[ad_1]

مندر اوایل دهه 1960 ، در طول مسابقه فضایی ، نه دانشمندان آمریکایی و نه اتحاد جماهیر شوروی واقعاً نمی دانستند که سیارات مانند مریخ یا ونوس کجا هستند – به ویژه با دقت و دقت لازم برای حرکت در فضاپیماها. این ممکن است کمی مضحک به نظر برسد. البته آنها می دانستند تقریباً هنگامی که یک سفینه فضایی به آنجا برسد ، جایی مانند زهره خواهد بود. اما “تقریبا” در این زمینه با 10،000 یا 100،000 کیلومتر قابل جبران است. موقعیت های سیاره ای ، یعنی ephemeris آنها ، با دقت بسیار بالا در طول زمان به کالیبراسیون مدارهای خود اعتماد می کنند. اما تنها راه برای انجام صحیح این کار ، اندازه گیری مستقیم است ، همانطور که ملوانان باستان برای ثبت عرض و طول جغرافیایی باید به سمت یک جزیره یا خط ساحلی حرکت می کردند.

نمونه بدنام این مسئله در اوایل سال 1961 ظاهر شد. برنامه ها برای ارسال یک کاوشگر به ونوس بود ، با شروع پرتاب کاوشگر ونوس توسط شوروی. دانشمندان شوروی و آمریکایی برای تعیین موقعیت ونوس و استفاده از آن برای بهبود واحد نجومی به رقابت پرداختند. – سپس به عنوان میانگین فاصله بین مرکز زمین و مرکز خورشید تعریف می شود. (دفع سیگنال های راداری از ونوس راهی برای انجام این کار از زمین بود.) چند ماه بعد ، شوروی ها نیز با افتخار اقدامات بهبود یافته خود را بر اساس ونوس برای واحد نجومی اعلام کردند. اما آمریکایی ها به سرعت فهمیدند که این حدود 100000 کیلومتر با اندازه گیری خود رادار متفاوت است و آنها با خوشحالی شوروی را مسخره کردند و اظهار داشتند که ممکن است به جای آن سیاره جدیدی کشف کرده باشند.1

دلگرم کننده است اگر تصور کنیم آنچه که ما واقعیت می نامیم ثابت است. این به ندرت اتفاق می افتد.

با نگاهی به گذشته ، برخی از شانس های انحرافی (برای دانشمندانی که می خواهند از بازنشستگی زودهنگام جلوگیری کنند) ، سفینه فضایی شوروی – که در زمان اندازه گیری مسافت قرار است از ناهید پرواز کند – قبلاً دچار یک سری تحقیرها شده است ، از جمله شکست کنترل حرارتی و شکست خورده نگرش و اگرچه احتمالاً از جایی نزدیک ناهید عبور کرده است ، اما ما هرگز دقیقاً نمی دانیم که خارج از هدف چقدر فاصله داشته است ، زیرا در آن لحظه همه ارتباطات با کاوشگر متوقف شده است.

اما جایگذاری اشتباه ناهید می تواند واقعاً فاجعه بار باشد. ونوس 1 ممکن است آنقدر چیزهای زیادی را از دست داده باشد که به هر حال اطلاعات مفیدی دریافت نمی کند یا ممکن است برای تخریب بی عیب و نقص به سمت کره زمین حرکت کند. جای تعجب نیست که با چنین درسهای آسیب زایی ، دانشمندان عرق کرده اند تا کف اتاق اجسام منظومه شمسی را بهتر و بهتر حفظ کنند. و با این حال ، حتی با پیشرفت های چشمگیر ، سوال اساسی درباره مکان دقیق هر دو فضاپیما و اهداف سیاره ای آنها از بین نرفته است. به تعبیری ، این حادتر هم شده است.

تیبا این حال ، یکی از نگهبانان بیماری ephemeris ، آزمایشگاه پیشرانه جت در کالیفرنیا است. این داده ها با دقت انتخاب شده و به طور مداوم به روز شده در مورد مکان هایی که ما فکر می کنیم سیارات ، قمرها ، ستاره های دنباله دار ، بارش شهابی و سیارک ها هستند ، ارائه می دهد. نوعی از الماناك كشاورزان برای اکتشاف سیاره اما هرچه جلوتر برویم و اهداف ما عجیب و غریب باشد ، چالش بیشتر خواهد بود.

برنامه های بلند پروازانه ای برای ارسال “نانو دموکرات” های کوچک با بادبان های سبک ساخته شده است که با لیزر بسیار قدرتمند کار می کنند و تا سیستم ستاره آلفا قنطورس تأمین می شوند.2 با بیش از چهار سال نوری فاصله است و شامل حداقل 20 سال سفر ، 20 درصد سرعت نور یا 134 میلیون مایل در ساعت است. مشکل رسیدن به مکان درست در زمان مناسب در یک سیستم ستاره ای دیگر بسیار بیشتر از رسیدن به حتی یکی از دنیاهای بیرونی دور خودمان است ، مانند پلوتو. و رسیدن به پلوتون به اندازه کافی سخت بود.

