مع إطلاق البنتاغون مؤخرًا مجموعة ثانية من الصور ومقاطع الفيديو السرية سابقًا للأجسام الطائرة المجهولة، أصبح النقاش حول ما إذا كانت الحياة خارج كوكب الأرض قد زارت الأرض مرة أخرى محط اهتمام جميع مناحي الحياة. هذا التغيير الثقافي، الذي بدأ مع جلسات الاستماع في الكونجرس الأمريكي في يوليو 2023، أدى تدريجياً إلى تطور تقارير الأجسام الطائرة المجهولة من شائعات شعبية إلى قضايا جدية يجب على الحكومة والمجتمع العلمي أن يأخذوها على محمل الجد. ولكن هل تستحق هذه الشرعية المكتشفة حديثا هذا الاسم؟كتب كاي جيمس، أستاذ هندسة الطيران في معهد جورجيا للتكنولوجيا، مؤخرًا مقالًا يستخدم مبادئ الرياضيات والفيزياء والهندسة لتقديم تحليل متعمق للعقبات التكنولوجية العديدة التي يجب على المركبات الفضائية الغريبة التغلب عليها للوصول إلى الأرض.

وأشار البروفيسور جيمس إلى أن العقبة الأولى أمام تقييم إمكانية وجود زوار من خارج الأرض هي "طغيان المسافة". لا يوجد حاليًا أي دليل على وجود حياة ذكية في النظام الشمسي، مما يعني أن أي زائر فضائي سيتعين عليه السفر عبر الفضاء الشاسع بين النجوم. لنأخذ على سبيل المثال بروكسيما سنتوري، أقرب نجم إلى الشمس. ومسافته البالغة 4.25 سنة ضوئية، في النموذج المجهري، تعادل الرحلة الطويلة من نيويورك إلى سيدني عندما تصغر الأرض إلى حجم حبة البازلاء. وبما أن النجوم التي تؤوي حياة ذكية نادرة للغاية، فإن الحضارات الفضائية الفعلية ستكون بعيدة عنا. ومن أجل تجنب الخطر المتزايد لفشل النظام والحوادث الكارثية خلال الرحلة الطويلة، يجب أن تطير المركبة الفضائية بأسرع ما يمكن. على الرغم من أن سرعة الضوء هي حد أعلى لا يمكن التغلب عليه، إلا أن المجتمع العلمي يتفق بشكل عام على أن 10٪ من سرعة الضوء (أي 19000 ميل أو 30000 كيلومتر في الثانية) هي سرعة إبحار أكثر واقعية. وحتى بهذه السرعة، فإن رحلة مدتها 10 سنوات ضوئية ستستغرق قرنًا كاملاً.

إن كيفية تسريع مركبة فضائية إلى هذه السرعة المذهلة هي التحدي الأساسي الذي يواجه جميع المستكشفين الفضائيين. نظرًا لعدم وجود غلاف جوي في الفضاء بين النجوم، على الرغم من أن المركبة الفضائية لا داعي للقلق بشأن مقاومة الهواء ويمكنها الانزلاق بسبب القصور الذاتي، إلا أن هذا يعني أيضًا أنها لا تستطيع استخدام الغلاف الجوي لإبطاء سرعتها. ولذلك، فإن نظام الدفع المثالي يجب أن يأخذ في الاعتبار كلا من تسارع البداية والتباطؤ النهائي. العديد من استراتيجيات الدفع النظرية الحالية لها مزاياها وعيوبها: على الرغم من أن الحل المتمثل في استخدام أشعة الليزر عالية الطاقة لدفع الشراع الخفيف يمكن أن يحرر المركبة الفضائية من عبء حمل الوقود الخاص بها، إلا أنه يتطلب بناء بنية تحتية كبيرة للغاية للطاقة على النجم الأصلي ويفتقر إلى آلية التباطؤ الذاتي؛ نظرًا لمعدل تحويل الطاقة المنخفض للغاية لصواريخ الدفع الكيميائي التي يعرفها البشر حاليًا، إذا أرادوا الوصول إلى 10٪ من سرعة الضوء، فإن الكتلة الإجمالية للوقود المطلوب ستتجاوز الكتلة الإجمالية للكون المرئي بأكمله، وهو أمر غير ممكن تمامًا في الواقع.

