کشف تصادفی مسیر میان‌بر؛ سفر به مریخ شاید فقط در ۳۳ روز امکان‌پذیر باشد

کشف مسیرهای میان‌بر بر اساس داده‌های سیارکی با کاهش زمان سفر رفت‌وبرگشت به مریخ به زیر یک سال، رویای مأموریت سال ۲۰۳۱ را به حقیقت نزدیک‌تر می‌کند.

کد خبر: ۹۲۰۶۲۴

تاریخ: ۱۹ ارديبهشت ۱۴۰۵ - ۱۳:۳۷

زومیت: کشف مسیرهای میان‌بر بر اساس داده‌های سیارکی با کاهش زمان سفر رفت‌وبرگشت به مریخ به زیر یک سال، رویای مأموریت سال ۲۰۳۱ را به حقیقت نزدیک‌تر می‌کند.

دستیابی به رویای دیرینه‌ی بشر برای قدم گذاشتن بر سطح سیاره‌ی سرخ، همواره با چالش بزرگ «زمان» روبرو بوده است. اما مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که با الهام از مسیر حرکت سیارک‌ها، می‌توان مدت‌زمان مأموریت‌های مریخ را به نصف کاهش داد و کل سفر رفت‌وبرگشت را در کمتر از یک سال به پایان رساند. این رویکرد نوآورانه پتانسیل این را دارد که تقویم اکتشافات فضایی را به‌کل دگرگون کند.

بنابر مدل‌های مرسوم و پروفایل‌های فعلی مأموریت، رسیدن به مریخ که در فاصله‌ای حدود ۱٫۵ برابر دورتر از خورشید نسبت به زمین قرار دارد، بین ۷ تا ۱۰ ماه زمان می‌برد. چالش اصلی وقتی رخ می‌دهد که بدانیم زمین و مریخ تنها هر ۲۶ ماه یک‌بار در موقعیت ایده‌آل برای پرتاب‌های بهینه از نظر سوخت قرار می‌گیرند؛ موضوعی که فضانوردان را مجبور می‌کند برای باز شدن راه بازگشت، مدت‌ها در مریخ منتظر بمانند و همین امر طول کل مأموریت را به نزدیک سه سال می‌رساند.

یافته‌های اخیر از دل داده‌هایی بیرون آمده که پیش‌تر بی‌ارزش تلقی می‌شدند. مارسلو دی‌اولیویرا سوزا، کیهان‌شناس دانشگاه ایالتی شمال ریو دو ژانیرو، با بررسی تخمین‌های مداری اولیه و غیردقیق سیارک‌های نزدیک به زمین، به سرنخ‌های هندسی ارزشمندی برای طراحی مسیرهای بین‌سیاره‌ای فوق‌سریع دست یافت. این داده‌ها در گذشته معمولاً پس از ثبت مشاهدات دقیق‌تر دور ریخته می‌شدند، اما اکنون به عنوان نقشه‌ای برای میان‌برهای فضایی شناخته می‌شوند.

سوزا در گفتگو با لایوساینس اذعان کرد که کشف او کاملاً تصادفی بوده و در ابتدا اصلاً به دنبال یافتن مسیری برای فضاپیماها نبوده است. ایده‌ی اولیه‌ی این طرح در سال ۲۰۱۵ و هنگام مطالعه روی سیارک 2001 CA21 شکل گرفت؛ جرمی که محاسبات اولیه نشان می‌داد مسیر نادری را میان مدار زمین و مریخ طی می‌کند.

اگرچه اندازه‌گیری‌های بعدی مسیر دقیق سیارک را اصلاح کردند، همان هندسه‌ی اولیه در زمان مقابله سال ۲۰۲۰ (زمانی که زمین و مریخ در یک سمت خورشید و در نزدیک‌ترین فاصله به هم قرار داشتند)، جرقه‌ی امکان‌سنجی مسیرهای «فوق‌کوتاه» را در ذهن این دانشمند روشن کرد. سوزا در مقاله‌ی خود تاکید کرده که این موضوع برای او بسیار غافلگیرکننده بوده و اصلاً به دنبال چنین هدفی نبوده است.

محاسبات انجام شده برای بازه‌ی زمانی سال ۲۰۲۰ نشان داد که از نظر هندسی، پیمودن فاصله زمین تا مریخ تنها در ۳۴ روز امکان‌پذیر است. تحقق این سناریوی شگفت‌انگیز البته با محدودیت‌های فنی سختی روبرو است؛ چرا که به سرعت خروج ۳۲٫۵ کیلومتر بر ثانیه نیاز دارد که فراتر از توان پیشرانه‌های فعلی است. همچنین فضاپیما با سرعتی درحدود ۱۰۸هزار کیلومتر بر ساعت به مریخ می‌رسد که برای سامانه‌های فرود فعلی بسیار سریع است و نمی‌توانند آن را به سلامت مهار کنند.

در عوض، سوزا از هندسه الهام‌گرفته از سیارک‌ها برای بررسی سفرهای احتمالی در مقابله‌های آینده مریخ در سال‌های ۲۰۲۷، ۲۰۲۹ و ۲۰۳۱ استفاده کرد. سوزا با استفاده از روش استاندارد محاسبه مسیر بین دو نقطه در فضا (موسوم به تحلیل لمبرت)، دریافت که تنها مقابله‌ی سال ۲۰۳۱، فرصتی مناسب برای سفر سریع با استفاده از فناوری‌های نزدیک به آینده فراهم می‌کند.

در سناریو پیشنهادی سوزا، کل سفر رفت‌وبرگشت درطول فقط ۱۵۳ روز (حدود ۵ ماه) انجام می‌شود؛ بدین صورت که فضاپیما ۲۰ آوریل ۲۰۳۱ زمین را ترک کند و پس از سفری ۳۳ روزه، ۲۳ مه به مریخ می‌رسد. فضانوردان پس از اقامت ۳۰ روزه بر سطح این سیاره، ۲۲ ژوئن در مسیر بازگشت قرار می‌گیرند و تا ۲۰ سپتامبر به زمین می‌رسند.

سوزا همچنین مسیر جایگزینی را با مصرف انرژی کمتر در همان پنجره‌ی زمانی ۲۰۳۱ شناسایی کرده است که مأموریت را در ۲۲۶ روز (حدود ۷٫۵ ماه) به پایان می‌رساند؛ زمانی که همچنان بسیار کوتاه‌تر از رکوردهای فعلی است. بااین‌حال، مسیرهای میان‌بر سوزا عمدتاً در حد تئوری هستند و استفاده از آن‌ها به شدت به جزئیات مأموریت ازجمله طراحی فضاپیما، جرم محموله و توانایی‌های پیشران بستگی دارد.

سرعت‌های مورد نیاز در طرح‌های پیشنهادی سوزا با سرعت‌هایی که فضاپیماهایی نظیر نیوهورایزنز بدان دست یافته‌اند، قابل مقایسه است؛ کاوشگری که سال ۲۰۰۶ با سرعت ۱۶٫۲۶ کیلومتر بر ثانیه پرتاب شد و سریع‌ترین جسم انسان‌ساخت بود که تا آن زمان از زمین پرتاب می‌شد. سوزا باور دارد که چنین مسیرهای پرسرعتی می‌تواند در دسترس نسل بعدی موشک‌ها مانند استارشیپ اسپیس‌ایکس یا نیوگلن بلو ارجین باشد.