Sapolsky_TH-F1

فضاپیمای New Horizons ناسا که با سرعت رکوردی در سال 2006 به فضا پرتاب شد ، بیش از 9 سال و نزدیک به 5 میلیارد کیلومتر با پلوتو (با کمک نیروی جاذبه مشتری) مسابقه داده است.3 با استفاده از اندازه گیری های تلسکوپی از اینجا روی زمین و مدل سازی پیشرفته کامپیوتری حرکت مداری پلوتو ، می توانیم محل آن را در آسمان خود با دقت حدود 0/00014 درجه زاویه تعیین کنیم. با این حال ، پلوتو آنقدر دور است که این عدم اطمینان متوسط ​​به خطای موقعیتی در حدود 13000 کیلومتر تبدیل می شود ، کافی است تا تلاش برای پرواز نزدیک را با مشکل روبرو کند. برای پیچیدگی بیشتر مسائل ، سفینه فضایی به دلیل افزایش نیروهای اثیری از تشعشع حرارتی ناهموار که از مولد الکتریکی پر از پلوتونیوم ناشی می شود ، انحرافات غیر قابل پیش بینی در مسیر خود تجربه می کند.

New Horizons سرانجام این نشست را در ژوئیه 2015 برگزار کرد ، این امر موجب تسکین دانشمندانی شد که به معنای واقعی کلمه بخش قابل توجهی از زندگی خود را بین راه اندازی و ورود منتظر مانده اند. در حدود 12،500 کیلومتری جدایی با دقت از پلوتو عبور کرد. سرانجام ، مجبور کردن New Horizons برای عبور از پلوتو و قمرهای همراه هرجا که نزدیک به مسیر درست بود ، اندازه گیری های دقیق موقعیتی و تنظیم مسیر را با استفاده از دوربین های خود کاوشگر و حوصله زیادی انجام داد.

ممکن است در آینده به جایی برسید که منظومه شمسی با انداختن سیارات به خورشید بی ثبات شود.

اکنون پلوتو را با نزدیکترین ستاره ستاره قنطورس مقایسه کنید ، یک کوتوله قرمز کوچک به نام پروکسیما. نسبت به خورشید ما با سرعت کلی حرکت می کند ، که می دانیم حدود 32.19 کیلومتر در ثانیه است. اما این رقم کم اهمیت 01/0 کیلومتر در ثانیه به عدم اطمینان ناخالص در موقعیت جمع شده در طی یک مأموریت 20 ساله کمی بیش از 6 میلیون کیلومتر تبدیل می شود. و این ستاره است – یک جسم روشن ، نسبتاً آسان مورد مطالعه. سیارات موجود در منظومه یک میلیارد برابر تاریک تر و تعیین آنها بسیار دشوارتر خواهد بود. همانند New Horizons ، کاوشگرهای بین ستاره ای احتمالاً باید اهداف خود را ردیابی کنند. آنها مجبورند این کار را خودمختار انجام دهند ، زیرا ارتباطات با زمین سالها طول می کشد تا به عقب و جلو برگردد.

باید دید آیا فضاپیماهای کوچک می توانند جعبه ابزار محاسباتی لازم را داشته باشند یا قابلیت حسی و کنترلی را دارند. ستاره های روشن به خودی خود ممکن است بهترین نشانگر برای بهره برداری باشند ، همراه با اینکه خورشید ما یک چراغ هدایت تشکیل می دهد. پالس های کوچک دیودهای لیزری مینیاتوری می توانند نیروی محرکه مانور را ایجاد کنند و شاید نکته اصلی این است که صدها ، حتی هزاران نانومتری ارسال کنید ، هرکدام با هوش مصنوعی متوسط ​​و توانایی یادگیری از یکدیگر و دستیابی به اهداف خود در فضا و زمان از طریق کاهش بسیار زیاد و فداکاری برای بسیاری. اما وقتی می خواهید یک گلوله پرنده – چه یک ستاره و چه یک سیاره – را با یک گلوله پرواز دیگر بگیرید ، ممکن است اشتباه پیش برود.

منتشخیص اینکه عدم اطمینان در شرایطی که هزاران یا میلیون ها کیلومتر طول دارد می تواند برای محققان مشکل ساز باشد کار دشواری نیست. در تلاش برای گسترش دامنه خود فراتر از موارد شناخته شده ، می توانیم به وضوح برخی از خواسته های سازش ناپذیر را در توانایی خود برای به تصویر کشیدن واقعیت فیزیکی قرار دهیم. اما این مثال ها همچنین به یک حقیقت بسیار عمیق تر در مورد درک ما از جهان و نحوه تدوین و تعامل با آن منجر می شوند.

عجیب است که در فیزیک ستاره ها و سیارات در حال چرخش ویژگی های اساسی وجود دارد که به عدم اطمینان از موقعیت بسیار کوچکتر بستگی دارد و به معنای واقعی کلمه می تواند بقای کل سیستم را دیکته کند. ریشه های این امر در پدیده هرج و مرج پویا در میان اجسام گرانش ، بی ثباتی گیج کننده اما آشکار از نظر ریاضی حرکات آسمانی نهفته است. و گرچه هرج و مرج از دهه 1880 شناخته شده است ، اما تنها در دهه 1980 بود که محققان کامپیوترهای مخصوصی را برای شبیه سازی دقیق حرکت گرانشی سیارات در منظومه شمسی تولید کردند. شبیه سازی هایی که نشان می دهد ما چگونه فضای بی نظمی را زندگی می کنیم.

