خداحافظ زمين!

ما مي دانيم كه زمين مكان مناسبي براي زندگي ابدي بشر روي آن نيست و طي تقريباً 3 ميليارد سال آينده انبساط خورشيد باعث تبخير اقيانوس ها شده و سياره زمين را به محلي غير قابل سكونت تبديل خواهد كرد. البته اگر تا آن زمان كهكشان اندرومدا با كهكشان راه شيري برخورد نكرده و نسل بشر را براي هميشه از روي زمين پاك نكرده باشد! به علاوه انتظار مي رود در هر300 هزار سال يك بار سيارك ها يا همان سنگ هاي عظيم الجثه اي كه در اطراف مدار زمين در گردش هستند با سياره ما برخورد كنند. در سال 1989 يك سيارك بسيار كوچك دقيقا از همان نقطه از مدار كه زمين عبور كرده بود، پس از شش ساعت عبور كرد. گفته مي شود برخورد اين شهاب سنگ با زمين مي توانست فاجعه اي برابر با انفجار 1000 بمب اتم بدنبال داشته باشد.
بسياري از خطراتي كه زمين را در آينده نه چندان دور تهديد خواهند كرد، در نتيجه اقدامات بشري هستند. بنابر ارزيابي بنياد جهاني حيات وحش (World Wildlife Fund) تا سال 2030 ساكنان سياره زمين دو برابر منابع طبيعي توليد شده در زمين را مصرف خواهند كرد. همچنين طبق آمار ارائه شده توسط مركز تقحقيقاتي فجايع طبيعي كه يك سازمان بين المللي انسان دوستانه است، تعداد بلاياي طبيعي از قبيل خشكسالي، زلزله، باران هاي موسمي و سيل از سال 1980 به ميزان سه برابر و از سال 1901 كه براي اولين بار اطلاعات راجع به بلاياي طبيعي ثبت شد، 54 برابر افزايش داشته است. البته خطرات ديگري از قبيل تغييرات شديد دماي زمين كه باعث خشكسالي يا زير آب رفتن مناطق ساحلي خواهند شد نيز بقاي انسان روي سياره زمين را تهديد مي كنند.
علاوه بر موارد ياد شده، بايد بروز بيماري هاي همه گير، وقوع جنگ اتمي و همچنين استفاده نادرست از فناوري هاي بسيار قدرتمند را نيز به فهرست موارد تهديد آميز عليه زندگي بشري اضافه كرد و بايد در نظر داشته باشيم كه احتمال بروز هر يك از اين فجايع دور از ذهن نيست. به عنوان مثال تغييرات آب و هوايي هم اكنون يكي از مشكلاتي است كه ذهن محققان را به خود مشغول كرده و همچنين بر خورد سيارك ها به زمين در گذشته نيز زندگي دايناسورها روي زمين را منقرض كرده است. به نظر مي رسد خطر انقراض نسل، انسان و دايناسورها را به يك اندازه تهديد مي كند. رابرت شاپيرو ( Robert Shapiro) يكي از محققان پروژه «نجات تمدن انساني» در داشنگاه نيويورك، مي گويد:‌ «ادامه بقا در برابر تحولات عظيم به اين معني است كه ما بايد نمونه اي از تمدن، فرهنگ و سنت هاي انساني را تهيه كرده و آن را به فضا در صدها يا ميليون ها سال آينده چاره اي به غير از سكوت در چندين سياره مختلف نداريم. شايد زماني فرا برسد كه تعداد انسان هايي كه به سيارات ديگر مهاجرت كرده اند، بيشتر از ساكنان روي زمين باشد.»