من بين التقنيات الأكثر إبداعًا، يمكن لنظام دفع المادة المضادة الأكثر فعالية من الناحية النظرية أن يحقق تحويل الكتلة إلى طاقة بنسبة 100٪ ويتطلب أقل من ربع الكتلة الإجمالية للوقود للوصول إلى السرعة المستهدفة. ومع ذلك، فإن المادة المضادة غير مستقرة للغاية ويصعب تصنيعها للغاية. ويبلغ إجمالي كمية المادة المضادة التي ينتجها البشر حتى الآن أقل من 20 جزءًا من مليار من الجرام، وعمرها قصير للغاية وتكلفتها عالية. وفي المقابل، أصبح الدفع بالاندماج النووي، الذي يحاكي مبادئ الشمس، بديلاً أكثر جدوى، حيث يمكنه نظريًا أن ينتج 10 ملايين ضعف الطاقة لكل كيلوغرام من الصواريخ الكيميائية. على الرغم من أن وكالة ناسا ووكالات أخرى تعمل على تطوير التقنيات ذات الصلة، إلا أن الحسابات تظهر أن مركبة فضائية تعمل بالطاقة الاندماجية تصل سرعتها إلى 10% من سرعة الضوء، وستظل تحتاج إلى ما يصل إلى 150 ضعف كتلة المركبة الفضائية نفسها.

بالإضافة إلى مشاكل نظام الدفع، يواجه تصميم هيكل المركبة الفضائية أيضًا توازنات دقيقة ومقايضات شديدة. يبدو الفضاء بين النجوم فارغا، ولكن في الواقع، يتم توزيع الغبار الكوني الصغير وذرات الهيدروجين بشكل ضئيل. وبينما تسافر المركبة الفضائية بسرعة 19 ألف ميل في الثانية، تصطدم جزيئات الغبار الصغيرة بقوة الرصاص، بينما يؤدي قصف ذرات الهيدروجين إلى إنشاء شلالات إشعاعية قوية بما يكفي لتآكل أقوى المواد. من أجل النجاة من مثل هذا الهجوم الشرس، يجب بناء المركبة الفضائية مثل "القلعة الطائرة" المجهزة بنظام درع مغناطيسي معقد، والذي سيؤدي حتماً إلى زيادة كبيرة في الكتلة الإجمالية للمركبة الفضائية، وبالتالي خلق حلقة مفرغة من "هناك حاجة إلى المزيد من الوقود لحمل الدروع الدفاعية، وهناك حاجة إلى المزيد من الوقود لحمل الوقود". غالبًا ما يؤدي هذا المتطلب المتضارب المتمثل في أن تكون خفيفة الوزن من الناحية الهيكلية ومتينة للغاية إلى خفض تقاطع جميع الحلول الهندسية إلى الصفر.

وأكد البروفيسور جيمس في ملخصه أنه على الرغم من عدم وجود قانون في الفيزياء يحظر صراحة السفر بين النجوم، إلا أن مئات المتطلبات الهندسية المتطرفة والمتضاربة تتشابك، مما قد يفرض "عقوبة الإعدام" على السفر بين النجوم في الواقع المادي. لا يجب على أي زائر محتمل خارج كوكب الأرض أن يمتلك القدرات المعرفية والتطور التكنولوجي والموارد المادية التي تتجاوز الخيال البشري فحسب، بل يجب عليه أيضًا حل هذه التحديات الهندسية الحتمية أثناء التطور التكنولوجي. فعندما تهبط مركبة فضائية على الأرض سليمة بالفعل، مقارنة بسؤال "من هم" أو "ماذا يريدون؟"، فربما يكون السؤال العلمي على مستوى التريليون الذي ينبغي للبشر أن يطرحوه على وجه السرعة هو: "كيف تغلبوا على هذه الصعوبات الهندسية اليائسة ووصلوا إلى هنا؟"