سفينة الفضاء

المركبة الفضائية ، أو المركبة بين النجوم ، هي مركبة فضائية نظرية مصممة للسفر بين الأنظمة الكوكبية . ^{[ 1 ]} يُستخدم هذا المصطلح غالبًا في الخيال العلمي . وقد ورد ذكر "المركبة الفضائية" في وقت مبكر يعود إلى عام 1882 في كتاب "أوهسبي: الكتاب المقدس الجديد" . ^{[ 2 ]}

رغم أن مسباري فوياجر وبايونير التابعين لناسا قد سافرا إلى الفضاء بين النجوم القريب، إلا أن الغرض من هذه المركبات غير المأهولة كان تحديدًا بين الكواكب، ولا يُتوقع أن تصل إلى نظام نجمي آخر؛ إذ سيمر مسبار فوياجر 1 وجليسي 445 بالقرب من بعضهما البعض في غضون 1.6 سنة ضوئية خلال حوالي 40,000 سنة. ^{[ 3 ]} وقد أُجريت العديد من التصاميم الأولية لمركبات فضائية من خلال الهندسة الاستكشافية ، باستخدام دراسات جدوى مع التكنولوجيا الحديثة أو التكنولوجيا التي يُعتقد أنها ستكون متاحة في المستقبل القريب.

في أبريل 2016، أعلن العلماء عن برنامج Breakthrough Starshot ، وهو برنامج تابع لمبادرات Breakthrough ، لتطوير أسطول تجريبي من المركبات الفضائية الصغيرة ذات الشراع الضوئي بحجم السنتيمتر والتي تحمل اسم StarChip ، ^{[ 4 ]} القادرة على القيام بالرحلة إلى Alpha Centauri ، أقرب نظام نجمي ، بسرعات تبلغ 20% ^{[ 5 ] [ 6 ]} و15% ^{[ 7 ]} من سرعة الضوء ، وتستغرق ما بين 20 و30 عامًا للوصول إلى النظام النجمي، على التوالي، وحوالي 4 سنوات لإخطار الأرض بالوصول الناجح.

إن السفر بين النجوم في وقت معقول باستخدام تكنولوجيا تشبه الصواريخ يتطلب سرعة عادم فعالة عالية للغاية وطاقة هائلة لتشغيلها، مثل تلك التي يمكن توفيرها عن طريق طاقة الاندماج أو المادة المضادة .

توجد دراسات علمية قليلة جداً تتناول قضايا بناء سفينة فضائية. ومن الأمثلة على ذلك:

• مشروع أوريون (1958-1965)، مركبة فضائية بين الكواكب مأهولة في الغالب
• مشروع ديدالوس (1973-1978)، مسبار بين النجوم غير مأهول
• مشروع لونغشوت (1987-1988)، مسبار بين النجوم غير مأهول
• مشروع إيكاروس (2009-2014)، مسبار بين النجوم غير مأهول
• سفينة الفضاء ذات المئة عام (2011)، مركبة فضائية مأهولة بين النجوم

محرك بوسارد النفاث هو فكرة لاستخدام الاندماج النووي للغاز بين النجوم لتوفير الدفع.

في عدد أكتوبر 1973 من مجلة Analog ، تم استعراض مشروع مركبة Enzmann Starship، الذي اقترح استخدام كرة من الديوتيريوم المتجمد تزن 12000 طن لتشغيل وحدات الدفع النبضي. يبلغ طول المركبة ضعف ارتفاع مبنى إمباير ستيت ، ويتم تجميعها في المدار، وستكون جزءًا من مشروع أكبر يسبقه إرسال مجسات بين النجوم ورصد تلسكوبي لأنظمة نجمية مستهدفة.

كان برنامج ناسا للفيزياء المتقدمة للدفع (1996-2002) دراسة علمية احترافية تبحث في أنظمة الدفع المتقدمة للمركبات الفضائية .

