Apogeios ، مفهوم مدينة الفضاء الذي تم بناؤه بمواد قمرية
– أخبار 15 سبتمبر 2019 –
أبوجيوس هو مفهوم لمدينة الفضاء يتخيله أوليفييه بوازار وبيير ماركس. نهجهم مثير للاهتمام بأكثر من طريقة. لم يقتصر الأمر على تصورهم لعمارة وظيفية ولكنهم فكروا أيضًا في كيفية بناء مشروعهم. تعتمد الفكرة العامة على نطاق واسع على فلسفة عمل جيرارد أونيل. لاستعمار الفضاء ، يعد بناء الموائل الفضائية مثيرًا للاهتمام على الأقل مثل الاستقرار على سطح الكوكب. مشروعهم لمدينة الفضاء أقل ضخامة من رؤى جراد أونيل الأسطوانية ، لكنه أكثر واقعية.
يعتمد المشروع على موطن مكاني قادر على استيعاب 10000 شخص. سيتم تجميعها عند نقطة L5 لاغرانج لنظام الأرض-القمر. هذا موقع مثالي حيث يتم جلب العمالة والروبوتات من الأرض ، في حين سيتم جلب المواد الخام من القمر. وبهذه الطريقة ، تكون تكاليف النقل محدودة لمثل هذا المشروع الضخم. هذا يفترض مسبقا تصنيع القمر ، ولكن يمكننا أن نرى البدايات اليوم.
تتمحور مدينة الفضاء نفسها حول ثلاث وحدات سكنية موضوعة في مثلث حول المنطقة الصناعية والزراعية في المركز. الكل يدور ، والذي يسمح بتوليد ثقل اصطناعي من النوع الأرضي للموائل. يتكون كل من هذه الموائل من أربعة مجالات يبلغ طول كل منها 400 متر. في هذا المثلث ، هناك دائرة مكونة من دفيئات كروية. أنها تسمح لزراعة مساحة 30 هكتارا. في وسط مدينة الفضاء ، يوجد ميناء فضائي ومنطقة صناعية مبنية بشكل أساسي من مواد قمرية.
تبلغ كتلة أبوجيوس 750 ألف طن ، أي حوالي 75 طنًا لكل فرد. هذه النسبة ليست بعيدة جدًا عن كتلة المحطة الفضائية الدولية لكل ساكن ، لأنه عندما تستقبل ستة من أفراد الطاقم ، فإن كتلتها تبلغ 67 طنًا لكل فرد. هذا الحل له ميزة السماح للبشرية بالامتداد بشكل مستدام خارج الأرض بتكلفة معتدلة نسبيًا. حتى الآن ، يتجاوز هذا المفهوم قدراتنا الصناعية ، لكن ربما في يوم من الأيام سنكون قادرين على استغلال الموارد القمرية. ربما سوف نلقي نظرة على مشروع Apogeios.
ما هي مدينة الفضاء ؟
عندما نتخيل مستقبلًا للإنسانية خارج كوكب الأرض ، فإننا عادة ما نفكر في كواكب أخرى ، وفي المقام الأول كوكب المريخ. ولكن هناك خيار آخر ، وهو تصنيع الموائل للأنواع البشرية ، إما في مدار حول الأرض أو حول أجسام سماوية أخرى. في هذه اللحظة ، ما زال الخيال العلمي ، ولكن هذا الموضوع تمت دراسته عدة مرات من قبل أشخاص خطرين للغاية. فكرة مستعمرة بشريّة عائمة في فراغ الفضاء جاءت أولاً إلى كونستانتين تسيولكوفسكي. في عام 1903 ، أدرك أن اسطوانة دوارة يمكن استخدامها لمحاكاة جاذبية الأرض عن طريق قوى الطرد المركزي. بسرعة كبيرة في بداية القرن العشرين ، تتضاعف المفاهيم مع اكتشافنا لظروف البيئة الفضائية وفهمها. تتصور الحلول للسماح للإنسان بالعيش هناك. على سبيل المثال ، يتخيل ويرنر فون براون عجلة 76 مترا في مدار منخفض. في عام 1952 ، تم تعميم هذه الفكرة عن الموائل الفضائية على شكل عجلة مع فيلم ستانلي كوبريك ، “2001 A Space Odyssey”. من 1960s ، أصبح الفضاء رحلة حقيقة. تطلق القوى العظمى أولى المحطات الفضائية لدراسة الإقامة الطويلة للإنسان في الفضاء. مع النتائج الأولى ، يتم الانتهاء من نماذج الموائل المكانية.
