اليابان المركبة الفضائية إيكاروس أظهرت تكنولوجيا الإبحار الشمسي في الفضاء السحيق في عام 2010.
ويعتقد بعض العلماء أن الأشرعة الشمسية يمكن أن تدفع أولى مهمات البشرية بين النجوم. على سبيل المثال، 100 مليون دولار مبادرة اختراق ستارشوتتم الإعلان عنه في عام 2016، ويهدف إلى بناء سرب من المركبات الفضائية خفيفة الوزن بحجم الرقائق الدقيقة وإرسالها إلى Alpha Centauri، أقرب نظام نجمي إلى الأرض. يمكن لهذه الأشرعة الضوئية، المدفوعة بالليزر بسرعة 20% من سرعة الضوء، أن تصل إلى Alpha Centauri خلال 20 عامًا فقط، أي خلال حياتنا.
وقال لينجام: بعد 65 عامًا من استكشاف نظامنا الشمسي باستخدام تكنولوجيا الصواريخ التقليدية، “في مرحلة ما، سنواجه حدود ما يمكن استكشافه باستخدام الدفع الكيميائي”. وأضاف أن تكنولوجيا الشراع الشمسي يمكن أن تبشر بعصر جديد من استكشاف الفضاء، خاصة إذا كانت مناسبة تماما للبحث عن علامات الحياة في الأماكن “التي تعتبر من بين الموائل الواعدة للحياة”.