استكشاف درب التبانة – هل السفر أسرع من الضوء (FTL) مجرد حلم بعيد؟

299,792km/s هي سرعة الضوء في الفراغ. حتى الآن، تمكن البشر فقط من الوصول إلى سرعات تقارب ~11km/s، مما يُظهر مدى سرعة الضوء الفائقة والفجوة الهائلة بينه وبين قدراتنا. لهذا السبب، يظل مفهوم السفر أسرع من الضوء (FTL) ثابتاً في الخيال العلمي، وليس في الواقع – على الأقل في الوقت الحالي.

مع تزايد فهمنا لحجم الكون الضخم والمساعي القريبة التي قد تجعل البشر يزورون المريخ، لا نقص في الأفكار الجديدة التي تستكشف الاحتمالات النظرية لكيفية تجاوزنا، أو على الأقل الاقتراب من، هذه السرعات. وبينما لا يزال البشر، بلا شك، على بعد أجيال (إن كان ذلك ممكناً أبداً) عن تطوير تقنية قابلة للنقل لكتل ضخمة بهذه السرعات، هناك احتمال أن نتمكن يوماً ما من تحقيق ذلك فيما يتعلق بالاتصالات. في الواقع، تمّ مؤخراً تفصيل تقدم محتمل في فهمنا وتوجهنا نحو FTL في هذه الورقة التي قد تمهّد الطريق لتحقيق هذا الواقع.

إرساء اتصالات بسرعة الضوء

في ورقة بعنوان “Hyperwave: Hyper-Fast Communication within General Relativity“، أوضح الدكتور لورينزو بيري استخدام ما يسمّيه “الأنابيب الفائقة” (Hypertubes) لتحقيق اتصالات أسرع من الضوء. أساساً، تدير هذه الأنابيب الفائقة الطاقة السلبية لتسريع وتباطؤ فقاعات الانحناء (Hyperwaves).

في صلب الورقة تكمن فكرة “فقاعة الانحناء”، التي اقترحها مِغيل ألكوبير في عام 1994. تُوصف هذه الفقاعة بأنها تُقلّص الفضاء أمامها وتوسّع الفضاء خلفها. الهدف من ذلك هو، نظرياً، السماح لجسم ما بالتحرك أسرع من الضوء دون خرق الحد الأقصى للسرعة الذي وضعه نظرية النسبية لأينشتاين. ومن الجدير بالذكر أن المتطلب الأساسي لتحقيق ذلك يكمن في استغلال “الطاقة السلبية”، وهي ظاهرة لوحظت في تأثير كازيمير، حيث تولّد تقلبات الفراغ الكمومي قوى قابلة للقياس بين الأجسام القريبة من بعضها.

في الورقة، يركّز مفهوم الموجة الفائقة الذي طرحه الدكتور بيري على استخدام فقاعات انحناء صغيرة الحجم للاتصالات بدلاً من النقل. السبب في ذلك هو الكم الهائل من الطاقة المطلوبة لهذه العملية. من خلال التركيز على فقاعة انحناء تُستخدم فقط لنقل البيانات، تشير الورقة إلى أن:

“…متطلبات الطاقة السلبية الكلية تصبح أصغر من الطاقة المحتواة في صاعقة رعد، أكثر من 70 مرتبة من حيث الحجم أقل من محرك الانحناء الأصلي لألكوبير.”

هذه الفقاعات الأصغر قد تُشفّر وتُرسل المعلومات باستخدام انبعاثات جسيمات عالية الطاقة مُعدّلة، مما يسمح بنقل بيانات معقّدة عبر مسافات شاسعة بسرعات FTL.

بينما تُعد فكرة الموجات الفائقة جذابة، من المهم ملاحظة أن تنفيذها العملي لا يزال يواجه تحديات هائلة.

