چینی‌ها می‌خواهند نحوه ساخت یک فضاپیمای غول‌پیکر را مطالعه کنند
چین در حال تحقیق درباره چگونگی ساخت فضاپیماهای فوق بزرگ به طول ۰.۶ مایل (۱ کیلومتر) است اما این ایده چقدر امکان‌پذیر است و استفاده از چنین سفینه فضایی عظیمی چه فایده‌ای خواهد داشت؟
این پروژه، بخشی از فراخوان گسترده‌تری برای پیشنهادات تحقیقاتی توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین است؛ آژانس تحقیقاتی که معمولا توسط وزارت علوم و فناوری چین حمایت معنوی و مالی می‌شود.
در یک طرح تحقیقاتی که در وب‌سایت این بنیاد منتشر شده است؛ چنین سفینه فضایی عظیمی به عنوان «تجهیزات استراتژیک اصلی هوافضا برای استفاده در آینده از منابع فضایی، کاوش در اسرار جهان و زندگی طولانی‌مدت در مدار زمین» توصیف شده است.
این بنیاد از دانشمندان می‌خواهد تا درباره روش‌های طراحی جدید و سبک وزنی که بتوانند مقدار مصالح ساختماتی مورد نیاز برای حمل به مدار را کاهش دهند و همچنین تکنیک‌های جدید مونتاژ ایمن سازه‌های بزرگ در فضا پیشنهاداتی بدهند. در صورت تامین بودجه، امکان‌سنجی این طرح به مدت ۵ سال اجرا می‌شود. بودجه در نظر گرفته شده برای این طرح ۱۵ میلیون یوان (۲.۳ میلیون دلار) است.
ممکن است این پروژه علمی و تخیلی به نظر برسد اما «میسون پک»، کارشناس ارشد ناسا، آن را کاملا دور از واقعیت نمی‌بیند و می‌گوید چالش اصلی این پروژه بیشتر مهندسی است تا علوم بنیادی!
او که اکنون استاد مهندسی هوافضا در دانشگاه کرنل است؛ به نشریه Live Science می‌گوید: «من فکر می‌کنم این طرح کاملا امکان‌پذیر است. من مشکلات را نه به عنوان غیرقابل حل بلکه از جنس مقیاس توصیف می‌کنم.»
به گفته پک، هزینه زیاد پرتاب اجسام و مواد به فضا، بزرگترین چالش این پروژه را مباحق پولی و قیمتی می‌کند. به گفته این استاد هوافضا، ساخت ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) که عرض آن ۱۱۰ متر و شامل وسیع‌ترین نقطه بوده؛ تقریبا ۱۰۰ میلیارد دلار هزینه در بر داشته است. بنابراین، ساختن چیزی در حدود ۱۰ برابر بزرگ‌تر، حتی ثروتمندترین کشورها را نیز تحت تاثیر و فشار مالی قرار می‌دهد.
البته، همه‌چیز به نوع ساختاری که چینی‌ها برای این فضاپیما در نظر گرفتند؛ بستگی پیدا می‌کند. ایستگاه فضایی بین‌المللی ISS برای اسکان انسان طراحی شده است که باعث افزایش قابل توجه جرم می‌شود.
تکنیک‌های ساختمانی می‌تواند هزینه ساخت و ورود چنین سفینه فضایی بزرگی به فضا را کاهش دهد. رویکرد متداول ساخت قطعات روی زمین و سپس مونتاژ آن‌ها در مدار است؛ دقیقا مشابه بازی‌های لگو ولی فناوری چاپ سه‌بعدی می‌تواند مواد اولیه جمع‌وجور را به اجزای ساختاری با ابعاد بسیار بزرگ‌تر در فضا تبدیل کند.
به گفته پک، یک گزینه جذاب‌تر می‌تواند تهیه مواد اولیه از سطح ماه باشد. گرانش ماه کمتر از زمین است و پرتاب مواد از سطح آن به فضا بسیار آسان‌تر است. با این وجود، این امر ابتدا به زیرساخت پرتاب روی سطح ماه نیاز دارد و در کوتاه‌مدت نمی‌تواند گزینه مطلوبی باشد.
