في 14 نوفمبر 2003 ، اكتشف علماء الفلك ما كان في ذلك الوقت الكائن الأكثر شهرة البعيدة يدور حول الشمس. أطلقوا عليها سيدنا بعد إلهة الإنويت للمحيط. إنه كوكب قزم بارد محمر يخرج من مليارات الأميال من الشمس خلال مداره البالغ عدده 10000 عام قبل القدوم إلى نهج وثيق نسبيًا لنجمنا. يحدث الحضيض التالي في يوليو 2076 ، ويريد علماء الفلك الاستفادة من هذا اللقاء النادر عن طريق نقل مهمة إلى الكائن الغامض.
يقترح فريق من الباحثين من إيطاليا مفاهيم المهمة التي يمكن أن تصل إلى سيدنا في غضون سبع إلى 10 سنوات باستخدام التكنولوجيا المتطورة. في ورقة متوفرة على موقع Arxiv على الويب قبل طباعة ، توضح مفهومين تجريبيين للدفع يتضمن محرك صاروخ فيوجن نووي ومحرك جديد في تكنولوجيا الإبحار الشمسي. يمكن أن تقلل تقنيات الدفع عن وقت السفر إلى Sedna بأكثر من 50 ٪ مقارنة بالطرق التقليدية للسفر إلى الفضاء ، مما يتيح للعلماء فرصة فريدة لجمع أدلة حول التكوين المبكر للنظام الشمسي والتحقيق في سحابة Oort النظرية.
عندما تم اكتشافه ، كان Sedna حوالي 8 مليارات ميل (13 مليار كيلومتر) من الشمس. (بلوتو ، الكوكب القزم الأكثر شهرة ، يبلغ متوسط مسافة 3.7 مليار ميل من الشمس.) تُعرف سيدنا بأنها كائن عبر النبتة ، وهي مجموعة من الأشياء التي تدور حول الشمس أبعد من نبتون. إنه يحتوي على مدار غريب الأطوار للغاية: في أقصى مسافة ، تقع Sedna على بعد 84 مليار ميل من الشمس ، أو 900 ضعف المسافة بين الأرض ونجمنا. خلال أقرب نهجها ، سيكون Sedna على بعد حوالي 7 مليارات ميل من الشمس ، أي ما يقرب من ثلاث مرات من نبتون. لا يزال هذا بعيدًا ، لكنه قريب بما فيه الكفاية حتى تصل المركبة الفضائية إلى الكائن السماوي قبل أن تتلاشى إلى الظلام الفائق.
سافرت المركبات الفضائية مسافات أبعد من قبل. بدأ Voyager 1 و 2 رحلتهما بين النجوم في عام 1977 وسافر 15 مليار ميل و 12.7 مليار ميل حتى الآن. استغرق الأمر Voyager 2 حوالي 12 عامًا للوصول إلى نبتون. بناءً على التكنولوجيا الحالية ، يقدر العلماء أن الأمر سيستغرق حوالي 20-30 عامًا للوصول إلى سيدنا خلال أقرب نهجها ، أثناء استخدام Venus و Earth و Jupiter و Neptune كما تساعد الجاذبية. هذا يعني أن نافذة الإطلاق للوصول إلى سيدنا تقترب بسرعة ، مع عدم وجود خطط واضحة حتى الآن.
بدلاً من ذلك ، يشير الباحثون وراء الدراسة الجديدة إلى طرق بديلة للوصول بنا بشكل أسرع. الأول هو محرك الصواريخ Direct Fusion Drive (DFD) ، والذي قيد التطوير حاليًا في مختبر الفيزياء بجامعة برينستون. سيؤدي محرك الصواريخ الذي يعمل بالاندماج إلى إنتاج كل من التوجه والطاقة الكهربائية من تفاعل الانصهار النووي المتحكم فيه ، مما يوفر طاقة أكبر من الصواريخ الكيميائية.
“يقدم DFD بديلاً واعداً للدفع التقليدي ، ويوفر نسبة عالية من الوزن إلى الوزن والتسارع المستمر” ، يكتب الباحثون في الورقة. “ومع ذلك ، تظل جدواه خاضعة للتحديات الهندسية الرئيسية ، بما في ذلك استقرار البلازما وتبديد الحرارة وطول العمر التشغيلي تحت إشعاع الفضاء العميق.” ويضيفون أنه على الرغم من أن التقدم يتم إحرازه للدفع المستند إلى الاندماج ، إلا أنه لا يزال من غير الواضح ما إذا كان بإمكانه دعم المهام طويلة الأمد وتوفير الطاقة للأدوات على متن الطائرة.
يعتمد المفهوم الثاني على تقنية الشراعية الشمسية الحالية ، والتي لا تزال تجريبية في حد ذاتها. يتم تشغيل الأشرعة الشمسية بواسطة فوتونات من الشمس ، وتسخير الطاقة التي ينتجها الضوء واستخدامها لدفع المركبة الفضائية إلى الأمام. يقترح الباحثون طلاء الأشرعة الشمسية بالمواد التي ، عند تسخينها ، تطلق الجزيئات أو الذرات ويوفر الدفع في عملية تُعرف باسم الامتصاص الحراري.
يمكن أن يصل الشراع الشمسي ، بمساعدة من جاذبية كوكب المشتري ، إلى سيدنا في سبع سنوات بسبب قدرته على التسارع بشكل مستمر دون الحاجة إلى حمل الوقود الثقيل ، وفقًا للورقة. تأتي الفكرة مع مجموعة التحديات الخاصة بها. “في حين تمت دراسة الإبحار الشمسي على نطاق واسع لتطبيقات الفضاء العميق ، فإن جدواه لمهمة SEDNA تتطلب التقييم من حيث النزاهة الهيكلية طويلة المدة ، وكفاءة الدفع ، وتوافر الطاقة لعمليات العلوم” ، كما تقول الورقة.
على الرغم من ميزة الوقت الطفيف ، فإن مهمة الإبحار الشمسي ستسمح فقط بذنب Sedna ، في حين أن محرك DFD يمكنه إدراج مركبة فضائية في مدار كوكب القزم لمهمة أطول. ستوفر لنا أي من المهمة الملاحظات المباشرة الأولى للمنطقة غير المستكشفة سابقًا وتساعد العلماء على فهم الحدود الأكبر التي تضم النظام الشمسي.