• إنشاء وتثبيت فقاعات الانحناء ذات نصف القطر الصغير
• توليد كثافات الطاقة السلبية اللازمة
• التحكم بدقة في ديناميكيات فقاعة الانحناء

على الرغم من هذه العقبات، تُعد الورقة على الأقل نظرة مثيرة للبحث والأفكار التي تُستكشف حول مفهوم تقنيات FTL. وعلى الرغم من أنها نظرية بحتة وبعيدة عن التطبيق العملي، فإن هذا النهج للاتصالات أسرع من الضوء، إذا تم تحقيقه، قد يُحدث ثورة في نقل المعلومات، مع تداعيات عميقة على استكشاف الفضاء وشبكات الاتصالات العالمية.

المهام إلى المريخ

من المثير للاهتمام أن الاتصالات أسرع من الضوء قد تلعب يوماً دوراً تحولياً في المهام المستقبلية إلى المريخ. إليكم بعض الأمثلة على كيفية تأثيرها على مهام الكوكب الأحمر في العقود أو الألفيات القادمة إذا أصبحت ممكنة:

1. الاتصالات الفورية: الاتصالات الحالية مع المريخ تتضمن تأخيراً زمنياً يتراوح بين 3 إلى 22 دقيقة في كل اتجاه، حسب موقعه بالنسبة للأرض. ستمكّن الاتصالات أسرع من الضوء من نقل البيانات فورياً أو شبه فوري، مما يحسّن بشكل كبير كفاءة العمليات وسلامة البعثات المأهولة والمستكشفين الروبوتيين.
2. تحسين التحكم في المهمة: الاتصالات في الوقت الحقيقي ستسمح بالتحكم المباشر والفعّال للروبوتات والمعدات الأخرى. هذا قد يؤدي إلى استكشاف أكثر تعقيداً وتفصيلاً، حيث يمكن تعديل التعليمات والضبط في اللحظة بدلاً من البرمجة المسبقة أو التأخير.
3. استجابة سريعة للطوارئ: في حالات الطوارئ أو الظروف غير المتوقعة، ستمكّن الاتصالات الفورية من استجابة أسرع، مما قد ينقذ الأرواح والمعدات الحيوية للبعثة.
4. نقل البيانات العلمية: قد تُحدث الاتصالات أسرع من الضوء ثورة في سرعة إرسال البيانات العلمية إلى الأرض. هذا سيسرّع تحليل ونشر النتائج، وربما يسرّع التقدم العلمي.
5. إنترنت بين الكواكب: إنشاء شبكة اتصالات موثوقة وعالية السرعة بين الأرض والمريخ قد يمهد الطريق لإنترنت بين الكواكب، معزّزاً تبادل البيانات والتعاون بين الكواكب.

في حين أن الفوائد المحتملة للاتصالات أسرع من الضوء لمهام المريخ كبيرة، فإنها لا تزال افتراضات حتى يتم تطوير التكنولوجيا الأساسية وإثبات جدواها. في المستقبل القريب، ستستمر مهام المريخ في الاعتماد على أساليب الاتصال التقليدية ضمن قيود سرعة الضوء.

ما هي تقنيات النقل النظرية التي يتم استكشافها للاقتراب/تجاوز سرعة الضوء؟

بينما من المؤكد أن البشر سيحققون اتصالات أسرع من الضوء قبل القدرة على النقل الأسرع من الضوء، لم يمنع ذلك أحلام العالم من وضع مقاربات محتملة لتحقيق هذا الهدف. في الوقت الحالي، فإن الثلاث نظريات الأكثر شيوعاً حول كيفية تحقيقنا لميزة تسمح للبشر بمواصلة إشباع رغبتهم الاستكشافية خارج المجرة هي:

الأشرعة الشمسية: هذه التقنية الدافعة تستغل الزخم المنقول من الفوتونات، مستفيدةً من الضوء للدفع. على عكس الدفع التقليدي القائم على الوقود، تعتمد الأشرعة الشمسية على الضغط المستمر الذي تمارسه أشعة الشمس على مواد عاكسة فائقة النحافة. قد تكون هذه الأشرعة بعرض كيلومترات ولكن بسُمك بضع مئات من الذرات، ما يلتقط ضغط الفوتونات من الشمس أو نجوم أخرى.

