جهان همچنان شاهد نبوغ حیرت‌‌انگیز آلبرت اینشتین است. پژوهشگران می‌‌گویند اولین تصویر از سیاهچاله که روز گذشته (۱۰ آوریل) ازسوی پروژه‌ی تلسکوپ افق رویداد (EHT) رونمایی شد، نظریه‌‌ی صدساله‌‌ی نسبیت عام را تقویت می‌کند. همان‌‌طور که می‌‌دانید سیاهچاله، ناحیه‌‌ای از فضا است که جرم و چگالی آن به‌حدی بالاست که هیچ ‌‌شی‌‌ای قادر به گریز از نیروی گرانشی آن نیست. اما مشکل از آنجا ناشی می‌‌شد که دربرابر تاریکی مطلق پس‌‌زمینه‌‌ی کیهان، شکار تصویری از این پدیده، کاری بس دشوار به‌‌نظر می‌‌رسید. اما به‌‌لطف تلاش‌‌های بی‌‌نظیر استیون هاوکینگ، ما اکنون می‌‌دانیم که این سیاه‌‌چاله‌‌ها تنها حفره‌‌های تاریک نیستند. آن‌‌ها قادر هستند جریان‌‌های شدیدی از پلاسما از خود ساطع کنند و نیز با گرانش عظیمشان، جریانی از ماده را به مرکز خود بکشند.

روز گذشته، آوری برودریک، عضو تیم EHT از دانشگاه واترلو و نیز مؤسسه‌‌ی فیزیک نظری کانادا در طی یک کنفرانس خبری در باشگاه مطبوعات ملی در واشنگتن دی سی گفت:

امروز، نسبیت عام یکی دیگر از آزمون‌‌های مهم خود را از سر گذراند.

آرایه‌ی بزرگی از تلسکوپ‌ها از سال ۲۰۱۷ در رصد امواج نوری رسیده از این سیاه‌چاله مشارکت داشته‌اند

نظریه‌‌ی نسبیت عام، گرانش را به‌‌عنوان محصولی از پیچش فضا زمان توصیف می‌کند. اجرام بزرگ کیهانی، نوعی فرورفتگی یا چاله در بافت کیهان ایجاد می‌کنند که موجب جذب اجرام درحال حرکت می‌‌شود و این جذب به‌‌علت قرارگیری این اجرام در یک مسیر منحنی است و نه ناشی از یک نیروی مرموز و ناشناخته که ازسوی دور به اجرام اعمال می‌شود (مورد اخیر همان باوری است که پیش از مطرح‌شدن نظریه‌‌ی مشهور اینشتین، در سراسر جامعه‌‌ی علمی غالب بود).

نسبیت عام پیش‌بینی‌های خاصی در مورد نحوه‌‌ی کارکرد این پیچش فضا زمان ارائه می‌‌کند. برای مثال، این نظریه ادعا می‌کند که سیاهچاله ‌ها وجود دارند و هر یک از این غول‌های گرانشی، دارای یک افق رویداد هستند؛ یعنی یک نقطه‌‌ی بدون بازگشت که هیچ چیز (حتی نور)، نمی‌تواند از آن فرار کند. علاوه‌‌بر این، افق رویداد باید تقریبا مدور و دارای یک ابعاد قابل‌پیش‌بینی باشد که به جرم سیاه‌چاله بستگی دارد.

این همان چیزی است که ما در تصاویر افشاشده در EHT می‌‌بینیم: شبحی تاریک از یک سیاه‌‌چاله‌‌ی کلان‌‌جرم که در دل یک کهکشان بیضوی عظیم به نام M87 (در فاصله‌‌ی ۵۵ میلیون سال نوری از زمین) قرار گرفته است. برودریک می‌‌گوید:

این شبح (واقعا) وجود دارد و تقریبا مدور به‌‌نظر می‌‌رسد. جرم برآوردشده با تخمین‌‌های مرتبط‌‌با دینامیک ستارگانی که در فاصله‌‌ای ۱۰۰ هزار مرتبه دورتر قرار گرفته‌‌اند، همخوانی دارد.

نخستین تصویر از سیاه‌چاله چگونه به ثبت رسید؟

جرم این سیاه‌‌چاله ۶.۵ میلیارد برابر خورشید ما است. این عدد حتی در مقایسه‌‌ با معیارهای ما درمورد سیاه‌‌چاله‌‌های کلان‌‌جرم نیز بسیار عظیم به‌‌نظر می‌‌رسد؛ برای مقایسه، جرم سیاه‌‌چاله‌‌ی بزرگی که در قلب کهکشان راه شیری ما قرار گرفته تنها به ۴.۳ میلیون برابر جرم خورشید می‌‌رسد. اندازه‌‌گیر‌‌ی‌‌های انجام‌‌شده درمورد سرعت ماده در نزدیکی مرکز این سیاه‌‌چاله نیز تقریبا با سرعت نور همخوانی‌‌دارد.

همان‌‌طور که برودریک اشاره می‌‌کند، این اولین آزمونی نیست که نسبیت عام از آن با سربلندی از آن بیرون می‌‌آید؛ این نظریه توانسته از پس چالش‌های بسیاری در طول ۱۰۰ سال گذشته برآید.

