ابتكار شراع شمسي يصل للمريخ في 26 يوما فقط

توصل فريق بحثي بقيادة علماء من جامعة دريسدن التقنية في ألمانيا إلى نتائج مفادها أنه يمكن استخدام الأشرعة الشمسية للسفر إلى المريخ والفضاء بين النجوم، مما قد يقلل بشكل كبير من الوقت والوقود اللازمين لمثل تلك المهام.



وللتوصل لتلك النتائج -التي قبلت للنشر في دورية "أكتا أسترونوتيكا"- فقد أجرى الباحثون عمليات محاكاة لتبيان السرعة التي يمكن أن يجري بها شراع شمسي مصنوع من الإيروغرافيت مع حمولة تصل إلى كيلوغرام واحد. والإيروغرافيت هو مادة تتكون من شبكة مسامية مترابطة من الكربون في نطاق النانو، وتعد هذه المادة واحدة من أخف المواد التي تم تصنيعها على الإطلاق.



ووجد الباحثون أن شراعا بهذا الشكل يمكن أن ينقل الحمولة لكواكب مثل المريخ في حوالي 26 يوما فقط (حاليا تتراوح مدة السفر إلى المريخ بين 7 إلى 9 أشهر)، وهو ما يوفر الكثير جدا من الطاقة والوقت، خاصة مع توجه بعض الدول مستقبلا السفر إلى المريخ، وربما بناء محطات عليه في المستقبل البعيد.



ما الأشرعة الشمسية؟



تعد الأشرعة الشمسية مركبات فضائية ذات شراع عاكس كبير بعرض يصل إلى عشرات الأمتار، يمكن أن تسافر في الفضاء دون وقود، اعتمادا فقط على دفع فوتونات الضوء.



يتكون الضوء من جسيمات تسمى الفوتونات، أثناء انتقالها عبر الفضاء يكون لهذه الفوتونات زخم يمكنه دفع شراع شمسي له سطح لامع يشبه المرآة، حيث ترتد الفوتونات عن الشراع مما يعطيه دفعة صغيرة، ومع استمرار ضرب الشراع بالفوتونات فإنه يصبح أسرع مع الزمن.



يشبه الأمر بالضبط فكرة المركب الشراعي، حيث تضرب جسيمات الهواء الأشرعة القماشية فتدفع بالقارب للأمام. وفي حالة الأشرعة الشمسية يستخدم العلماء أشعة ليزر دقيقة تطلق من الأرض أو قمر صناعي مثلا لتوجه الشراع أينما يريد العلماء، أو يمكن لهذه الأشرعة الاعتماد على ضوء الشمس.



وتمتلك هذه التقنية ميزة كبيرة، حيث يمكن لضوء الشمس أن يدفع الشراع بشكل مستمر، مما يؤدي إلى تسريع المركبة الفضائية طوال رحلتها وهذا يعني أن المركبات الفضائية التي تعمل بهذه الطريقة يمكن أن تصل إلى سرعات يكاد يكون من المستحيل على الصواريخ تحقيقها.



السفر للكواكب



بحسب الدراسة، فإنه يمكن استخدام شراع يعتمد على طاقة الشمس، يُدفع إلى الفضاء بصاروخ عادي، ثم يُطلق إلى المريخ حينما يكون الكوكب الأحمر في الجهة المقابلة للشمس بالنسبة للمركبة، ويقترح الباحثون أن الأمر نفسه يجري على كل الكواكب، حيث يمكن لهذا الشراع توصيل حمولات صغيرة في جميع أنحاء النظام الشمسي.



وبشكل خاص اهتم الباحثون باستخدام مادة الإيروغرافيت ذات الكثافة المنخفضة، ويقلل ذلك من وزن الشراع نفسه ويسهّل حركته بفضل أشعة ضوء الشمس.



وهذه ليست المرة الأولى التي يقترح فيها العلماء السفر للفضاء من خلال هذا النوع من الأشرعة، فقد اقترح فريق من علماء ناسا، في تقرير صدر سنة 2015 طريقة شبيهة يمكن خلالها للأشرعة الشمسية أن تصل إلى المريخ في 3 أيام فقط، لكن مع حمولات ضئيلة جدا.



وكانت المهمة "إيكاروس" -التي تم إطلاقها في عام 2010 من قبل وكالة الفضاء اليابانية- أول مركبة شراعية عملية تعمل بطاقة الدفع الشمسي، وفي 2015 رصد العلماء أنها لا تزال تعمل دون أي أعطال، ما يؤشر إلى إمكانية استخدامها للسفر طويل الأمد بين الكواكب.



وبشكل خاص، يُعتقد أن هذه التقنية ستكون فعالة بالنسبة للرحلات داخل النظام الشمسي الداخلي، حيث يمكنها تسليم الحمولات والعودة إلى الأرض للقيام برحلات لاحقة، والعمل كمكوك بين الكواكب بشكل روتيني.