رسم توضيحي تفسيري لشراع شمسي أسرع من الضوء

عندما تصطدم أشعة الشمس بهذه الأشرعة، تنقل الزخم إلى المركبة، مما يسرّعها تدريجياً إلى سرعات عالية مع مرور الوقت. هذه الطريقة جذابة بشكل خاص لاستكشاف الفضاء العميق طويل الأمد لأنها لا تتطلب وقوداً. وهذا يعني أن السفينة أو المسبار الذي يستخدم هذه التقنية سيكون له كتلة منخفضة للغاية ولا يحتاج إلى إعادة تعبئة.

التقنية، التي لا تزال في مراحل التطوير، تحمل إمكانات لتسهيل السفر بين النجوم، خاصةً عند النظر في استخدام ليزر قوي على الأرض لتعزيز الإشعاع الشمسي.

فقاعات الانحناء: تقترح فقاعات الانحناء انحناء أو “تشويه” نسيج الزمكان نفسه لتحقيق السفر أسرع من الضوء. هذا المفهوم، المستوحى من نظرية النسبية العامة لأينشتاين، يتضمن إنشاء فقاعة من الزمكان المستوي حول المركبة ثم تقليص الزمكان أمامها وتوسيع الزمكان خلفها. نظرياً، سيسمح ذلك للمركبة بالتحرك داخل هذه “الفقاعة”، محققة سرعات فعّالة تتجاوز سرعة الضوء دون انتهاك نظرية أينشتاين.

رسم توضيحي تفسيري لسفينة تسافر عبر فقاعة انحناء

كما هو موضح في الورقة المذكورة أعلاه، لا تزال هناك تحديات نظرية وعملية كبيرة قبل أن يصبح هذا النهج واقعاً. وهذا يشمل الحاجة إلى طاقة سلبية أو مادة غريبة لإنشاء وتثبيت هذه الفقاعات، وهي مواد لا تزال غير مكتشفة أو مفهومة بالكامل.

الدفع بالمادة المضادة: الدفع بالمادة المضادة هو مفهوم مستقبلي يقترح استخدام المادة المضادة كمصدر للوقود لتحقيق سفر فضائي بسرعات عالية جداً. عندما تتلامس المادة المضادة مع المادة العادية، فإنها تتلاشى في انفجار من الطاقة. يُعتقد أن هذا الانفجار يقدم أعلى كثافة طاقة لأي طريقة دفع معروفة. في نظام دفع بالمادة المضادة، يتم التحكم في هذا الانفجار لإنتاج دفع، مما قد يسمح للمركبة بالوصول إلى جزء كبير من سرعة الضوء.

رسم توضيحي تفسيري لمحرك دفع بالمادة المضادة أسرع من الضوء

يمكن لهذه الطريقة تقليل وقت السفر داخل نظامنا الشمسي وربما تمكين رحلات بين النجوم. ومع ذلك، هناك تحديات هائلة، بما في ذلك إنتاج المادة المضادة وتخزينها والتعامل معها، حيث أنها حالياً واحدة من أغلى وأصعب المواد إنتاجاً.

علاوة على ذلك، لا تزال التقنية اللازمة لاستغلال الطاقة المتحررة من تلاشي المادة-المادة المضادة للدفع غير مطورة. على الرغم من هذه العقبات، يظل الدفع بالمادة المضادة أحد أكثر السبل واعدة لتحقيق سفر فضائي عالي السرعة في الاستكشافات المستقبلية.