به‌‌عنوان مثال، نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند که اجسام بزرگ و پرسرعت می‌‌توانند امواجی در فضا به نام امواج گرانشی تولید ‌کنند. در سال ۲۰۱۵، «رصدخانه‌‌ی امواج گرانشی باکمک تداخل‌‌سنج لیزری» (LIGO) توانست این امواج گرانشی را توسط یک ممزوج‌‌کننده میان دو سیاه‌‌چاله آشکارسازی کند. (البته این سیاه‌‌چاله‌ها از نوع کلان‌‌جرم نبودند و مجموع جرم‌‌آن‌‌ها تنها چند ده برابر جرم خورشید بود.)

بنابراین جای تعجبی نبود که درمورد افق‌های رویداد نیز حق با اینشتین باشد. بااین‌‌حال، اعضای تیم EHT می‌‌گویند که درستی کارکرد این نظریه در حوزه‌ای که تا به حال مورد مطالعه قرار نگرفته بود، از ارزش بالایی برخوردار است.

شپرد دولمن، مدیر پروژه‌‌ی EHT از دانشگاه هاروارد و مرکز تحقیقات اخترفیزیک هاروارداسمیتسون، در طی یک کنفرانس مطبوعاتی چنین می‌‌گوید:

فعالیت‌‌های EHT درستی نظریه‌‌های اینشتین را در بزرگ‌ترین آزمایشگاه‌‌های جهان نشان می‌دهد.

وست‌ورلد (Westworld)، سریال تلویزیونی مهیج و علمی–تخیلی که توسط شبکه‌ی HBO ساخته شده است، نگاهی الهام‌بخش به وظایفی که ربات‌های انسان‌نما می‌توانند در دنیای واقعی به عهده بگیرند، دارد. دنیایی که در این سریال مشاهده می‌شود یک شهربازی خیالی در آینده‌ای خیلی دور است که کارمندان آن را آدم‌های ماشینی به‌شدت باورپذیر تشکیل می‌دهد و بازدیدکنندگان آن می‌توانند رویاهای قهرمانانه و سادیستی خود را بدون ترسیدن از اقدامات تلافی‌جویانه‌ی ربات‌ها جامه‌ی عمل بپوشانند.

فناوری‌های فعلی به‌قدر کافی پیشرفته نیستند که صحنه‌های این سریال را به واقعیت بدل کنند، ولی استارتاپ‌های مختلفی در تلاش هستند تا نوع تعاملی که در این سریال میان انسان و ربات مشاهده می‌شود را در واقعیت مجازیتکرار کنند. Rct studio از جمله‌ی برترین استارتاپ‌های مرکز رشد استارتاپی وای کامبینیتر (Y Combinator؛ یکی از برترین مراکز رشد و شتاب‌دهنده‌ی استارتاپ‌ها) بوده و یکی از ۹ شرکت برگزیده‌ی وب‌سایت فناوری تک کرانچ (TechCrunch) است.

به‌غیر از چالش‌های فنی که انجام این کار می‌طلبد، ساختن یک دنیای داستانی در فضای مجازی می‌تواند محدودیت‌های جغرافیایی را از میان بردارد. این در حالی است که داستان دنیای غرب در پارکی محدود اتفاق می‌افتد که طراحی آن به‌شدت به جز‌ئیات وفادار است.

شینجی ما (Xinjie Ma)، سرپرست بخش بازاریابی Rct، به تک‌کرانچ گفت:

وست ورلد در یک جهان فیزیکی ساخته شد. معتقدم در دوران کنونی، ساختن یک فضای فیزیکی کاری نیست که کسی بخواهد انجامش بدهد... ولی می‌توانیم آن را در دنیایی مجازی که کاملا تحت کنترل است، خلق کنیم.

ظاهرا این استارتاپ کاملا برای انجام این کار مناسب است. این گروه هشت نفره، تحت رهبری یک کارآفرین ۲۹ ساله به نام «چنگ لیو» (Cheng Lyu) کار می‌کند و پس از تصاحب شرکت نوپای «راون» (Raven) توسط «بایدو» (Baidu) در سال ۲۰۱۷، به این موتور جستجوگر چینی کمک کرد تا طراحی‌های اولیه‌ی کارشناسان راون را به اسپیکری هوشمند تبدیل کنند. لیو به همراه چند تن از اعضای اصلی استارتاپ روان، بایدو را در سال ۲۰۱۸ ترک کردند تا Rct را راه‌اندازی کنند. آن‌ها هنوز معنی اسم شرکت خود را به‌صورت عامدانه با حروف کوچک نوشته می‌شود، فاش نکرده‌اند.

شنیجی ما که در گذشته نظارت بر بازاریابی در راون را به عهده داشت، می‌گوید:

ما از بایدو با خاطر همه‌ی پشتیبانی‌هایی که از ما کرد و فرصت‌هایی که در اختیار ما گذاشت متشکریم. پس از گذشت چندین سال، ما حالا تجربه‌ی زیادی اندوخته‌ایم.

