نشسته بر نور خورشید (1)

نوشتۀ کالین مک اینس
بادبان‌های خورشیدی از تخیل به واقعیت می‌پیوندند. فشار نورخورشید بر روی بادبان‌های بزرگ، توان کافی فراهم می‌آورد تا فضاپیماهای بزرگ را بدون استفاده از سوخت، در منظومة شمسی به پرواز درآورد.
صفحه‌ای نازک و بسیار بزرگ ـ به بزرگی زمین فوتبال ـ از ماده‌ای که نور را بازمی‌تاباند، با سیم هایی ظریف کشیده شده است ودر فضا، در مداری به دور زمین یا سیاره‌ای دوردست، در حرکت است. این صفحه، بادبان خورشیدی است. بادبان خورشیدی را فقط فشار نور خورشید به‌پیش می‌راند. بادبان می‌تواند باری به سنگینی یک کامیون هشت چرخ را تا سیارک‌ها ببرد، یا مایحتاج یک مأموریت سرنشین دار را به مریخ حمل کند. پیش از این‌ها، می‌توان از این پیشران بی نظیر فضاپیماها در مأموریت‌های بدون سرنشین به‌سوی ماه و مریخ استفاده کرد. بادی که در میان بادبان خورشیدی می‌پیچد، نوری است که از خورشید منتشر می‌شود. نور خورشید از بادبان خورشیدی منعکس می‌شود و مقداری از اندازة حرکت خود را به بادبان می‌دهد. این اندازة حرکت بسته به اینکه بادبان در چه جهتی قرارگرفته باشد، آن را سرعت می‌دهد یا سرعتش را کم می‌کند. با تغییر دادن زاویة بادبان می‌توان جهت فضاپیما را تغییر داد. نور خورشید فشار دارد، اما وقتی‌که این نور به زمین می‌رسد، فشاری که وارد می‌کند یک‌هزارم فشاری است که یک پر کوچک به دست وارد می‌آورد. بنابراین هر بادبان خورشیدی در مدار زمین مجبور است که از سرعت‌های کم شروع به حرکت کند. انجمن سیاره‌ای آمریکا برآورد کرده است بادبانی به مساحت 2.6 کیلومتر مربع، پس از یک ساعت در حدود 16 کیلومتر در ساعت شتاب می‌گیرد. اما چون درخلأ چیزی وجود ندارد که از سرعت بادبان بکاهد فشاری اندک کافی است تا فضاپیما را به‌طور یکنواخت شتاب دهد. پس از 18 روز سرعت فضاپیما به 1.6 کیلومتر در ثانیه می‌رسد. در اوایل قرن هفدهم ،یوهان کپلر، اخترشناس نامدار، خاطرنشان کرد که فشار نور خورشید سبب می‌شود که دنبالة دنباله‌دارها در جهت مخالف خورشید کشیده شود. اما اوایل قرن حاضر بود که پتر لبدوف، فیزیکدان روسی موفق شد که میزان فشار نور را اندازه بگیرد. او یک صفحه‌ی دایره‌ای فلزی به کفه‌ی ترازوی بسیار دقیقی وصل کرد و نور شدیدی بر این صفحه تابانید. ترازو نشان داد که نور فشار وارد می کند لبدوف این دستگاه را در خلأ قرار داده بود تا جریان هوا بر نتیجة آزمایش اثر نگذارد. اندیشة این که از فشار نور خورشید برای پیش راندن فضاپیماها استفاده شود در سال‌های دهه‌ی 1920 مطرح شد. در این سالها ،کنستانتین تسیولکوفسکی، پدر فضانوردی، این فکر را طرح کرد. تسیولکوفسکی و دستیارش فریدریش ساندر در یادداشت‌هایشان نوشته بودند که "می‌توان تعداد بسیار زیادی آینه از صفحات بسیار نازک "درست کرد و" از فشار نور خورشید برای رسید به سرعت‌های کیهانی" سود جست. اما به غیر از چند داستان علمی ـ تخیلی که از این سوژه استفاده کردند. مسألة بادبان‌های خورشیدی از یادها رفت. سال 1958 بود که ریچارد گاروین مشاور ادارة دفاع آمریکا ، مقاله‌ای دراین‌باره انتشار داد. گاروین برتری منحصربه‌فرد بادبان های خورشیدی را درک کرده بود. بادبان های خورشیدی هیچ نوع سوختی را حمل نمی‌کنند و ازاین‌رو برای حمل بارهای بزرگ در سفرهای طولانی بسیار مناسبند. تا اواسط دهة 1960، دانشمندان امور فضایی علاقه‌مندی روزافزونی را به مساله ی بادبان‌های خورشیدی نشان می‌دادند. مطالعات فنی اولیه عملی بودن و سودمندی این طرح را تایید کردند. اما متعاقب برنامة پایان یافتن آپولو بودجة تحقیقاتی بادبان‌های خورشیدی نیز قطع شد و کارها متوقف گردید. چند سال بعد طرح ماموریت به دنباله‌دارهایی که در بهار 1986 خورشید را دور می‌زد، بخت خفته‌ی بادبان های خورشیدی را بیدار کرد. ناسا برای اینکه این ماموریت در نظر عموم مهیج و از نظر علمی ارزشمند باشد، تصمیم گرفت فضاپیماهایی را طراحی کند که بتواند سرعتش را با سرعت دنباله دارهایی هماهنگ کند و به ‌جای عبور از کنار آن، با دنباله دار ملاقات کند. برای این که این طرح عملی شود سیستم پیشران پیشرفته‌ای لازم بود. متخصصان ناسا فکر می‌کردند که پیشرانش یونی از عهده‌ی این کار برمی‌آید. در سیستم پیشرانش یونی، یک میدان الکتریکی به ذرات باردار شتاب می‌دهد و هنگام ها رابه صورت فوران پرسرعتی بیرون می‌دهد که می‌تواند فضاپیما را شتاب دهد و به سرعت‌های بالا برساند. متاسفانه محاسبات نشان دادند که اگر بخواهند از سیستم پیشرانش یونی برای رسیدن به ‌سرعت لازم استفاده کنند فضاپیما بایستی ده سال پیش از رسیدن هالی به بخش درونی منظومه‌ی شمسی پرتاب می‌شد زمان ازدست‌رفته بود و چنین ملاقاتی با هالی امکان‌پذیر نبود. اما جروم رایت، از موسسة بتل در اوهایو مساله ی جدیدی را پیش کشید. او مسیری را کشف کرد که یک بادبان خورشیدی فقط در مدت چهار سال به هالی می‌رسید. دانشمندان آزمایشگاه پیشرانش جت درناسا شگفت‌زده بودند که زمان پرواز چگونه تا به این حد کاهش‌یافته است. رایت موفق شد که نظر بروس مورای را جلب کند. مورای در آن زمان مدیر آزمایشگاه پیشرانش جت بود و بادبان‌های خورشیدی را مرغان آسمان فرداها نامید. همچنین برای جلب توجه عموم مهم بود که بادبان خورشیدی، تا ماه‌ها بعد از پرتاب، از زمین دیده می‌شد.