ماموریت فضایی ۱۰۰ ساله به سیاهچاله: بزرگترین چالش آینده بشر

چالش‌های ماموریت فضایی ۱۰۰ ساله به سیاهچاله

سیاهچاله‌ها، با میدان‌های گرانشی فوق‌العاده قدرتمند خود که حتی نور نیز نمی‌تواند از آن‌ها بگریزد، از مرموزترین اجرام کیهان به شمار می‌آیند. با وجود دانش کنونی ما، نادانسته‌هایمان درباره این پدیده‌های کیهانی بسیار بیشتر است. حوزه گرانشی سیاهچاله‌ها بهترین مکان برای آزمودن نظریه نسبیت عام اینشتین است، زیرا شرایطی بی‌نظیر را برای به چالش کشیدن این نظریه فراهم می‌کند.

کاسمیمو بامبی، اخترفیزیکدان برجسته از دانشگاه فودان چین، در طرح پیشنهادی خود به دو مانع اصلی برای تحقق این ماموریت اشاره کرده است:

• شناسایی هدف مناسب: یافتن یک سیاهچاله نزدیک به زمین.
• فناوری مورد نیاز: توسعه فضاپیمایی با قابلیت حرکت با سرعت‌های بسیار بالا.

این ماموریت نیازمند برنامه‌ریزی بلندمدت است، زیرا فناوری‌های فعلی برای چنین سفری آماده نیستند و فواصل کیهانی به معنای ده‌ها سال زمان سفر خواهد بود.

یافتن سیاهچاله مناسب: گام نخست

نزدیک‌ترین سیاهچاله شناخته‌شده به زمین در فاصله ۱۵۶۵ سال نوری قرار دارد که برای این ماموریت بسیار دور است. با این حال، احتمال وجود سیاهچاله‌هایی بسیار نزدیک‌تر وجود دارد که هنوز کشف نشده‌اند. ستاره‌شناسان در شناسایی سیاهچاله‌های غیرفعال با رصد اثرات گرانشی آن‌ها بر فضا-زمان، مهارت بیشتری یافته‌اند.

بامبی می‌گوید: «فقط باید خوش‌شانس باشیم و سیاهچاله‌ای در فاصله ۲۰ تا ۲۵ سال نوری وجود داشته باشد. این موضوع البته تحت کنترل ما نیست. اگر سیاهچاله‌ای در این بازه فاصله‌ای از منظومه شمسی باشد، می‌توانیم فناوری لازم را برای چنین مأموریتی توسعه دهیم. اگر در فاصله ۴۰ تا ۵۰ سال نوری باشد، الزامات فنی دشوارتر می‌شوند. اگر فاصله بیش از ۴۰ تا ۵۰ سال نوری باشد، متأسفانه باید از آن صرف‌نظر کنیم.»

فناوری و زمان‌بندی ماموریت

گام بعدی پس از یافتن سیاهچاله مناسب، توسعه فضاپیمایی است که بتواند با سرعتی تا یک‌سوم سرعت نور حرکت کند. این فضاپیما ابتدا با استفاده از لیزرهای زمینی شتاب می‌گیرد و سپس با بهره‌گیری از انرژی خورشیدی یا ستاره‌ای به مسیر خود ادامه می‌دهد. سفر به سیاهچاله حدود ۷۰ سال به طول خواهد انجامید.

بامبی پیشنهاد می‌کند: «بهترین حالت، اعزام دو یا چند کاوشگر مداری به دور سیاهچاله است. در حالت کلی، لازم است کاوشگر اصلی تا حد ممکن به سیاهچاله نزدیک شود، سپس به یک فضاپیمای مادر و چند کاوشگر کوچک‌تر تقسیم گردد. اگر این کاوشگرها بتوانند از طریق تبادل سیگنال‌های الکترومغناطیسی با یکدیگر ارتباط داشته باشند، می‌توانیم مسیر دقیق آن‌ها و نحوه انتشار این سیگنال‌ها در اطراف سیاهچاله را تعیین کنیم.»

هر داده‌ای که از کاوشگر ارسال شود، با سرعت نور به زمین خواهد رسید. در فاصله ۲۰ سال نوری، این به معنای ۲۰ سال دیگر تا دریافت داده‌هاست که مجموع زمان ماموریت را به حدود یک قرن می‌رساند. این بازه زمانی طولانی، نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و بلندمدت است.

بامبی ابراز امیدواری کرد: «امیدوارم انحرافاتی از پیش‌بینی‌های نسبیت عام و سرنخ‌هایی برای توسعه نظریه‌ای فراتر از آن بیابم.» او افزود: «ممکن است بسیار عجیب و تا حدی نزدیک به داستان علمی‌-تخیلی به نظر برسد، اما زمانی گفته می‌شد که آشکارسازی امواج گرانشی غیرممکن است چون بسیار ضعیف‌اند؛ ما این کار را پس از ۱۰۰ سال انجام دادیم. زمانی فکر می‌کردند که مشاهده سایه سیاهچاله‌ها هرگز ممکن نخواهد بود، اکنون پس از ۵۰ سال، تصاویر دو سیاهچاله را داریم.»

این پیشنهاد جاه‌طلبانه در نشریه معتبر iScience منتشر شده است.