این بار، هوش مصنوعی اسکریپت‌ها را می‌نویسد

بازی‌ها و فیلم‌های جذاب و مهیج، باتوجه‌به نوع مخاطبانی که دارند، از فیلم‌نامه‌هایی آماده استفاده می‌کنند؛ ولی، Rct این‌بار می‌خواهد روش دیگری را برای تولید فیلم تجربه کند و از هوش مصنوعی برای نویسندگی استفاده کند. نرم‌افزار «مورفیوس» (Morpheus)، موتور اختصاصی Rct، نقش محوری را در این پروژه به عهده دارد. Rct، داده‌هایی براساس طرح‌های داستانی نوشته شده توسط انسان در اختیار این نرم‌افزار می‌گذارد؛ طوری که شخصیت‌های داستانی می‌دانند که در شرایط واقعی چطور با موقعیت‌ها کنار بیایند. Rct امیدوار است کدهایی که تولید می‌کند به اندازه‌ای توسعه یافته باشد که مورفیوس بتواند خود به‌تنهایی ایده‌هایی را بپروراند و آن‌ها را شاخ‌وبرگ بدهد.

شینجی ما می‌گوید:

انسان‌ها برای اینکه با یک منطق داستانی کنار بیایند به زمان و تلاش زیادی نیاز دارند؛ ولی در صورت استفاده از ماشین، می‌توانیم با سرعت بیشتری گزینه‌های متنوع‌تری برای ادامه‌ی روند داستان تولید کنیم.

کاربران برای ورود به دنیای جالبی که Rct توسعه می‌دهد، باید از هدست‌های واقعیت مجازی استفاده کنند و شخص شبیه‌سازی‌شده را با استفاده از صدای خودشان کنترل کنند. صدا به‌عنوان عاملی برای کنترل شخصیت‌ها، باتوجه‌به تجربه‌ی این تیم در پردازش زبان طبیعی انتخاب شده است؛ ولی آن‌ها احتمال طراحی دستگاه‌های جدید برای واقعی‌تر شدن این تجربه را نیز بعید نمی‌دانند. شینجی ما می‌گوید، سازندگان فیلم «Ready Player One» هم در گذشته گجت‌هایی برای خلق دنیای مجازی موردنظرشان ساخته‌اند؛ حتی اپل هم دستگاه‌های موردنیاز برای تولید تجربه‌های فوق‌العاده‌ی نرم‌افزاری را خودش طراحی کرد و ساخت.

Rct معتقد است که مورفیوس، از لحاظ خلاقیت نیز، به این خاطر که می‌تواند یک خط داستانی را تحویل بگیرد و آن را در عرض چند ثانیه به یک الگوریتم تصمیم‌گیری تبدیل کند، می‌تواند ابزاری مولد در اختیار فیلمسازان باشد. این نرم‌افزار همچنین این ویژگی را دارد که متن را به تصاویر سه‌بعدی تبدیل کند، بنابراین وقتی که اپراتورها جمله‌ی «آن مرد، فنجان را به سمت میز آن طرف مبل پرتاب کرد» را در آن تایپ می‌کنند، کامپیوتر می‌تواند به‌سرعت انیمیشن آن را تولید کند.

راهی برای کسب درآمد بیشتر

شرکت Rct تا به حال چند سرمایه‌گذار برای طرح خود پیدا کرده است. در همین ماه، این استارتاپ اولین مرحله از تأمین سرمایه و پرورش ایده را با دریافت پول از وای کامبینیتور و شرکت سرمایه‌گذاری چینی Skysaga به پایان رساند. ولی آن‌ها پیش از آنکه برای تحقق بخشیدن به رویاهای خود درباره‌ی دنیای غرب اقدام کنند، ابتدا باید چند کار دیگر انجام بدهند. به‌عنوان مثال، آن‌ها نیاز به افراد ماهری دارند که اطلاعات فیلمنامه را وارد مورفیوس کنند. هیچ کدام از افراد این گروه هیچ تجربه‌ای در امر فیلمنامه‌نویسی ندارند؛ بنابراین، آن‌ها به‌دنبال فیلمنامه‌نویسی خلاق هستند که ارزش استفاده از هوش مصنوعی در فیلم‌ها را بداند.

شینجی ما که فیلم‌سازی را صنعتی بالغ می‌داند، از اینکه فیلمسازان از کاری که آن‌ها می‌خواهند انجام بدهند، استقبال نکردند و تنها عده‌ی کمی از امکانات این فناوری به وجد آمدند، ناراحت نیست. ورود Rct به دنیای تخیل و فانتزی ارتباط زیادی با علاقه‌ی اعضای آن به فیلم و سینما ندارد، بلکه بیشتر مربوط‌به ضرورت متحول ساختن یک فضای کاملا سنتی با استفاده از هوش مصنوعی است. اسپیکرهای هوشمند، اولین گام برای عرض اندام در این عرصه بودند؛ اما تجربه ثابت کرده است که تغییر دادن اشیاء ملموسی که مردم آن‌ها را همینطور که هستند پذیرفته‌اند و به آن عادت کرده‌اند، کار پرزحمتی است. 

اسپیکرهای هوشمندی که این گروه به همراه بایدو تولید کردند و با استفاده از صدا کنترل می‌شوند، موفق شد توجه عده‌ی زیادی را به خود جلب کند؛ ولی کماکان با فراگیر شدن فاصله دارد و حالا ایده‌ای سینمایی به ذهن سازندگان آن خطور کرده است.

شینجی ما:

دو روش کار اصلی برای استفاده از هوش مصنوعی وجود دارد. اول، هدف قرار دادن بخش عمودی است؛ مانند اتومبیل‌ها و اسپیکرها که البته با محدودیت‌هایی روبه‌رو هستند. دیگری، مانند کاری که «آلفا گو» (Alpha Go) انجام می‌دهد، تا حد زیادی تنها در آزمایشگاه‌ها شدنی است. ما چیزی می‌خواهیم که در عین نداشتن محدودیت‌های فیزیکی، قابلیت‌های تجاری نیز داشته باشد.

