فضاپیماها برای خروج از منظومه شمسی باید چه مقدار سریع باشند؟_مستطیل زرد

فضاپیماها همانند سفینه‌هایی که در فیلم‌ها می‌بینید نیستند. خبری از منبع بی‌آخر دی‌لیتیم یا هایپرمتر که به شما اجازه دهد هرچقدر خواستید سفر کنید، نیست. سوخت کمیاب است و محدود به قوانین مکانیک مداری هستید. بااین‌حال، ما انسان‌ها در سفرهای فضایی زیاد هوشمندانه عمل کرده‌ایم و کاوشگرهایی را به سیارات گوناگون و حتی به سمت مرزهای منظومه شمسی و فراتر از آن فرستاده‌ایم.

تا بحال تنها پنج کاوشگر فضایی با شدت و مدار مناسب به فضا فرستاده شده‌اند که در نهایت داخل فضای بین‌ستاره‌ای شوند. ویجر ۱ و ۲ هم‌اکنون از قلمرو اثرگذاری خورشید فراتر رفته‌اند و اولین فضاپیماهای ساخت انسان می باشند که منظومه شمسی را ترک کرده‌اند. پایونیر ۱۰ و ۱۱ نیز با سرعتی کمتر در همین مسیر حرکت می‌کنند. سپس نوبت نیوهورایزنز است که بعد از ملاقات با سیاره‌ی کوتوله پلوتو در نزدیک به یک دهه پیش، اکنون به سمت دوردست‌ها حرکت می‌کند.

هنگامی موشکی را به فضا پرتاب می‌کنیم، اولین عامل الزامی برای پیروزی، رسیدن به شدت فرار کافی برای تسلط بر نیروی گرانش است. برای زمین، این شدت دست‌کم به ۱۱٫۲ کیلومتر بر ثانیه، یقیناً بدون در نظر گرفتن مقاومت هوا می‌رسد.

برای جلوگیری از سوختن موشک به علت اصطکاک، شتاب آن به‌طوری تنظیم می‌بشود که با افزایش ارتفاع زیاد تر بشود. رسیدن به این چنین شتابی آسان نیست؛ چون باید جرم بسیاری، از جمله جرم سوخت را جابجا کرد. این مقدار زیاد است و تعجبی ندارد که برای افزایش بهینگی پرتاب به فضا، راه حلهایی همانند پرتاب از نزدیکی خط استوا ابداع شده‌اند؛ جایی که چرخش زمین به ما نیروی کمکی می‌دهد.

اکنون اگر فضاپیمایی که پرتاب کرده‌ایم بخواهد از منظومه شمسی بگریزد، باید شدت بیشتری کسب کند. در واقع، هر چیزی که از زمین پرتاب می‌بشود، هم چنان شدت مداری زمین به دور خورشید را با خود دارد و به همین علت ما هم چنان در مدار باقی می‌مانیم. داگلاس آدامز، نویسنده مشهور انگلیسی پرواز فضایی را این‌گونه توصیف کرده می بود: «توانایی پرت کردن خود به سمت زمین و جاخالی دادن از برخورد با آن». این دقیقاً همان کاری است که اجسام در مدار انجام خواهند داد.

در فاصله‌ی زمین از خورشید، یک فضاپیما برای ترک منظومه شمسی باید نسبت به خورشید سرعتی مقداری زیاد تر از ۴۲ کیلومتر بر ثانیه داشته باشد. همه پنج فضاپیمایی که در مسیر خروج از منظومه شمسی فرستاده‌ایم، سرعتی بیشتر از این مقدار داشتند که در این بین نیوهورایزنز سریع‌ترین آن‌ها می بود. با دور شدن از خورشید، گرانش ستاره ما شدت آن‌ها را افت داده است؛ اما اکنون که فاصله‌ی بیشتری گرفته‌اند، شدت فرار مورد نیاز زیاد کمتر است. به‌گفتن ساده، دیگر چیزی جلودارشان نیست.

با این که تنها دو فضاپیما تا امروز از هلیوسفر فراتر رفته‌اند و سه ‌تای دیگر هم در راه‌اند، خروج از منظومه شمسی کاری زیاد دشوار برای بشر است؛ اما بدون شک می‌توانیم به این مقصد برسیم.