بشر تاکنون روش‌های بسیار متفاوتی را به‌کار گرفته است که بتواند سرعت حرکت خود را افزایش دهد. هرچه فاصله‌ها بیشتر باشد، لزوم افزایش سرعت نیز بیشتر به چشم می‌آید. با پرواز بشر به مرز فضا و گشوده شدن چشم بشر به وسعت و در حقیقت بیکرانگی جهان، دریافت برای کاوش در جهان باید روش‌هایی برای دستیابی به سرعت‌های بیشتر ابداع کند، به بیان دیگر اگر قرار باشد بشر در زمینه‌های فضایی به نتایج مطلوب‌تری دست پیدا کند، باید محدودیت کنونی سرعت را کنار بزند. در ادامه این مقاله با سرعت و مفهوم‌های وابسته به آن بیشتر آشنا شده و به بررسی این موضوع می‌پردازیم که چه زمانی و چگونه می‌توان رکورد سرعت را شکست.
ترس از سرعت زیاد:
یکی از نکاتی که بشر همیشه به آن توجه می‌کرد محدودیت‌های فیزیولوژیکی انسان برای تحمل سرعت‌های زیاد است. حتی گفته می‌شود زمانی که خودرو اختراع شد و مهندسان به‌دنبال آن بودند که سرعت خودروها را افزایش دهند، پزشکان آنان را از چنین کاری برحذر می‌داشتند چون بر این باور بودند که بدن انسان تحمل سرعت زیاد را ندارد و سرعت زیاد باعث مرگ راننده می‌شود. آنان سرعت ۵٠ کیلومتر در ساعت را نهایت تحمل بدن انسان در برابر سرعت می‌پنداشتند. اما به‌راستی آیا بدن انسان حدی برای تحمل سرعت دارد؟ بالاترین سرعتی که بشر تاکنون پرواز کرده است، چه مقدار بود و چگونه می‌توان از این هم فراتر رفت.
رکورد کنونی سرعت:
رکورد کنونی سرعت در دست سه فضانوردی است که ماموریت آپولو-١٠ را انجام دادند. این سه فضانورد در سال ١٩۶٩ (یعنی ۴۶ سال قبل) به سرعت ٣٩هزار و ٨٩٧ کیلومتر در ساعت نسبت به سیاره زمین رسیدند. «جیم برِی» یکی از اعضای شرکت هوافضایی لاکهید مارتین می‌گوید: «صد سال پیش، بشر حتی فکرش را هم نمی‌کرد که به سرعت ۴٠ هزار کیلومتری در فضا برسد». اما ما می‌توانیم دوباره به آن رکورد و حتی بیشتر از آن دست پیدا کنیم. «برِی» برای ناسا کار می‌کند و قرار است در پروژه آینده خود، رکورد ۴۶ ساله را افزایش دهد. فضاپیمای اوریون از آخرین فضاپیماهای ناسا و قرار است در سال ٢٠٢١ به مریخ هم سفر کند. «بری» می‌گوید: «ما عملا هیچ محدودیت سرعتی نداریم، جز سرعت نور». سرعت نور به یک میلیارد کیلومتر در ساعت می‌رسد. اما فاصله زیادی بین رکورد ۴٠ هزار کیلومتر تا یک میلیارد کیلومتر وجود دارد. آیا ما می‌توانیم فاصله رکورد ۴٠ هزار کیلومتر تا یک میلیارد کیلومتر در ساعت را پر کنیم؟
محدودیت جهانی سرعت نور:
خوشبختانه سرعت از نظر فیزیکی برای ما مشکل‌ساز نیست. تا زمانی که با سرعت ثابت و در یک جهت حرکت کنیم، برای ما مشکلی پیش نمی‌آید. انسان، در تئوری، می‌تواند تا نزدیکی «محدودیت جهانی سرعت» یعنی سرعت نور سفر کند. اما تغییر سریع سرعت می‌تواند برای اندام‌های انسان مرگبار باشد. اگر از سرعت‌های بسیار بالا یکباره به سرعت صفر برسیم، چه می‌شود؟ یکی از ویژگی‌های طبیعت «اینرسی» یا «لختی» است. اینرسی خاصیتی از یک جسم است که در برابر تغییر سرعت یا تغییر جهت حرکت جسم مقاومت می‌کند. مفهوم اینرسی در قانون اول نیوتن نیز آمده است. قانون اول نیوتن می‌گوید «هرگاه جسمی با سرعت ثابت در حال حرکت باشد تا زمانی که نیروی خارجی به آن وارد نشود، به حرکت خود با سرعت ثابت و همان جهت ادامه خواهد داد». «بری» می‌گوید: «سرعت ثابت برای بدن انسان مشکل آفرین نیست. ما باید نگران تأثیر افزایش سرعت بر بدن باشیم».