شرکت Rct که دفتر مرکزی آن در دو شهر پکن و لس آنجلس مستقر است، آرزوهایی فراتر از طراحی یک نرم‌افزار دارد. این شرکت می‌خواهد درنهایت فیلم خود را روی پرده‌ی سینماها اکران کند. Rct، یک قرارداد همکاری بلندمدت با انتشارات چینی Future Affairs Administration که در حوزه‌ی کتاب‌های علمی تخلیلی فعالیت می‌کند و آثار حدود ۲۰۰ نویسنده (از جمله لیو سیکسین، نویسنده‌ی چینی که برنده‌ی جایزه‌ی هوگو شده است) را چاپ و منتشر می‌کند، امضا کرده است.

مسیری که Rct برای خود برگزید، راهی است که پیش از این غول انیمیشن‌سازی جهان، استودیوی پیکسار، پیمود. با این تفاوت که این شرکت چینی به‌دنبال تکرار تجربیات الگوی کالیفرنیایی خود در ایده‌پردازی و الهام‌بخشی نیست؛ بلکه تنها شباهت آن‌ها راه میانبری است که هر دو شرکت برای جلب توجه سرمایه‌گذاران انتخاب کردند. به‌گفته‌ی شینجی ما:

شرکتی که به خودش ایمان داشته باشد بین خودش و دیگران همانندسازی نمی‌کند، ولی ما واقعا تشابهاتی با پیکسار داریم. آن‌ها هم به‌عنوان یک شرکت فناوری شروع به کار کردند، فیلم‌های خود را منتشر کردند و نرم‌افزار خود را ساختند. استودیوهای زیادی از ما سؤال می‌کنند که برنامه‌ی ما چقدر می‌ارزد؛ ولی هدف ما بازار مصرف‌کننده است. تولید فیلم، فرصت‌های بیشتری را نسبت به فروش یک نرم‌افزار ساده برای ما به همراه خواهد داشت.

در آغازین ساعات روز جمعه به‌وقت تهران (عصر پنج‌شنبه به وقت محلی)، شاهد اولین پرواز تجاری راکت فضایی فالکون هوی بودیم. یکی از جذاب‌ترین دستاوردهای اسپیس‌ایکس در این پرتاب، فرود موفقیت‌آمیز هر سه بوستر فالکون هوی بود. سوالی که در ذهن بسیاری از مشتاقان کاوش‌های فضایی شکل می‌گیرد، این است که چرا اسپیس‌ایکس بوسترهای استفاده شده در راکت‌ها را به زمین باز می‌گرداند.

نباید فراموش کرد که کاوش‌های فضایی هزینه‌ی سنگینی را بر شرکت‌ها و سازمان‌های فضایی تحمیل می‌کنند؛ هزینه‌هایی که در اوج رقابت‌های فضایی، گاهی زمینه‌ی انتقاد به این برنامه‌ها را فراهم می‌کردند. براساس تحقیقات انجام شده، در بازه‌ی سال‌های ۱۹۶۰ تا ۱۹۹۰، بسیاری از مردم ایالات متحده معتقد بودند که اختصاص بودجه برای حل معضلات اجتماعی، بهداشتی و آموزشی، به‌مراتب مهم‌تر از اختصاص بودجه به برنامه‌های فضایی است.

یکی از پرهزینه‌ترین بخش‌ها در پروژه‌های فضایی، ارسال محموله به‌فضا است؛ کاری که توسط راکت‌های فضایی انجام می‌شود. یکی از معضلات اصلی اغلب راکت‌ها، یکبار مصرف بودن آن‌ها است؛ پس با استفاده‌ی مجدد از برخی اجزای این راکت‌ها می‌توان هزینه‌ی نهایی پرتاب محموله‌های فضایی را کاهش داد.

اسپیس‌ایکس برای بازگرداندن بوستر راکت‌های فالکون ۹ و فالکون هوی، از روشی هدایت شده استفاده می‌کند. در این روش از گریدفین‌ها (سطوح کنترلی توری شکل)، پایه‌های فرود و سیستم هدایتی برای فرود عمدی بوسترها روی زمین استفاده می‌شود؛ باتوجه‌به فعال شدن موتور حین فرایند فرود، مقداری سوخت نیز برای انجام این کار لازم است.

از آنجا که فرود کنترل شده روی زمین فرایندی پیچیده است و بدون هزینه هم نیست، سوالی که در ذهن بسیاری از علاقه‌مندان نقش می‌بندد این است که چرا اسپیس‌ایکس بوسترهای فالکون را با کمک چترهای سرعت‌گیر فرود نمی‌آورد؟ در ادامه تلاش می‌کنیم تا به این سؤال پاسخ دهیم.

چالش‌های استفاده از چترهای کاهش‌دهنده‌ی سرعت

یکی از دلائل عدم استفاده از چترهای کاهش‌دهنده‌ی سرعت برای بازیابی بوسترها، محدودیت‌های هدایت مسیر پرواز بوستر است. برخلاف کپسول‌های فضایی مانند سایوز و نمونه‌ی سرنیشین‌دار کپسول دراگون، ساختار بلند و استوانه‌ای شکل بوسترها، در ترکیب با شرایط جوی، از قبیل وزش باد، باعث می‌شوند تا تعیین محل و شرایط دقیق فرود آسان نباشد.