المدينة الفضائية التي تصورها الفيزيائي الأمريكي أونيل
في 1970s بدأت ناسا دراسة جدية لهذا الموضوع. تقوم إدارة الفضاء الأمريكية بإجراء دراسات جدوى من عدد قليل من الفيزيائيين ، بما في ذلك الدكتور جيرارد ك. أونيل. وسيقضي معظم حياته المهنية في وكالة الفضاء الأمريكية في العمل على هذه القضايا. يسمى تصميم أونيل لأول مرة لوكالة ناسا “جزيرة واحدة” ، وهو مجال أجوف. الفكرة هي احتواء السكان على الوجوه الداخلية للكرة. هذا الشكل الخاص له ميزة الاستفادة المثلى من ضغط الهواء وتوفير الحماية الفعالة ضد الإشعاع. ويحتسب أونيل أن كرة قطرها 500 متر فقط يمكن أن تؤوي سكانا يبلغ عددهم عشرة آلاف شخص. من خلال تناوبها على مستوى منطقة خطها الاستوائي ، سيكون للمرء جاذبية مكافئة لواقع الأرض. ستكون المرايا مسؤولة عن جلب ضوء الشمس في الكرة. بعد ذلك بقليل ، يتخيل أونيل نطاقًا آخرًا يبلغ قطره 1800 متر ، وهو “الجزيرة الثانية” القادرة على استضافة نشاط زراعي وصناعي. والفكرة هي منح بعض الاستقلال لسكانها بوسائل إنتاج خاصة بها. مع مفهوم مدينة الفضاء “الجزيرة الثالثة” ، يختار أونيل شكل أسطواني يبلغ قطره 8 كيلومترات وطوله 32 كيلومترًا. من الطبيعي أن يكون الموطن كبيرًا بما يكفي ليكون له ظواهر الطقس الخاصة به.
يراعي بناء مدينة فضاء العديد من العقبات
ويواجه بناء موئل فضاء واسع النطاق عقبات هامة للغاية ، ربما يكون أكبرها هو تكلفة الوصول إلى الفضاء. وحتى لو تم تنفيذ جميع مشاريع SpaceX ، فسيحتاج الأمر إلى ما يقرب من 70.000 عملية إطلاق لـ BFR للدوران حول المواد اللازمة لبناء قدرة سكنية تبلغ 10 ملايين طن قادرة على استيعاب 10.000 شخص ، وهو ما يعادل 7 BFR لكل فرد. مع مستعمريها المائة من قبل BFR ، تبدو مستعمرة المريخ التي اقترحها إيلون موسك أكثر واقعية. علاوة على ذلك ، باختيار عدم استعمار كوكب ، يضطر المرء إلى جلب كل شيء مع نفسه. كما يوفر استعمار الكوكب ضمان الجاذبية والضغط الجوي وبعض الموارد المحلية. مع الموطن الذي يطفو في الفضاء ، عليك أن تبدأ من الصفر. على الرغم من أن العديد من المحطات الفضائية أثبتت بالفعل قيمتها ، إلا أن أيا منها لم يتمكن من إثبات وجود قوة اصطناعية من خلال قوة الطرد المركزي. من المرجح أيضًا أن يقدم الكوكب مجالًا مغناطيسيًا وبالتالي مستوى معينًا من الحماية ضد الإشعاع الكوني. ويعني عدم وجود جو إضافي أنه لا توجد حماية من السقوط النيزكية الدقيقة. أخيراً ، من الناحية المثالية ، يجب أن يكون الموطن المكاني مستقلاً ، وبالتالي توفير نظام بيئي قادر على العمل. وهذا ينطوي على إنشاء وإتقان بيئة غير مؤلمة للأسف لتنفيذها على كوكب الأرض.