حدود یک قرن پیش و هم‌زمان با اختراع هواپیما، علائم عجیبی در خلبان‌ها دیده شد. از دست‌رفتن موقتی بینایی، سنگینی و بی‌وزنی ازجمله این موارد بود. عامل اصلی آن نیز نیروی گرانش بود. آزمایش‌ها نیز نشان داده است پدیده‌هایی مانند تاری چشم و اختلال در بینایی، بیهوشی کامل روی می‌دهد و حتی احتمال سکته نیز وجود دارد. یک انسان معمولی می‌تواند تا حدی نیروی گرانشی را تحمل کند. خلبان‌ها با کمک لباس‌ها و آموزش‌های ویژه نیز می‌توانند حد بیشتری را تحمل کنند. فضانوردان نیز بسته به فضاپیمای خود، نیروی گرانشی بیشتری را تجربه کرده‌اند. آنها هنگام برخاستن فضاپیما و هنگام ورود مجدد به جو، نیرویی معادل سه تا هشت نیروی گرانشی را تجربه می‌کنند. احساس فضانوردی که با سرعت حدودی ١۶ هزار کلیومتر بر ساعت در فضا در حرکت است، مشابه احساس یک مسافر هواپیمای مسافربری معمولی است.
اگر نیروهای گرانشی برای سفرهای طولانی‌مدت اوریون مشکل‌زا نباشد، سنگ‌های کوچک فضایی مشکل‌زا خواهند بود. سرعت این خرده‌سنگ‌ها می‌تواند تا ٣٠٠ هزار کیلومتر بر ساعت برسد و قدرت نفوذ بالایی هم خواهد داشت. دانشمندان برای حفاظت از فضاپیمای اوریون و فضانوردان آن از یک لایه محافظتی به ضخامت ١٨ تا ٣٠ سانتی‌متر استفاده کرده‌اند. آنها علاوه بر لایه محافظتی، از تجهیزات حفاظتی هوشمندی هم استفاده کرده‌اند. «بری» می‌گوید: «ما باید برای هر خرده‌سنگ برنامه‌ای داشته باشیم». تأمین غذای فضانوردان، مشکلات روانی و همچنین آثار پرتوها بر بدن ازجمله مشکلات سفرهای طولانی‌مدت فضایی است. اما سرعت بالاتر می‌تواند این مشکلات را تا حدی حل کند. سیستم‌های پیش‌رانش قدیمی نمی‌توانند سرعت‌های بالاتر را تضمین کنند. «بری» می‌گوید: «خوشبختانه ما توانستیم سیستم‌های پیش‌رانش جدیدتری طراحی کنیم که می‌توانند در سرعت‌های بالاتر نیز کارایی داشته باشند».
شیوه‌های جدید:
«اریک دیویس»، پژوهشگر برنامه پیش‌رانش ناسا، است. این پروژه شش سال به طول کشید و در سال ٢٠٠٢ نیز به پایان رسید. او شیوه‌های اصلی رسیدن به سرعت‌های بسیار زیاد را در سه مورد خلاصه می‌کند: شکاف، همجوشی و نابودی پادماده. روش اول درحقیقت شکافتن اتم‌هاست، مانند همان کاری که در راکتورهای هسته‌ای صورت می‌گیرد. روش دوم نیز همجوشی است که در آن، اتم‌ها با هم ترکیب شده و اتم سنگین‌تری را می‌سازند. انرژی خورشید نیز از طریق همجوشی اتم‌های هیدروژن و تبدیل به هلیوم تأمین می‌شود، اما بشر تاکنون نتوانسته است به این فناوری دست یابد. روش سوم اما به‌نظر بهترین گزینه است. وقتی ماده و ضدماده یا پادماده به‌هم برخورد می‌کنند، هردو از بین رفته و انرژی به جای می‌ماند. امروزه تکنولوژی کافی برای تولید و نگهداری ضدماده نیز وجود دارد، اما باید اذعان کرد تولید پادماده در اندازه کافی نیازمند تجهیزات نسل جدید است که این هم یکی از مشکلات این روش است.
سفر به دنیای خیال:
یکی از موضوعاتی که در فیلم‌ها و کتاب‌های علمی-تخیلی ازجمله فیلم «پیشتازان فضا» یا «سفر به ستارگان» مطرح شده است، حرکت با سرعتی فراتر از سرعت نور یا مافوق‌نور است. در این فیلم‌ها این‌گونه بیان می‌شود که یک فضاپیما با استفاده از ماده‌ای با جرم منفی به سرعت‌های مافوق‌نور می‌رسد. «دیویس» می‌گوید: «از نظر فیزیکی هیچ محدودیتی برای وجود جرم منفی وجود ندارد. اما مشکل اینجاست که هیچ نمونه‌ای از آن تاکنون دیده نشده و ما هم در طبیعت چنین چیزی را مشاهده نکرده‌ایم».
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: BBC – ترجمه: محمدرضا دستورانی/ روزنامه شرق