باتوجه‌به اینکه پیش‌ران در انتهای بوسترها قرار دارد، پس از خالی شدن مخازن سوخت، قسمت انتهایی بوستر بسیار سنگین خواهد شد. همین عدم تعادل وزنی، باعث می‌شود تا در لحظه‌ی فعال شدن چترهای سرعت‌گیر، شاهد تکان‌های شدید و وارد آمدن نیروی جانبی زیاد بر راکت باشیم. چنین تکان‌هایی می‌توانند خسارات زیادی به راکت وارد کنند. حتی در صورت استفاده از چترهای سرعت‌گیر چندمرحله‌ای نیز نمی‌توان به‌طور کامل مشکل تکان‌های شدید را برطرف کرد.

بوستر شاتل فضایی و چترهای متصل به آن

با وجود این مسئله که سیستم کنونی استفاده شده برای فرود بوسترهای فالکون ۹ و فالکون هوی وزن اضافه‌ای را به راکت تحمیل می‌کند؛ اما چترهای سرعت‌گیر هم آن‌چنان سبک نخواهند بود. برای استفاده از چترهای سرعت‌گیر، لازم است تا محفظه‌ای در بدنه‌ی بوستر تعبیه شود تا چندین چتر درون آن قرارگیرند. هرکدام از این چترهای بزرگ، به سیم‌های اتصال نیاز دارند و وزن سیم‌ها به وزن کلی چتر اضافه می‌شود. نیاز به مقاوم‌سازی سازه در محل اتصال سیم‌های چتر به راکت نیز از دیگر مواردی است که نباید به فراموشی سپرده شوند. علاوه‌بر این‌ها، لازم است تا سیستمی نیز برای زمان‌بندی فعال شدن و جداسازی چترها ایجاد شود.

مشکلات مرتبط با فرود در آب شور

اگر بخواهیم بوسترها را روی سطح زمین فرود بیاوریم، از آنجا که برخورد بوستر با سطح زمین می‌تواند خسارت‌هایی را به آن وارد کند، ضروری است تا از بالشتک‌های ضربه‌گیر نیز استفاده شود. اما می‌توان به‌جای فرود روی زمین، راکت‌ها را در آب‌های اقیانوس فرود آورد. این همان‌کاری است که در مورد بوسترهای سوخت جامد شاتل انجام می‌شد.

حدودا دو دقیقه پس از پرتاب شاتل، عملیات جداسازی بوسترهای سوخت جامد انجام می‌شد و این بوسترها به‌کمک مجموعه‌ای از چترهای کاهش‌دهنده‌ی سرعت، در محلی که حدودا ۲۴۰ کیلومتر از ساحل شرقی فلوریدا فاصله داشت فرود می‌آمدند.  پس از آن، کشتی‌های ویژه‌ای محل دقیق بوسترها را مشخص می‌کردند و با کمک غواصان، فرایند بازیابی بوسترها شروع می‌شد. اما بیرون آوردن بوسترها از دریا و رساندن آن‌ها به محل آماده‌سازی مجدد، تنها ابتدای کار بود. چرا که فرود در آب شور مشکلات متعددی را ایجاد می‌کند.

عملیات بازیابی بوستر سوخت جامد شاتل

آب شور موجب ایجاد زنگ‌زدگی شده و می‌تواند خسارات زیادی را به بوستر و اجزای درونی‌اش وارد کند. به همین دلیل لازم است تا پس از خروج از آب، اقدامات زیادی برای تخلیه‌ی آب شور که به اجزای مختلف بوستر نفوذ کرده‌اند انجام شود. این مشکل حتی به بوسترها محدود نمی‌شود و در رابطه با کپسول‌هایی که محموله‌ها را به ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌رسانند نیز صدق می‌کند. بنیامین رید، مدیر بخش مأموریت‌های تجاری سرنشین‌دار اسپیس‌ایکس، در رابطه با آماده‌سازی کپسول باری دراگون برای استفاده‌ی مجدد پس از فرود در آب می‌گوید:

بزرگ‌ترین چالش پیش روی ما، جلوگیری از نفوذ آب شور به درون کپسول بود.

باتوجه‌به بالا بودن دمای پیش‌ران در زمان برخورد با آب و اختلاف دمای پیش‌ران با دمای آب اقیانوس، تغییر ناگهانی دما نیز می‌تواند خساراتی را به پیش‌ران وارد کند. همین موارد باعث می‌شوند تا فرایند آماده‌سازی مجدد بوسترها بسیار زمان‌بر باشد.

برای ساخت راکت‌های خانواده‌ی فالکون، از آلیاژهای آلومینیوم استفاده می‌شود. اگرچه این مواد باعث می‌شوند تا بوسترهای فالکون برای انجام مأموریت اصلی خود به‌اندازه‌ی کافی مقاوم و سبک باشند؛ اما در مقایسه با بوسترهای سوخت جامد شاتل، بوسترهای فالکون در زمان برخورد با سطح آب مقاومت کمتری خواهند داشت. مجموع این عوامل باعث می‌شوند تا ایده‌ی فرود در اقیانوس توجیه‌پذیر نباشد.