• سفن النوم: تضع سفن النوم ركابها في حالة سبات عميق أو سبات زمني خلال رحلة طويلة. ويشمل ذلك أنظمة تعتمد على علم التجميد لتجميد الركاب طوال مدة الرحلة. هذا عنصر شائع في الخيال العلمي، ومن الأمثلة البارزة رواية " النوم في بحر من النجوم" لكريستوفر باوليني ورواية " النظر إلى الوراء" لإدوارد بيلامي .
• سفن الأجيال : هي سفن يصل على متنها أحفاد الركاب الأصليين إلى وجهتهم. وتتميز هذه السفن بقدرتها على الاكتفاء الذاتي والصيانة الذاتية لآلاف السنين. ومن الأمثلة البارزة على ذلك في الأدب الخيالي سفينة " غودسبيد " في رواية " عبر الكون " لبيث ريفيس (وأجزائها اللاحقة)، بالإضافة إلى سفينة "فانغارد " في رواية " أيتام السماء" لروبرت أ. هاينلاين .

• النسبية : السفن التي تعمل من خلال الاستفادة من تمدد الوقت عند سرعات قريبة من سرعات الضوء، لذلك ستبدو الرحلات الطويلة أقصر بكثير (لكنها لا تزال تستغرق نفس القدر من الوقت بالنسبة للمراقبين الخارجيين).
• تغيير الإطار المرجعي: سفن تستغل حقيقة أن بعض الأبعاد أقل "انطواءً" من غيرها، مما يسمح برحلات أقصر عن طريق نقل إطارها المرجعي إلى بُعد أعلى وأكثر استواءً لتقليل وقت السفر، كما هو الحال في الخيال العلمي مع الفضاء الفائق بين الأبعاد . ينتج عن هذا عمومًا سرعات قريبة من سرعة الضوء (ولكن الأهم من ذلك، ليست أكبر منها).
• أسرع من الضوء (FTL): سفينة تعمل على الوصول إلى وجهتها بسرعة تفوق سرعة الضوء. وبينما تنص النظرية النسبية الخاصة على استحالة السفر بسرعة تفوق سرعة الضوء، فقد تم افتراض وجود محركات مثل محرك الالتواء أو استخدام الثقوب الدودية ، وهي تقنيات مشابهة من حيث المبدأ.

الاحتمالات النظرية

محرك ألكوبيير هو محرك انحناء افتراضي طرحه الفيزيائي المكسيكي ميغيل ألكوبيير في ورقة بحثية عام 1994. ^{[ 9 ]} تقترح الورقة إمكانية انحناء الفضاء نفسه طوبوغرافيًا لإنشاء منطقة محلية من الزمكان، حيث تُضغط المنطقة أمام "فقاعة الانحناء"، ثم تُسمح لها بالعودة إلى وضعها الطبيعي داخل الفقاعة، ثم تتوسع بسرعة خلفها، مما يُحدث تأثيرًا ينتج عنه سفر ظاهري أسرع من الضوء، كل ذلك بطريقة تتوافق مع معادلات أينشتاين للمجال في النسبية العامة ودون الحاجة إلى ثقوب دودية. ^{[ 10 ]} مع ذلك، فإن البناء الفعلي لمثل هذا المحرك سيواجه صعوبات نظرية أخرى خطيرة .

توجد سفن معروفة على نطاق واسع في العديد من سلاسل الخيال العلمي. وكان الاستخدام الثقافي الأبرز وأحد أقدم الاستخدامات الشائعة لمصطلح " سفينة فضائية " في مسلسل "ستار تريك: السلسلة الأصلية" .

• "كيفية تسهيل بناء أسطول من سفن الفضاء" (ملف PDF) . إنديميديا ​​أستراليا . مركز الإعلام المستقل . 20 يونيو 2014. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 10 أغسطس 2020. تم الاطلاع عليه في 14 نوفمبر 2020 .
• أبعاد المركبة الفضائية (مقارنات الحجم وفقًا للمقياس)
  • مخطط مقارنة أحجام المركبات الفضائية 1 (دان كارلسون، 13 يوليو 2003)
  • مخطط مقارنة أحجام المركبات الفضائية 2 (دان كارلسون، 30 أكتوبر 2003)
• أسماء سفن الفضاء (مقالة من ويكيبيديا خاصة بالخيال العلمي، خارج ويكيبيديا)