فكرة السفر في يوم من الأيام إلى نظام نجمي آخر ورؤية ما هو موجود كان الحلم المحموم للناس قبل وقت طويل من إرسال الصواريخ الأولى ورواد الفضاء إلى الفضاء. ولكن على الرغم من كل التقدم الذي أحرزناه منذ بداية عصر الفضاء ، فإن السفر بين النجوم لا يزال هو مجرد حلم محموم. في حين تم اقتراح المفاهيم النظرية ، لا تزال قضايا التكلفة ووقت السفر والوقود إشكالية كبيرة.
يتوقف الكثير من الآمال حاليًا على استخدام الطاقة الموجهة والأضواء الساطعة لدفع المركبات الفضائية الصغيرة إلى السرعات النسبية. ولكن ماذا لو كانت هناك طريقة لصنع مركبة فضائية أكبر بسرعة كافية للقيام برحلات بين النجوم؟ وفقًا للأستاذ ديفيد كيبينغ - زعيم مختبر Cool Worlds بجامعة كولومبيا - يمكن للمركبات الفضائية المستقبلية الاعتماد على Halo Drive ، التي تستخدم قوة الجاذبية لثقب أسود للوصول إلى سرعات لا تصدق.
وصف البروفيسور كيبينغ هذا المفهوم في دراسة حديثة ظهرت على الإنترنت (النسخة الأولية متاحة أيضًا على موقع Cool Worlds). في ذلك ، تناول Kipping أكبر التحديات الفردية التي يفرضها استكشاف الفضاء ، وهي الكمية الهائلة من الوقت والطاقة التي ستستغرقها لإرسال مركبة فضائية في مهمة للاستكشاف خارج نظامنا الشمسي.
كما أخبر Kipping مجلة Space عبر البريد الإلكتروني:
"إن السفر بين النجوم هو واحد من أكثر المفاخر الفنية الصعبة التي يمكن أن نتصورها. في حين يمكننا أن نتصور الانجراف بين النجوم على مدى ملايين السنين - وهو السفر بين النجوم بشكل شرعي - لتحقيق رحلات على مقاييس زمنية من القرون أو أقل تتطلب الدفع النسبية ".
كما يقول Kipping ، فإن الدفع النسبي (أو التسارع إلى جزء صغير من سرعة الضوء) مكلف للغاية من حيث الطاقة. ببساطة ، لا تمتلك المركبة الفضائية الحالية سعة وقود من أجل أن تكون قادرًا على الحصول على هذه الأنواع من السرعات ، ونقص الأسلحة النووية لتوليد الدفع - Project Orion (فيديو أعلاه) - أو بناء رامجيت انصهار - à la مشروع Daedalus - ليس هناك الكثير من الخيارات المتاحة.
في السنوات الأخيرة ، تحول الانتباه نحو فكرة استخدام الأضواء الساطعة والمركبات النانوية للقيام بمهام بين النجوم. مثال معروف على ذلك اختراق Starshot، وهي مبادرة تهدف إلى إرسال مركبة فضائية بحجم الهاتف الذكي إلى Alpha Centauri خلال حياتنا. باستخدام مصفوفة ليزر قوية ، سيتم تسريع ضوء الأضواء بسرعات تصل إلى 20٪ من سرعة الضوء - وبالتالي القيام بالرحلة خلال 20 عامًا.
قال كيبينج: "ولكن حتى هنا ، أنت تتحدث عن عدة تيرا جول من الطاقة لأقصى قدر ممكن من المركبات الفضائية (كتلة جرام) يمكن تصوره". "هذا هو ناتج الطاقة التراكمي لمحطات الطاقة النووية التي تعمل لأسابيع متتالية (وهو بالمناسبة ليس لدينا طريقة لتخزين الكثير من الطاقة أيضًا)! لذلك هذا صعب. "
إلى ذلك ، يقترح كيبينغ نسخة معدلة مما يعرف باسم "دايسون سلينغشوت" ، وهي فكرة اقترحها الفيزيائي النظري المبجل فريمان دايسون (العقل وراء دايسون سفير). في كتاب 1963 ، اتصالات بين النجوم (الفصل 12: "ماكينات الجاذبية") ، وصف دايسون كيف يمكن للمركبة الفضائية أن تقذف حول النجوم الثنائية المدمجة من أجل الحصول على دفعة كبيرة في السرعة.
كما وصفها دايسون ، سفينة يتم إرسالها إلى نظام ثنائي مضغوط (نجمان نيوترونيان يدوران حول بعضهما البعض) حيث ستقوم بمناورة مساعدة للجاذبية. سيتكون هذا من سرعة التقاط سفينة الفضاء من الجاذبية الشديدة للثنائي - إضافة ما يعادل ضعف سرعتها الدورانية إلى نفسها - قبل خروجها من النظام.
في حين كان احتمال تسخير هذا النوع من الطاقة من أجل الدفع نظريًا للغاية في زمن دايسون (ولا يزال) ، قدم دايسون سببين لماذا تستحق "آلات الجاذبية" استكشافها:
"أولاً ، إذا استمرت أنواعنا في زيادة عدد سكانها وتقنيتها بمعدل أسي ، فقد يأتي وقت في المستقبل البعيد حيث قد تكون الهندسة على نطاق فلكي ممكنة وضرورية. ثانيًا ، إذا كنا نبحث عن إشارات للحياة المتقدمة تقنيًا موجودة بالفعل في مكان آخر من الكون ، فمن المفيد النظر في أي نوع من الظواهر التي يمكن ملاحظتها والتي يمكن لتقنية متقدمة حقًا أن تنتجها ".