كجا؟
 

به نظر مي رسد گزينه هاي زيادي در مورد انتخاب محل استقرار تمدن بشري پيش روي محققان قرار داد. پس از اتمام 200 ميليون دلاري در سال 2000، ناسا اعلام كرد امكان اسكان بشر در چندين كيلومتر پايين تر از سطح ماه يا زير پوشش هاي مصنوعي در دهانه گودال هاي ماه براي محافظت از DNA انسان در برابر پرتوهاي كيهاني وجود دارد. همچنين در گزارش هاي ناسا جايي براي ساخت نيروگاه هسته اي، تجهيزات توليد برق از انرژي خورشيدي و استخراج كربن، سيليكون، آلومينيوم و ساير مواد معدني مورد نياز از سطح ماه نيز در نظر گرفته شده است. به نظر محققان ناسا، ماه مي تواند اولين و منطقي ترين پايگاه بشر براي ادامه حيات باشد. از طرف ديگر، ساير طرفداران اسكان فضايي معتقدند كه مي توان به طور كامل از ماه چشمپوشي كرد. اگرچه ماه نسبت به ساير سيارات فاصله كمتري تا زمين داشته و قبلاً هم سفرهايي به آن انجام شده اما به نظر مي رسد قمرهاي مشتري، كيوان، اورانوس و نپتون ذخاير بيشتر آب، كربن و نيتروژن دارند. با اين حال شبيه ترين سياره به زمين براي سكونت، مريخ است. برخلاف ماه، مريخ اتمسفر دارد كه محافظي در برابر تشعشعات كيهاني بوده و همچنين نيروي جاذبه در آن 40 درصد نيروي جاذبه زمين است. عكس هاي فضايي (از مدار گرد مريخي اوديسه) وجود آب يخ زده در آن را ثابت كرده اند و مقدار كافي كربن موجود در خاك مريخ مي تواند زمينه كاشت گياهان را فراهم كند.
البته برخي از محققان مي گويند كه مي توان محل سكونت جديدي را در مدار (هر سياره يا حتي هر منظومه اي) ساخته و خانه هاي آينده را در فضايي بكر با جزئيات دقيق مهندسي دلخواه برپا كرد. البته حتي اگر از لحاظ تكنيكي اين كار امكان پذير به نظر برسد اما محدوديت مالي زيادي براي انتقال مقادير فراوان مصالح ساختماني از زمين به مقصد وجود خواهد داشت. در سال 1974 فيزيكداني به نام جرارد اونيل (gerard ONeil) طراحي ارائه داد كه در آن يك بناي ساختماني بسيار بزرگ در مدار قرار گرفته و سيلندرهاي بزرگ متصل به آن دو محوري با سرعت يك دور در دقيقه و در دو جهت مخالف براي غلبه بر نيروي گريز از مركز در حال چرخش بوند. سرعت چرخش اين سيلندرها طوري در نظر گرفته شده بود كه نيروي جاذبه روي اين ساختار مداري در حد متعادل به وجود آيد. بر اساس طرح ارائه شده، اين بناي ساختماني مداري در فضاي بدون جاذبه مي تواند هزاران و شايد ميليون ها خانه كوچك را با جمعيت درون آن در خود جاي دهد.
شركت پيمانكار Al Globus كه در ساخت ايستگاه هاي فضايي با ناسا همكاري مي كند، در وب سايت خود بناي ساختماني ياد شده در طرح اونيل را مكاني معرفي مي كند كه در آن خورشيد هيچ گاه غروب نكرده و مناظر زيباي آن انسان را مبهوت مي كند. اين بنا فضاي كافي براي استقرار 150 نفر را دارد و ساكنان آن مي توانند زندگي روزمره خود را در گروه هاي اجتماعي متفاوت از هم دنبال كنند.
مهم ترين مزيت ساختمان مداري اين است مكان آن مي تواند قابل تغيير باشد. مثلاً اگر منابع اوليه مورد نياز اين كشتي فضايي به پايان رسيده يا خورشيد آن در حال افول باشد، مي تواند با استفاده از تجهيزات رآكتور اتمي نصب شده در آن يا با نيروي خورشيدي ذخيره شده به سوي مقصد ديگري حركت كند. با اينكه هيچ كدام از ستاره هاي موجود در مدار 500 سياره شناسايي شده خارج از منظومه شمسي، اتمسفر مورد نياز زندگي بشري را در اطراف خود ندارد اما تقريباً تمام اين سياراتي كه در دهه گذشته كشف شده اند محققان را به اين نتيجه رسانده اند كه تا سال 2264 شانس كشف سياره اي با مشخصات زمين تا 95 درصد خواهد بود. در سپتامبر سال گذشته تعدادي از ستاره شناسان ناسا اعلام كردند سياره اي با فاصله 20 سال نوري از زمين كشف كرده اند كه در صورت فلكي ميزان قرار داشته و گردش ستاره ها در مدار آن كاملا شبيه به مدار زمين است.
براي نسل هاي آينده بشري كه در سفينه هاي فضايي متولد شده و زندگي مي كنند، ممكن است قرار گرفتن روي مدار زمين يا يك سياره خارج از منظومه شمسي با فاصله صد ها سال نوري چندان تفاوتي نداشته باشد. آنها به سادگي قادر خواهند بود با سفينه هاي فضايي خود در كهكشان سفر كرده و منابع معدني مورد نياز خود را از سطح سيارات و ستاره هاي دنباله دار ديگر استخراج كنند.

