نگام، علم و تکنولوژی – پس از گذشت 50 سال از فرود بر روی ماه، بشر این بار به دنبال فرستادن اولین انسانها به سیاره سرخ است. سفر به ماه سه روز طول کشید درحالیکه سفر به مریخ حدود یک سال زمان میبرد. اما تفاوتهای این دوسفر چیزی بیشتر از مسئله زمانی است. مقدار زیادی سوخت برای این سفر لازم است و زمانی که بر روی سیاره سرخ فرود بیاییم بایستی به فکر ساختن اقامتگاهی باشیم تا بتوانیم مدتزمانی را بر روی آن سپری کنیم. حمل تمامی مواد لازم برای چنین کارهایی نیازمند انقلابی در تکنولوژی موشکهای فضایی است. کلید این اتفاق در موشک های پلاسمایی نهفته است.
موشک ساترن 5 بزرگترین موشکی بود که تا به حال ساخته شده است. این موشک مقادیر زیادی سوخت را طی زنجیره واکنشهای شیمیایی احتراقی مصرف میکرد که میتوانست فضاپیمای آپولو را در مدار قرار دهد. پس از قرارگیری در مدار، آپولو مخزنهای خالیشده از سوخت را در جو رها کرده و موشک شیمیایی خودش را روشن میکند که حتی سوخت بیشتری مصرف میکند تا به ماه برسد. تقریبا نزدیک به یک میلیون گالن (3,800,000 لیتر) از سوختهای مختلف مصرف میشود تا در سفری یکروزه تنها چند مسافر به نزدیکترین جسم فرازمینی ما سفر کنند.
پس چگونه میشود یک کلونی از انسانها را به مریخ فرستاد که 100 مرتبه دورتر از ماه است؟ ترکیب ساترن – آپولو تنها توانسته بود جرمی معادل با یک واگن باری قطار را به ماه حمل کند. با این حساب برای ساخت خانهای کوچک بر روی مریخ دهها موشک ازین نوع لازم خواهد بود. متاسفانه جایگزینی برای موشکهای شیمیایی وجود ندارد و تنها احتراقهای شیمیایی قدرتمند میتواند نیروی لازم برای غلبه بر گرانش زمین را فراهم کند. اما زمانی خواهد رسید که تکنولوژی جدیدی برای موشکها که از نظر سوختی بسیار مقرون به صرفه است جایگزین روش شیمیایی شود: موشک های پلاسمایی
وسایل نقلیه الکتریکی فضایی
موشکهای فضایی تکنولوژی مدرنی هستند که سوخت را به صورت سوپ داغی از ذرات باردار الکتریکی به نام پلاسما درآورده و با پرتاب آن، شتاب لازم برای پیشراندن موشک را فراهم میآورند. استفاده از موشک های پلاسمایی به جای موشکهای رایج شیمیایی میتواند انرژی کل مصرفی برای سفرهای فضایی را تا 90 درصد کاهش دهد. این یعنی که ما میتوانیم با استفاده از همان میزان سوخت اما به صورت پلاسما تا 10 برابر محموله بیشتری را به فضا ارسال کنیم. طراحان ماموریتهای فضایی ناسا هماکنون به دنبال راهیاند تا برای انتقال محموله از زمین تا مریخ، از وسایل نقلیه فضایی با موشک های پلاسمایی استفاده کنند.
مهمترین جنبه منفی موشک های پلاسمایی نیروی رانش کم آنهاست. نیروی رانش میزان فشاری است که موشک میتواند برای فضاپیما فراهم کند تا آن را به جلو پرتاب کند. قدرتمندترین موشک پلاسمایی که در فضا پرواز کرده، Hall thruster نام دارد که نیروی رانش آن تنها میتواند یک تکه کاغذ را از میدان جاذبه زمین خارج کند. چه باور داشته باشید چه نه، رانشگر Hall سالها زمان نیاز دارد تا بتواند خودش را به مریخ برساند.
اما نگران نباشید، رانش کم موشک های پلاسمایی کار را خراب نمیکند. باید قدردان بازدهی انقلابی سوخت در موشک های پلاسمایی بود که به ناسا اجازه داده تا ماموریتهایی را به انجام برساند که با استفاده از موشکهای شیمیایی ممکن نبود. همین اواخر ماموریت سپیدهدم (Dawn) پتانسیل موشک های پلاسمایی را با گردش در مدار دو جرم فرازمینی نشان داد. سپیدهدم اولین ماموریتی بود که چنین کاری را انجام میدهد.
با اینکه آینده موشکهای پلاسمایی روشن است، هنوز مسائل حلنشدهای در مورد این فناوری وجود دارد. به عنوان مثال چه بر سر رانشگری خواهد آمد که برای سالها مشغول حمل محموله به مریخ و بازگشت به زمین خواهد بود؟ به احتمال زیاد از بین خواهد رفت. در این بخش باید تحقیق کرد و فهمید که چگونه میتوان موشک های پلاسمایی را جاودان ساخت.