هل سنتمكن من السفر يوما ما بسرعة الضوء ؟

 

مع اقتراب غزو كوكب المريخ، هل يمكن تخيل رحلة فضائية إلى أنظمة شمسية أخرى أو إلى مجرات أخرى ؟ لتحقيق ذلك، سيكون من الضروري الوصول إلى سرعات هائلة مثل سرعة الضوء. لكن هل هذا ممكن ؟

في منتصف شهر يناير، أعلنت وكالة ناسا عن اكتشاف كوكب خارجي جديد يحتمل أن يكون صالحًا للسكن يسمى "TOI 700 E". إذا كان الأمر كذلك، يمكننا أن نتخيل الاستقرار في هذا الكوكب يومًا ما أو اكتشاف شكل حياة لكائنات فضائية هناك. ولكن من أجل ذلك، لا يزال من الضروري التمكن من الذهاب إلى هناك. وهنا، تكمن المشكلة. في الواقع، يقع TOI 700 E على بعد 100 سنة ضوئية من الأرض، مما يعني أن الأمر سيستغرق قرنًا من الزمن إذا كان بالإمكان السفر بالسرعة المطلوبة البالغة 300000 كيلومتر في الثانية. لسوء الحظ، لا يزال أمامنا طريق طويل. على سبيل المثال، تم إطلاق المسبار Voyager 1، الذي سافر بعيدا في الفضاء، في عام 1977 ولم يقطع بعد حتى سنة ضوئية واحدة.

حاليًا، تعمل أنظمة الدفع التي تستخدمها المركبات الفضائية بفضل التفاعل الكيميائي للهيدروجين والأكسجين الذي يجعل من الممكن إطلاق المركبات من الأرض نحو الفضاء. هذه الطريقة تجعل من الممكن الوصول إلى سرعات جيدة ولكنها لا تمثل سوى 0.01 ٪ فقط من سرعة الضوء. في الآونة الأخيرة، أعادت وكالة ناسا والبنتاغون إحياء تطوير فكرة قديمة : مركبة تعمل بالطاقة النووية تجعل من الممكن السفر 3 إلى 4 مرات أسرع وتختصر وقت السفر إلى المريخ من 9 أشهر إلى 45 يومًا فقط. لكن هنا أيضًا، لا تزال السرعة بطيئة جدًا.

العديد من العقبات

هل يمكن تحقيق هذا الحلم ؟ ليس مؤكدا، خاصة أنه يواجه عقبة كبيرة. وفقًا لنظرية النسبية العامة لأينشتاين، كلما زادت سرعة الجسم زادت كتلته. لذلك فإن مركبة فضائية تبلغ كتلتها 800 طن تسافر بسرعة تقترب من سرعة الضوء ستصير كتلتها هائلة ما سيتطلب كمية لا حصر لها من الطاقة للمضي قدمًا.

وهناك مشكلة أخرى، سيتطلب الأمر مسار فارغ تمامًا للسماح للمركبة بالوصول بأمان. تخيل لو اصطدمت حصاة صغيرة بمركبة فضائية تسير بسرعة 300 ألف كم / ثانية، فإن الإصطدام سيكون له عواقب وخيمة.

حلول قيد التطوير

في مواجهة هذه العقبات، ما هي الخيارات المتاحة لنا ؟ لحل مسألة الطاقة، فإن أفضل سيناريو هو تطوير شراع فوتوني يستخدم جزيئات الضوء مثل الرياح التي تدفع أشرعة السفن. يمكن أن تحقق هذه الطريقة 20٪ على الأقل من السرعة المطلوبة وتقلل بشكل كبير أوقات السفر إلى الأنظمة الشمسية المجاورة.

نظريا، يمكن لمحرك (warp engine) أن يسمح لنا أيضًا بتقصير المسافات بالمعنى الصحيح للكلمة. وفقًا لتقرير صادر عن وزارة الدفاع الأمريكية، سيكون (دائما من الناحية النظرية) ممكنًا تعديل انحناء الزمكان باستخدام الطاقة المظلمة (المسؤولة عن تمدد الكون) لإنشاء نوع من الموجة التي يمكن للمركبة الفضائية أن تركبها (تماما مثل ركوب أمواج البحر). لكن المشكلة، أنه لا أحد يعرف حتى الآن كيفية إنتاج أو تخزين الطاقة المظلمة.

أخيرًا، كما حدث في فيلم بين النجوم (Interstellar)‏، يمكننا التفكير في السفر عبر ثقب دودي (بالإنجليزية : wormhole)، ممرات دودية تخيلية موجودة داخل الثقوب السوداء لكنها حتى الآن أسيرة النظرية الرياضية. سيكون الأمر بمثابة (غش) ولكنه سيكون ممكنًا. لكن لايزال علينا العثور على هذا الطريق المختصر. يظل الثقب الدودي شيئا نظريًا ناتجًا عن موت نجم. لكن ماذا لو صنعنا واحدا بأنفسنا ؟ في عام 2015، تمكن باحثون من جامعة برشلونة من إعادة إنتاج تأثيرات ثقب دودي مغناطيسي في المختبر. خطوة صغيرة للإنسان ... لكن سوف يستغرق الأمر الكثير من الوقت قبل أن ثصير خطوة كبيرة للبشرية.

معلومة على الهامش : التعبير عن الكتلة بالوزن خطأ شائع جدًا

الكل يتحدث عن الوزن للتعبير عن الكتلة، وهذا خطأ شائع جدًا ! في الحقيقة، ما يقاس بالكيلوغرام هو الكتلة، أما الوزن فهو قوة تقاس بالنيوتن. يتغير الوزن وفقًا لتأثير الجاذبية على الكتلة، حيث نجده يتغير في الماء أو في الفضاء. بينما تبقى الكتلة ثابتة. بالنسبة لشخص كتلته 80 كلغ، سيكون وزنه 784 نيوتن على الأرض.