به نظر می رسد که اگر حرکت محتوای منظومه شمسی را طی دهها میلیون تا میلیاردها سال ردیابی کنید ، تغییرات موقعیت سیاره ای مانند عطارد در سطح میلی متر می تواند کار متفاوتی داشته باشد. شما می توانید با آینده ای از انقباض مداری نسبی یا آینده ای روبرو شوید که در آن منظومه شمسی داخلی با پرتاب سیاره ها به داخل خورشید یا مسیرهای فرار به فضای بین ستاره ای ، یا حتی قرار دادن جهان ها در برخورد با یکدیگر ، بی ثبات می شود.4

اینکه چنین تغییرات جزئی می تواند به نتایج کاملاً متفاوتی منجر شود ، برای اکثر مردم به امید برخی از پیش بینی ها در جهان خوب نیست. این صحبت از چیزی است که به نظر می رسد ما به عنوان یک گونه با آن دست و پنجه نرم می کنیم. دلگرم کننده است اگر تصور کنیم آنچه که ما واقعیت می نامیم در جریان ثابت است یا حداقل قابل پیش بینی است. این به ندرت اتفاق می افتد.

با ارسال ماشین آلات به دنیاهای دیگر ، حتی به سایر ستارگان ، چاره ای نداریم جز این که به نادرستی ها و نادرستی های خود کاملاً اعتراف کنیم تا درمورد درک محدودمان از آنچه در آنجاست کاملاً ، بی رحمانه صادق باشیم. حتی قوانین طبیعی کسرهایی هستند که بر اساس اندازه گیری های کاملاً ناقص ، چه در مدارهای سیاره ای و گرانش ، و چه بر اساس ویژگی های منطق و دستکاری نمادین در جبر ، انجام می شوند – دومی توسط ذهن انسان و ماشین هایی که این ذهن ها تولید می کنند “اندازه گیری می شود”. نکته شگفت انگیز این است که این قوانین چقدر به ما اجازه می دهد جنبه های دنیای فیزیکی را مدلسازی و پیش بینی کنیم ، قابلیتی که ما را آرام می کند و برای هزاران سال به ما کمک می کند. ما توانسته ایم مشکل را معکوس کنیم و اکنون می توانیم انواع هرج و مرج را که باید در طبیعت اتفاق بیفتد ، از آب و هوای نابسامان و بازارهای سهام بی ثبات تا البته سیارات ، پیش بینی کنیم.

به همین دلیل صداقت در مورد محدودیت ها چیز زیبایی است. به ما امکان می دهد تا راههایی برای عبور از مرزهای فضا ، زمان و درک مطلب پیدا کنیم. دانشمندان موشک در دهه 1960 ، که موقعیت ناهید و سایر جهان را به تصرف خود درآوردند ، از جهاتی پیشگام بودند که شاید حتی متوجه آن نبوده اند. آنها فقط از خلأ عبور نکردند و سعی کردند موارد غیر لغزنده ای را شناسایی کنند. آنها ما را به ماهیت اساسی آنچه خود واقعیت می نامیم باز کردند.

Caleb Scharf یک فیزیکدان فیزیک نجومی ، مدیر اخترشناسی در دانشگاه کلمبیا در نیویورک و بنیانگذار yhousenyc.org است ، موسسه ای که آگاهی انسان و ماشین را مطالعه می کند. آخرین کتاب او است جهان مقیاس پذیر: یک تور حماسی در مقیاس کیهانی ، تقریباً از هر چیزی تا تقریباً هیچ. او را در توییترcaleb_scharf دنبال کنید.

پانویسها و منابع

1. توصیف مشتق شده از Ulivi، P. & Harland، DM مطالعات رباتیک منظومه شمسی: قسمت 1: عصر طلایی 1957-1982 Springer-Praxis ، نیویورک ، نیویورک (2007).

2. گرین ، K. در داخل استارشات ، برنامه جسورانه برای پرتاب کشتی های کوچک به آلفا قنطورس. بررسی فناوری MIT (2019)

3. شال ، کالیفرنیا سریعترین سفینه فضایی تاکنون؟ زندگی ، وبلاگهای بی حد و مرز. sci Scientificamerican.com (2013).

4. Batygin، K. & Laughlin، G. در مورد پایداری دینامیکی منظومه شمسی. مجله نجومی 683، 1207-1216 (2008).

تصویر سرب: فضاپیمای New Horizons که با به تصویر کشیدن این هنرمند با سرعت 31000 مایل در ساعت به فضا می رود ، در حال آماده سازی برای جمع آوری داده ها درباره پرواز بیش از حد پلوتو است. اعتبار: NASA / APL / SwRI



[ad_2]

منبع: khabar-shoma.ir