باختصار ، تستحق أجهزة الجاذبية الدراسة في حالة ما إذا أصبحت ممكنة في يوم من الأيام ، ولأن هذه الدراسة يمكن أن تسمح لنا بتحديد الذكاءات المحتملة خارج الأرض (ETIs) من خلال التوقيعات التقنية التي ستخلقها هذه الآلات. بالتوسع في هذا ، يعتبر Kipping كيف يمكن للثقوب السوداء - خاصة تلك الموجودة في أزواج ثنائية - أن تشكل مقاليع جاذبية أكثر قوة.
يعتمد هذا الاقتراح جزئيًا على النجاح الأخير الذي حققه مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) ، والذي اختار إشارات موجات جاذبية متعددة منذ اكتشافه الأول في عام 2016. وفقًا للتقديرات الأخيرة التي تستند إلى هذه الاكتشافات ، يمكن أن يكون هناك ما يصل إلى 100 مليون ثقب أسود في مجرة درب التبانة وحدها.
حيث تحدث الثنائيات ، فإنها تمتلك كمية لا تصدق من الطاقة الدورانية ، والتي هي نتيجة دورانها وطريقة دورانها بسرعة بعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك ، كما يشير Kipping ، يمكن أن تعمل الثقوب السوداء أيضًا كمرآة جاذبية - حيث تنحني الفوتونات الموجهة على حافة أفق الحدث وتعود مباشرة إلى المصدر. كما قال Kipping:
"لذا فإن الثقب الأسود الثنائي هو في الواقع زوج من المرايا العملاقة تدور حول بعضها البعض بسرعة عالية محتملة. يستغل محرك الهالة هذا عن طريق ارتداد الفوتونات عن "المرآة" مع اقتراب المرآة منك ، ترتد الفوتونات مرة أخرى ، مما يدفعك إلى الأمام ، ولكنه يسرق أيضًا بعض الطاقة من ثنائي الثقب الأسود نفسه (فكر في كيفية إلقاء كرة تنس الطاولة) مقابل جدار متحرك سيعود أسرع). باستخدام هذا الإعداد ، يمكن للمرء حصاد طاقة الثقب الأسود الثنائي للدفع. "
تقدم طريقة الدفع هذه العديد من المزايا الواضحة. بالنسبة للمبتدئين ، يوفر للمستخدمين إمكانية السفر بسرعات نسبية دون الحاجة إلى الوقود ، والذي يمثل حاليًا غالبية كتلة مركبة الإطلاق. هناك أيضًا العديد من الثقوب السوداء الموجودة عبر درب التبانة ، والتي يمكن أن تعمل كشبكة للسفر النسبية إلى الفضاء.
علاوة على ذلك ، شهد العلماء بالفعل قوة مقلاع الجاذبية بفضل اكتشاف النجوم فائقة السرعة. وفقًا لبحث من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ، فإن هذه النجوم هي نتيجة لعمليات اندماج المجرة والتفاعل مع الثقوب السوداء الضخمة ، مما يؤدي إلى طردها من مجراتها بسرعة تتراوح من عُشر إلى ثلث السرعة من الضوء - ~ 30000 إلى 100000 كم / ثانية (18600 إلى 62000 ميل في الثانية).
لكن بالطبع ، يأتي المفهوم مع تحديات لا حصر لها وأكثر من بضع عيوب. بالإضافة إلى بناء المركبات الفضائية التي يمكن أن تتدفق حول أفق حدث الثقب الأسود ، هناك أيضًا كمية هائلة من الدقة المطلوبة - وإلا فإن السفينة والطاقم (إذا كان لديها واحدة) يمكن أن ينتهي بهم الأمر إلى التفكك في الفك من الثقب الأسود. علاوة على ذلك ، هناك ببساطة مسألة الوصول إلى واحد:
"إن الشيء لديه عيوب كبيرة بالنسبة لنا حيث أنه يجب علينا أولاً الوصول إلى إحدى هذه الثقوب السوداء. أميل إلى التفكير في الأمر على أنه نظام للطرق السريعة بين النجوم - عليك أن تدفع رسومًا لمرة واحدة للوصول إلى الطريق السريع ، ولكن بمجرد وصولك ، يمكنك الركوب عبر المجرة بقدر ما تريد دون إنفاق المزيد من الوقود. "
وأشار إلى أن التحدي المتمثل في كيف يمكن للبشرية أن تصل إلى أقرب ثقب أسود مناسب سيكون موضوع الورقة التالية لكيبينج. وعلى الرغم من أن فكرة كهذه بعيدة عنا بالنسبة لنا مثل بناء Dyson Sphere أو استخدام الثقوب السوداء لتشغيل سفن الفضاء ، إلا أنها تقدم بعض الإمكانيات المثيرة للمستقبل.
باختصار ، يقدم مفهوم آلة جاذبية الثقب الأسود للبشرية مسارًا معقولًا لتصبح أنواعًا بين النجوم. في غضون ذلك ، فإن دراسة المفهوم ستزود باحثي SETI بتوقيع تقني محتمل آخر للبحث عنه. لذا حتى يأتي اليوم الذي قد نحاول فيه تجربة شيء من هذا القبيل لأنفسنا ، سنكون قادرين على معرفة ما إذا كانت أي أنواع أخرى قد طعنته بالفعل وجعلته يعمل!