سفینه بزرگ؛ مشکلات بزرگ
ساخت فضاپیمایی با چنین ابعاد عظیمی قطعا با مشکلات منحصربه‌فردی روبرو خواهد شد. پک توضیح می‌دهد که هر گاه یک فضا تحت فشار قرار بگیرد؛ چه از طریق مانور در مدار زمین یا از طریق برخورد و اتصال با دیگر فضاپیماها، کل این حرکت به ساختار سفینه فضایی منتقل می‌شود و شاهد ارتعاش و خم شدن آن خواهیم بود.
با چنین ساختار بزرگ و طولانی، مدت زمان زیادی طول می‌کشد تا این ارتعاشات فروکش کنند؛ بنابراین به احتمال زیاد فضاپیما برای مقابله با این ارتعاشات به ضربه‌گیر یا کنترل فعال نیاز دارد.
طراحان این سفینه فضایی باید درباره ارتفاع آن هم تصمیم‌گیری کنند تا در یک ارتفاع مشخص به تعادل برشد. در ارتفاع‌های پایین‌تر، مدام به فضاپیما فشار وارد می‌کند تا در مدارهای پایدارتر قرار بگیرد. در حال حاضر، این مسئله برای فضاپیمای ISS یک مشکل است اما برای یک ساختار بزرگ‌تر که کشش بیشتری دارد و نیاز به سوخت بیشتری هم هست؛ یک نگرانی عمده خواهد بود. از طرف دیگر، پرتاب به ارتفاع‌های بالاتر بسیار گران‌تر است.
یک استاد مهندسی هوافضا از دانشگاه ایلینوی می‌گوید ساخت چنین سفینه فضایی از نظر فنی ممکن است ولی به هیچ‌وجه عملی نیست. او به نشریه Live Science می‌گوید: «ما داریم درباره یک Starship Enterprise صحبت می‌کنیم که بسیار سرگرم‌کننده و جذاب است ولی امکان‌پذیر نیست و سطح فناوری‌های کنونی ما برای آن چندان واقع‌بینانه نیست.»
این استاد دانشگاه می‌گوید با توجه به بودجه تحقیقاتی اندک تخصیص داده شده به آن، احتمالا فقط یک مطالعه کوچک و دانشگاهی برای ترسیم اولیه‌ترین طرح‌های چنین پروژه‌ای و شناشایی شکاف‌های تکنولوژیکی است. برای مقایسه، بودجه ساخت کپسول برای انتقال فضانوردان به ایستگاه فضایی بین‌المللی ISS نزدیک به ۳ میلیارد دلار بوده است.
همچنین سوالاتی درباره اینکه چنین فضاپیمایی برای چه کارهایی در فضا استفاده می‌شود؛ هنوز بدون پاسخ باقی ماندند. شاید زیستگاه‌های طولانی یا ساختن محصولات با ارزش از نیمه‌رساناها و تجهیزات نوری با استفاده از گرانش‌های میکرو و نیروی فراوان خورشید مد نظر باشد ولی هر دوی این‌ها هزینه‌های هنگفتی طلب می‌کنند.
چین ابراز علاقه کرده مجموعه‌های بزرگی از تولید انرژی خورشیدی در مدار ایجاد کرده و این نیروها را از طریق پرتوهای مایکروویو به زمین برگرداند. اما باز هم چنین طرحی به سرمایه‌گذاری هنگفتی نیاز دارد. تخمین زده شده است که هزینه این طرح برای تولید هر وات ساعت برق حدود ۱۰۰۰ دلار باشد در صورتی که روی زمین ۲ دلار با پنل‌های خورشیدی است.
به گفته پک، شاید امیدوارکننده‌ترین کاربرد چنین فضاپیمای بزرگی برای کارهای علمی باشد. یک تلسکوپ فضایی در آن مقیاس می‌تواند به طور بالقوه ویژگی‌هایی در سطح سیارات سایر منظومه‌های شمسی را رصد کند. شاید بتوان با این سفینه فضایی یک کیلومتری، درک بهتری از سیارات فراخورشیدی و حیات بالقوه در جهان یافت.