چگونه؟
 

مهم ترين چالش براي خروج از سياره زمين غلبه بر نيروي جاذبه آن است و اگر بتوان با يك سفينه به مدار زمين رسيد، به اين معني است كه نصف مسير را تا سياره ديگر پيموده ايد! (به قول بچه ها از اينجا به بعد سرپاييني است!) هزينه سفر هر شاتل فضايي حدود 450 ميليون دلار است. قسمت اعظم اين هزينه بابت سوختي است كه در چند صد كيلومتر اول در شاتل فضايي سوزانده مي شود.
براي فائق آمدن بر اين هزينه سرسام آور اوليه،‌ مهندسان فضايي در صدد ساخت سيستم پرتاب موشك بوده اند. در ميانه جنگ سرد و در راستاي برنامه هاي تحقيقاتي، نيروي دريايي آمريكا امكان استفاده از توپخانه عظيم الجثه را براي پرتاب راكت به مدار زمين مورد بررسي قرار داد. در همان زمان فيزيكداني به نام دريك تيدمان (DereK Tidman) روياي ساخت دستگاه بزرگ سانتريفوژ يا گريز از مركز را در سر داشت كه به وسيله آن اجسام را به چرخش درآورده و پس از رسيدن به شتاب اوليه آنها را به خارج از محدوده جاذبه زمين پرتاب كند. (پرونده بالستيك در شماره 23 دانستني ها)
همچنين بسياري از مهندسان در فكر ساخت آسانسور فضايي بوده اند كه توسط كابلي تا فاصله 100/000 كيلومتري بالا مي رود. در سال 2000 ناسا بودجه 570/000 دلاري را در اختيار يكي از محققان به نام برد ادواردز (Brad Edwards) قرار داد تا ساخت اين آسانسور فضايي را بررسي كند. ادواردز پس از تحقيقات فراوان در گزارش خود اعلام كرد در صورتي كه نانوتكنولوژي موفق به ساخت كابل ظريف و قدرتمندي براي بالا رفتن شود، او خواهد توانست با هزينه اي بالغ بر 14 ميليون دلار اين آسانسور را بسازد. به نظر مي رسد محققان نانوتكنولوژي در اين زمينه بيكار نبوده اند. آنها مي خواهند با استفاده از نانو لوله هاي كربني چنين كابل هايي را بسازند. يكي ديگر از روش هاي انتقال سريع به مدار، پرينترهاي سه بعدي عظيمي خواهد بود كه در مدار زمين نصب شده و امكان انتقال دستگاه هاي مورد نياز را به راحتي فراهم خواهد كرد.
اما بعد از استقرار در مدار، آنچه مهم خواهد شد، امكان سفر بين ستاره اي است. هم اكنون پژوهشگراني مانند فرانكلين چانگ دياز در ناسا در حال كار روي پيشرانه هايي غير از سوخت شيميايي هستند. (گزارش سفر 39 روزه به مريخ در شماره 23 دانستنيها) مهم ترين روش ها استفاده از موتورهاي پلاسما يا موتورهاي ضد ماده است. يك فضاپيماي بدون سرنشين ژاپني كه زمستان گذشته با استفاده از بادبان خورشيدي خود را به مدار سياره ناهيد رساند هم نشان داد كه اين فناوري هم آينده روشني خواهد داشت. اين مدار گرد يك بادبان خورشيدي به مساحت بيش از چهار متر و به كلفتي 0/0075 ميلي ليتر دارد كه با برخورد ذرات نور از خورشيد نيروي پيشرانش تأمين مي شود و با اين وضعيت مي تواند در پنج ساله آينده ماموريت خود در مدار سياره ناهيد را انجام دهد. پژوهش هاي انجام شده در موسسه مفاهيم پيشرفته ناسا نشان مي دهد كه طرح مفهومي با استفاده از سيارك ها مي توانند سفر رايگان بين سياره اي را فراهم كند. حدود 40 سيارك در مداري بين زمين و مريخ حركت كنند. فضاي پيماي بازي از اين سيارك ها آويزان مي شود و با استفاده از جاذبه خورشيد، زمين و مريخ، يك مسير باري بين دو سياره به وجود خواهد آورد. ضمن آنكه منابع اين سيارك ها مي تواند تأمين كننده سوخت ساير فضاپيماها باشد. يعني نقش پمپ بنزين هاي رايگان فضايي را ايفا خواهند كرد. مارك ميليس، فيزيكدان آزمايشگاه پيشرانه موشكي ناسا، گروه داوطلب از دانشمندان، مهندسان و روزنامه نگاران علمي را در بنياد تاو زيرو (Tau Zero) گرد هم آورده است. آنها در حال كار روي مفاهيم شبه علمي مانند انتقال (teleportation) هستند تا شايد در آينده هاي دور بتوانند انسان يا اجسام را با استفاده از نور منتقل كنند. هرچند ممكن است كار آنها امروز كمي خنده دار باشد اما هيچ كس از آينده دور دانش و فناوري خبر ندارد. استفاده از ماده تاريك، انرژي تاريك و حتي سياهچاله هاي ميكروسكوپي، ايده هاي مفهومي آينده فضا هستند كه شايد در قرن آينده محقق شوند [گزارش دانستنيها درباره اين پيشران ها را در شماره گذشته خوانديد].