أهم الشركات الفضائية الجويّة

*الأرقام الواردة أدناه كانت دقيقة في وقت الكتابة وقد تتغير. يجب على أي مستثمر محتمل التحقق من المقاييس*

الشركات المتداولة

1. Boeing Company

(BA )

Boeing هي شركة رائدة في مجال الفضاء الجوي وإحدى أكبر الشركات المصنعة للطائرات التجارية وأنظمة الدفاع والفضاء والأمن. مع قيمة سوقية تبلغ تقريباً 158 مليار دولار، تلعب Boeing دوراً مهماً في صناعة الفضاء الجوي، حيث تقدم منتجات وخدمات تشمل الطائرات التجارية والعسكرية، الأقمار الصناعية، الأسلحة، الأنظمة الإلكترونية والدفاعية، أنظمة الإطلاق، أنظمة المعلومات والاتصالات المتقدمة، والخدمات اللوجستية القائمة على الأداء والتدريب​​.

2. Honeywell International Inc.

(HON )

Honeywell، التي تبلغ قيمتها السوقية نحو 135 مليار دولار، هي لاعب رئيسي آخر في قطاع الفضاء الجوي. تُعرف الشركة بتنوع منتجاتها وخدماتها، بما في ذلك منتجات وخدمات الفضاء الجوي، تقنيات التحكم للمباني والمنازل والصناعات، بالإضافة إلى المواد والتقنيات ذات الأداء العالي​.

3. Raytheon Corporation

(DNMR )

Raytheon Technologies، التي تبلغ قيمتها السوقية نحو 116 مليار دولار، هي شركة بارزة في مجال الفضاء الجوي والدفاع، تقدم أنظمة وخدمات متقدمة للعملاء التجاريين والعسكريين والحكوميّين حول العالم. تشمل مجموعة منتجاتها محركات الطائرات، الأنظمة الإلكترونية للطيران، الهياكل الجوية، الأمن السيبراني، الصواريخ، أنظمة الدفاع الجوي، والطائرات بدون طيار.

الشركات الخاصة

SpaceX:  تأسست على يد إيلون ماسك في عام 2002، وتُعد Space Exploration Technologies Corp.، أو “SpaceX”، بلا شك رائدة الصناعة الفضائية الخاصة. تُعرف بأهدافها الطموحة لتقليل تكاليف النقل الفضائي وتمكين استعمار المريخ. حققت SpaceX عدة إنجازات بارزة، بما في ذلك تطوير صواريخ Falcon 1 وFalcon 9 وFalcon Heavy، ومركبة الفضاء Dragon. نجحت مركبة Crew Dragon في نقل رواد الفضاء إلى محطة الفضاء الدولية (ISS). بالإضافة إلى ذلك، تطوّر SpaceX مركبة Starship الموجهة للسفر بين الكواكب، ومشروع Starlink الذي يهدف إلى توفير تغطية إنترنت عالمية عبر الأقمار الصناعية.

Blue Origin:  تأسست على يد جيف بيزوس في عام 2000، وتركّز Blue Origin على جعل الفضاء أكثر إتاحة للأفراد الخاصين وتعزيز مستقبل يعيش فيه ملايين الأشخاص ويعملون في الفضاء. تشمل التطورات البارزة لـ Blue Origin صاروخ New Shepard المخصص للرحلات السياحية الفرعية، وتطوير صاروخ New Glenn المداري. كما أن الشركة تطمح إلى أنظمة هبوط على القمر وتعمل على صاروخ القمر Blue Moon.

أفكار نهائية

إن فكرة النقل والاتصالات أسرع من الضوء تستغل الفضول والطموح الفطري للبشرية. إن تبنّي هذه المفاهيم المتقدمة مثل فقاعات الانحناء، الدفع بالمادة المضادة، والاتصالات بالموجات الفائقة هو أكثر من مجرد مسعى تقني؛ إنه شهادة على سعيّنا المستمر للمعرفة والاستكشاف.

تحقق تقنية FTL لن يغيّر فقط فهمنا للكون، بل سيعيد تشكيل مكانتنا فيه، محوّلاً الأحلام التي كانت تبدو مستحيلة في استكشاف النجوم والاتصالات الفورية إلى مستقبلات ملموسة.