بوستر فالکون ۹ پس از فرود ناموفق

در جریان یکی از مأموریت‌های فالکون ۹ در سال گذشته‌ی میلادی، مشکلات فنی باعث سقوط بوستر در آب شدند. بررسی‌های انجام شده پس از بازیابی بوستر نشان داد که، با وجود نظر ابتدایی ایلان ماسک، به‌دلیل شدت خسارات وارد شده، امکان استفاده از بوستر وجود نداشت.

سخن آخر

به‌عنوان یک شرکت تجاری، اسپیس‌ایکس به‌دنبال الگویی است که در آن پس از هر پرتاب، امکان آماده‌سازی راکت‌ها در کمترین زمان و با کمترین هزینه وجود داشته باشد. از آنجا که چترهای کاهش‌دهنده‌ی سرعت و فرود در اقیانوس به شکل‌گیری چنین الگویی کمکی نمی‌کنند؛ تنها راه، هدایت و فرود کنترل شده‌ی بوسترها روی خشکی (یا کشتی‌های فرود) است. چنین روشی امکان بازیابی مجدد بوسترها با کمترین خسارت را فراهم می‌کند.

بدیهی است که به‌لطف فرود کنترل‌شده، می‌توان بوسترها را در زمانی کوتاه‌تر و با هزینه‌ای کمتر برای پرواز مجدد آماده کرد. با شروع استفاده از راکت‌های فالکون بلاک ۵، بوسترها برای استفاده‌ی مجدد به آماده‌سازی چندانی نیاز ندارند؛ تا جایی که می‌توان یک بوستر را در بازه‌ای ۲۴ ساعته برای دو پرواز مورد استفاده قرار داد.

نمی‌توان کتمان کرد که شرکت تحت رهبری ایلان ماسک هزینه‌ی زیادی را برای توسعه‌ی سیستم فرود کنترل شده پرداخت کرده است. علاوه‌براین، ساخت راکت‌های دارای قابلیت فرود پرهزینه‌تر و وزن محموله‌ی حمل شده توسط آن‌ها نیز کمتر است. برای مثال، راکت فالکون هوی در حالت قابل بازیابی می‌تواند محموله‌ای ۸ تنی را به مدار انتقال ثابت برساند؛ اما در حالت غیرقابل بازیابی، این عدد به  ۲۶.۷ تن می‌رسد.

ولی، از سوی دیگر، نباید فراموش کرد که اسپیس‌ایکس کمترین قیمت‌ها را در بازار پرتاب‌های فضایی ارائه می‌کند. هزینه‌ی هر پرتاب فالکون هوی در حالت قابل بازیابی ۹۰ میلیون دلار است و در حالت غیرقابل بازیابی به ۱۵۰ میلیون دلار می‌رسد. اما در مقابل، برای پرتاب راکت دلتا ۴ سنگین (Delta IV Heavy) باید ۳۵۰ میلیون دلار پرداخت کرد. این قیمت‌ها می‌توانند به افزایش سهم اسپیس‌ایکس از بازار پرتاب‌های فضایی کمک کنند.

ایلان ماسک در ماه می سال گذشته گفته بود:

اسپیس‌ایکس احتمالا ۳۰ یا ۴۰ بوستر (بلاک ۵) را برای انجام ۳۰۰ مأموریت در ۵ سال آینده تولید خواهد کرد.

با افزایش پرتاب‌های فضایی انجام شده توسط اسپیس‌ایکس، سیستم فرود و بازیابی کنترل شده به این شرکت اجازه می‌دهد تا با تولید تعداد کمتری بوستر، پروازهای بیشتری در طول سال انجام شوند. بدین شکل، در دراز مدت، سیستم فرود کنترل شده می‌تواند به یکی از برتری‌های استراتژیک اسپیس‌ایکس در مقایسه با دیگر رقبا تبدیل شود

بلندمدت‌ترین ماموریتی که ناسا برای خود تعیین کرده، ارسال فضاپیمایی به آلفا قنطورس، نزدیک‌ترین ستاره به خورشید در سال ۲۰۶۹ است. این سال، صدمین سالگرد فتح ماه است. بسیاری از دانشمندان فکر می‌کنند که حداقل در عصر حاضر، ایده‌ی سفرهای بین ستاره‌ای شبیه داستان‌های تخیلی می‌ماند. آلفا قنطورس ۴/۴ سال نوری با ما فاصله دارد که تقریبا معادل ۴۰ تریلیون کیلومتر می‌شود. سریع‌ترین وسیله‌ای که تاکنون به فضا پرتاب شده، فضاپیمای کاوشگر پارکر ناسا است که در سریع‌ترین حرکت خود به دور خورشید، به سرعت ۶۹۰ هزار کیلومتر بر ساعت دست یافت.

یک فضاپیما اگر با ۱۰ درصد سرعت نور حرکت کند در طی ۴۴ سال می‌تواند به آلفا قنطورس برسد. برای دست یافتن به این سرعت باورنکردنی، به میزان بسیار زیادی انرژی احتیاج داریم؛ حتی اگر فضاپیما بسیار سبک‌وزن باشد. روش‌های معمول ایجاد سیستم پیشران مثل تکنولوژی‌های شیمیایی، خورشیدی-الکتریکی و هسته‌ای-حرارتیهیچ‌وقت نمی‌توانند به سرعت لازم برای سفرهای بین‌ستاره‌ای دست یابند.