ومع ذلك ، فإن بناء مدينة فضائية من شأنه أن يجلب العديد من الفوائد
إذا استطعنا في يوم من الأيام تطوير أساليب بناء واسعة النطاق في الفراغ الفضائي ، فإن عملية صنع الموائل تصبح جذابة للغاية. ومن المؤكد أن غياب الجاذبية يشكل قيداً على حياة البشر ، ولكنه يشكل أحد مقومات السفر في الفضاء. وبدون الجاذبية ، تصبح بيئة الفضاء وجهة أكثر كفاءة من حيث استهلاك الوقود مقارنة بالمستعمرة الكوكبية. إن إمكانية بناء مدينة فضائية في المدار أو قرب كوكب الأرض تضاعف هذه الميزة. تستمد حياة الأرض معظم طاقتها من التمثيل الضوئي أو استهلاك كائنات التمثيل الضوئي. يمكن لموئل الفضاء الموضوعة في المدار حول الشمس أن يختار ظروف الشمس المشرقة. في إصداراته الأكثر تطرفًا مثل كرة دايسون ، فإن موطن الفضاء سيجمع كل الضوء المنبعث من نجم. نظام شمسي واحد حتى بدون كواكب صالحة للسكن يمكن أن يستوعب عدة تريليونات من الأفراد.
وأخيرا ، يمكن أن يكون الموطن المكاني الدائم بمثابة دعم للاستعمار الكوكبي. إذا أراد الإنسان يومًا ما أن يصبح حضارة بين النجوم ، فإنه لا يملك خيارًا كبيرًا: إما أنه يكتشف طريقة للسفر إلى جزء لا يستهان به من سرعة الضوء ، أو أنه يقبل أن تستغرق الرحلة أكثر من جيل . وفي الحالة الأخيرة ، يكون الخيار الوحيد هو بناء موائل عملاقة قادرة على إسكان عينة بشرية كبيرة بما يكفي لتفادي صلة القرابة. هذه الموطن ستكون مسؤولة عن السفر لمئات أو آلاف السنين.
بدايات مدينة الفضاء في المستقبل القريب
في المستقبل القريب ، يمكننا أن نفترض بشكل معقول أننا لن نذهب من محطة الفضاء الدولية إلى مستعمرة عملاقة في مدار الأرض. ومع ذلك ، نبدأ بالنظر إلى الخطوات الوسيطة. على سبيل المثال ، تنشئ شركة Bigelow Aerospace الخاصة وحدات قابلة للنفخ. يأمل Bigelow أن يكون قادرا على وضع كميات كبيرة من وحدات نفخ في المدار. ويطلق على أكبر هذه البيئات الفضائية اسم BA 2100 ، ببساطة لأنها توفر 2100 متر مكعب من الحجم المضغوط. وبالمقارنة ، تقدم المحطة الفضائية الدولية ككل 9131 متر مكعب من الحجم المضغوط. للمقارنة مع BFR ، ينبغي أن تكون قادرة على وضع في مدارين BA 2100. مع 75 طنا لكل وحدة و 4200 متر مكعب من الحجم المضغوط لكل إطلاق ، فإنه يصبح مثيرا للاهتمام ، ويوفر بعض الراحة للأنشطة البشرية في المدار.
سواء من أجل العلوم أو السياحة الفضائية ، يمكن تسهيل بناء هياكل عملاقة في الفضاء من خلال استغلال الموارد من الأجرام السماوية منخفضة الجاذبية مثل القمر أو الكويكبات. هذا هو الحل الذي تصوره أونيل. يمكننا بعد ذلك أن نفكر أن استعمار بعض النجوم في النظام الشمسي ، بما في ذلك القمر وكوكب المريخ ، يمكن أن يكون بمثابة نقطة انطلاق لاستعمار الفضاء. ولكن طالما أن تكلفة الوصول إلى المدار لا تنخفض بشكل كبير ، فإن ذلك يبقى نظريا. تعتبر الأسعار القوية لـ SpaceX مهمة للغاية لأنها تجبر القطاع بأكمله على إيجاد حلول لخفض تكلفة الوصول إلى الفضاء. إذا كان من غير المرجح أن نرى بسرعة إسطوانة عملاقة تتسع لعشرات الآلاف من البشر ، يمكننا على الأقل أن نأمل في أن تخيل العجلة الأولى التي تخيّلت قبل أكثر من مائة عام ، مرض رواد الفضاء المستقبليين.
الصور حسب:
دونالد ديفيس [Public domain]، via Wikimedia Commons
ناسا على فليكر
ريك Guidice ، مركز أبحاث ناسا أميس. لون مصحح غير معروف [عامة]، عبر ويكيميديا كومنز
capnhack.com
Olivier Boisard et Pierre Marx