كي؟
 

بعد از حذف بودجه برنامه كانستليشن ناسا، خيلي ها فكر مي كردند كه چون بخش خصوصي پشتوانه علمي ناسا را ندارد، تا چندين دهه ديگر خبري از سفرهاي فضايي هيجان انگيز نخواهيم داشت. اما دو سال از حذف بودجه ها توسط دولت اوباما و تشويق بخش خصوصي با ورود با عرضه فضا نگذشته است كه شركت هاي زيادي وارد كار شدند. الان اسپيس اكس و ويرژين گلكتيك، مهم ترين پروژه هاي بخش خصوصي هستند كه مي توانند در آينده نزديك (يكي دو سال آينده) سفرهاي توريستي مداري و شرايط تجربه جاذبه صفر را محقق كنند. پولي كه از اين طريق به دست مي آيد صرف پژوهش براي ساخت فضاپيماهايي قوي تر خواهد شد و اين چرخه خودش را تقويت مي كند. شايد تا سال 2015 هم هتل بادكنكي بيگلو (Bigelow) كارش را در مدار زمين شروع كند. اين هتل را در حقيقت يك ايستگاه فضايي تفريحي خواهد بود و اولين گام براي استقرار يك مكان ثابت تجاري در مدار زمين. ريك تاميلسون (Rick Tumlinson) مدير بنياد مرزهاي فضا اميدوار است كه فرصت به وجود آمده براي بخش خصوصي باعث شود تا روياهاي بشر براي دسترسي به مريخ و استفاده اقتصادي از سيارك ها در دهه 2030 محقق شود. او گردشگري فضايي، معادن فرا زميني، استفاده از انرژي خورشيدي از فضا و انتقالش به زمني را بهترين توجيه اقتصادي براي استفاده از فضا و ترك سياره مي داند.
هنوز هيچ كس نمي تواند دقيقاً بگويد كه نخستين مهاجرنشين كي در مدار، ماه يا مريخ راه مي افتد. اما جذابيت هاي اقتصادي اين روند را بسيار تند كرده اند. شايد تا پايان قرن شاهد تاسيس نخستين شهر در ماه يا مريخ باشيم. اما خروج از منظومه شمسي و استقرار در مدار يك ستاره مناسب يا حتي در صورت کشف، زندگي در يک سياره شبيه زمين چيزي نيست كه تا يكي دو قرن آينده محقق شود. هرچند كه براي بقاي بشر بعد از زمين از آن ناگزير خواهيم بود. ايده هاي آينده نگرانه بخش خصوصي و حمايت هاي دولتي نه تنها در ايالات متحده بلكه در سراسر جهان، روزي به اين آرزوي قديمي بشر جامعه تحقيق خواهد پوشاند.
گياهان، غذا و اكسيرژن مورد نياز را تأمين خواهند كرد.
پرتوهاي يون مولكولي مود جديدي را به وجود خواهند آورد.
موتورهاي پلاسما سفينه ها را با سرعت 200 هزار كيلومتر در ساعت به حركت درخواهند آورد.
منبع: نشريه دانستنيها شماره 31