اما روش‌های دیگری هم برای تأمین انرژی وجود دارد که ناسا می‌تواند روی آن‌ها کار کند. از میان این روش‌ها، می‌توان به سیستم پیشران هم‌جوشی هسته‌ای اشاره کرد. هرچند که ما هنوز نتوانسته‌ایم در تولید برق با این تکنولوژی مهارت کافی را کسب کنیم. بنابراین فعلا با توسعه‌ی یک سیستم پیشران هسته‌ای برای استفاده در فضا فاصله‌ی زیادی داریم. با تمام این توضیح‌ها، آیا ناسا می‌تواند تا ۵۳ سال دیگر به یک منظومه‌ی دیگر سفر کند؟ از نظر بسیاری از دانشمندان فضا این روش‌ها برای پیشبرد فضاپیما بسیار علمی تخیلی هستند و هنوز آمادگی لازم را نداریم.

اما دانشمندان دیگری هم هستند که درباره‌ی سفرهای بین‌ستاره‌ای پژوهش‌های زیادی انجام داده‌اند و هیجان زیادی برای مشارکت در این پروژه و تحقق این رویا دارند.  این نوع نگرانی ها ذهن برخی از متخصصان اخترفیزیک را که در حال تلاش روی پروژه ای مانند "Breakthrough Starshot" هستند، به خود مشغول کرده است، این پروژه که چند سال گذشته معرفی شد، وعده بسیار خوبی به ما داده است. نکته‌ی مهم آن استفاده از لیزر از سطح زمین برای پیش بردن یک سفینه فضایی خیلی کوچک به نزدیک ترین منظومه‌ی ستاره‌ای همسایه زمین به نام قنطورس آلفا است که در فاصله‌ی اندک ۴٫۳۷ سال نوری از ما قرار گرفته است.

اما با وجود اینکه قنطورس آلفا ممکن است نزدیک‌ترین منظومه به ما باشد. هلر و تیمش اظهار می‌کنند که مشاهده‌ی شباهنگ (پرنورترین ستاره در آسمان شب) سفر سریع‌تری را می‌طلبد، زیرا مسافت آن تقریبا دوبرابر مسافت قنطورس آلفا (تقریبا ۸٫۶ سال نوری) است. اما چگونه می‌توان برای رسیدن به شباهنگ که فاصله دورتری دارد سریع‌تر بود؟ جواب بستگی فرضیه‌های مختلفی دارد، اینکه چگونه می‌توان سفینه‌ی فضایی خیلی کوچکی (که هنوز فرضی است) را پیش برد و سپس سرعت آن را کاهش داد.

پروژه‌ی Breakthrough Starshot قصد دارد کشتی فضایی بسیار کوچک خود را با سرعت ۲۰ درصد سرعت نور (سفر آن ۲۰ سال طول می‌کشد) به آلفا قنطورس بفرستد. اما مشکلی که ذهن دانشمندان را به تامل واداشته آن است که با چنین سرعت زیادی کند کردن سفینه هنگامی که به مقصد خود می‌رسد غیرممکن می‌شود. درحال حاضر اینگونه که انتظار می‌رود و پژوهشگران فرض می‌کنند، می‌توانند سفینه‌ای را ایجاد کنند که در مقابل خطرات سفر سالم بماند.

آلفا قنطورس نقش میزبان را برای نزدیک‌ترین سیاره‌ی شبیه زمین به نام پروکسیما‌بی بازی می‌کند، دانشمندان در حال بررسی این موضوع هستند که آیا این سیاره، می‌تواند جهان خارجی قابل سکونتی باشد یا نه. چند ماه پیش فضاپیما و کاوشگر وویجر 2 سرانجام با عبور از هلیوپاس وارد فضای میان ستاره‌ای شد و به این ترتیب پس ازوویجر ۱ به دومین کاوشگری بدل شد که وارد این فضا می‌شود. فضاپیمای وویجر ۲ در سال ۱۹۷۷ به فضا پرتاب شد و بیش از چهار دهه به کاوش و بررسی منظومه‌ی شمسی پرداخت.

وویجر ۲ تنها فضاپیمایی بود که موفق به پرواز بر فراز نپتون و اورانوس شد و حالا این فضاپیما به همزاد خود وویجر ۱ پیوسته و از سلطه‌ی خورشید کاملا خارج شده است. به نظر می‌رسد دقت داده‌های مربوط‌به دومین عبور انسان از منظومه‌ی شمسی به اندازه‌ی اولین عبور نباشد. دانشمندان از اواخر ماه اوت سفر بزرگ وویجر ۲ را زیر نظر داشتند، یعنی زمانی‌که این کاوشگر به منطقه‌ی هلیوپاس نزدیک شده بود. هلیوپاس از نظر تئوری به نقطه‌ی توقف بادهای خورشیدی گفته می‌شود؛ حبابی که با ذرات باردار بادهای خورشیدی ایجاد می‌شود و بر فضای داخلی منظومه‌ی شمسی تأثیر می‌گذارد. دانشمندان هلیوپاس را نقطه‌ی شروع فضای میان‌ستاره‌ای در نظر می‌گیرند، اگرچه این تعریف به میزان گسترش منظومه‌ی شمسی تا ابر اورت هم وابسته است. ابر اورت از فاصله‌ی ۱۰۰۰ برابری فاصله‌ی زمین تا خورشید آغاز می‌شود. در سال ۲۰۱۷ جرمی به نام اوموآموا آخرین جرم میان‌ستاره‌ای بود که خبرساز شد؛ هرچند فقط یک جرم گذرا بود. 

سفرهای میان‌سیاره‌ای

سفر انسان به مریخ و سکونت در آن، یکی از رویاهای همیشگی بشر بوده است. اما قبل از اینکه به مریخ سفر کنیم باید فناوری و ابزارهای لازم جهت سکونت در مریخ و زمینی‌سازی آن را داشته باشیم. ناسا اکتشافات دهه‌ی ۲۰۲۰ را به حفظ سلامت انسان‌ها در فضا اختصاص داده است؛ ولی اسپیس‌ایکس برای ایجاد زیرساختی با هدف مهاجرت انسان برنامه‌ریزی می‌کند. اسپیس‌ایکس پیش‌بینی می‌کند بتواند اولین سفر ۵۴.۶ میلیون کیلومتری خود به مریخ را در سال ۲۰۲۲ آغاز کند. ایلان ماسک برنامه‌های خود را برای ساخت موشکی بسیار بزرگ‌تر و قدرتمندتر از سیستم مأموریت فضایی NASA و موشک سازمان خود، اعلام کرده است.

این موشک بزرگ، سوخت کافی برای انتقال انسان‌ها به مریخ  و حتی امکان مسافرت شهر به شهر در زمین را فراهم می‌کند. این موشک ۱۰۶ متری با تحمل بار بیش از ۱۵۰ تن، رکورد فعلی انتقال بیشترین بار (شامل محموله، سوخت و مسافر) به مدار را خواهد شکست و کمترین هزینه را برای هر سفر خواهد داشت. فضاپیمای BFR برای رسیدن به ماه از مخازن سوختی که قبلا در مدار زمین قرار گرفته‌اند، استفاده می‌کند، در مدار شتاب می‌گیرد و برای یک مسافت طولانی سوخت‌گیری می‌کند.

طبق برنامه‌ی اسپیس‌ایکس، زمانی‌که موشک در مدار است، مجددا سوخت‌گیری می‌کند تا بتواند ظرفیت حمل بار و مسافت را توسعه بدهد و ایمن به زمین بازگردد. آزمایش‌هایی که تاکنون انجام شده‌اند، نشان می‌دهند امکان سوخت‌گیری مجدد موشک در فضا وجود دارد. ناسا در سال ۲۰۱۱ به اجرای مأموریت سوخت‌دهی مجدد روباتیک پرداخت و با موفقیت انتقال پیشرانه‌ی رباتی را روی سکوی ایستگاه فضایی بین‌المللی به پایان رساند. اسپیس‌ایکس پیش‌بینی می‌کند که بتواند تا سال ۲۰۲۲، حداقل دو سفینه‌ی باری را روی مریخ فرود بیاورد و به این ترتیب سکونت‌گاهی را برای انسان‌ها ایجاد کند.

هدف این مأموریت، بررسی آثار جاذبه‌ی صفر بر بدن انسان و مفهوم آن برای مسافرت فضایی آینده به مریخ است. بااین‌حال برخلاف مأموریت کلی، در سال ۲۰۲۱، ناسا انسان‌ها را به مدار ماه خواهد فرستاد. افراد در این آزمایش در یک گذرگاه فضایی عمیق قرار می‌گیرند، این گذرگاه شبیه یک ایستگاه ISS است که به‌عنوان یک میدان تست برای مأموریت‌های آینده‌ی فضایی از جمله مأموریت‌های بعدی به مریخ عمل می‌کند. این ایستگاه در پنج مأموریت ساخته می‌شود که در چهار مأموریت آن، انسان حضور خواهد داشت. آثار یک سال زندگی در مدار ماه بر بدن انسان که به عواملی مثل چرخه‌های مختلف روز و شب و تشعشع‌های خورشیدی وابسته است، هنوز ناشناخته هستند.

مریخ بعد از زمین قابل سکونت‌ترین سیاره منظومه‌ی شمسی محسوب می‌شود.هدف اصلی مأموریت‌های اولیه، یافتن یک منبع مطمئن آب روی سطح مریخ است. اگر مأموریت BFR به مریخ با موفقیت انجام شود، این فضاپیما به‌عنوان بخشی از پروژه‌ی مهاجرت به مریخ، برای ساخت یک واحد تولید سوخت، مصالح لازم را به مریخ خواهد برد. این برنامه، CO۲ موجود در جو مریخ را تخلیه و آن را با استفاده از توان خورشیدی به سوخت CO۴ منجمد تبدیل خواهد کرد. اسپیس‌ایکس در اوایل ۲۰۲۰ آماده‌ی فرستادن انسان برای زندگی در فضا خواهد بود؛ اما ناسا در این زمینه محتاط‌تر عمل می‌کند. برنامه‌ی این سازمان فضایی دولتی، فرستادن فضانوردهایی به مدار زمین به مدت یک سال و بررسی آمادگی آن‌ها برای زندگی در یک سیاره‌ی متفاوت خواهد بود. در مارس ۲۰۱۶، فضانورد ناسا به نام اسکات کلی، یک مأموریت مشابه یک‌ساله را در ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام داد.

به‌گفته‌ی ایلان ماسک اگر بتوانیم جو مریخ را گرم کنیم و بر ضخامت آن بیافزاییم و همچنین اقیانوس‌های یخی مریخ را پیدا کنیم در این صورت سیاره مریخ احتمالا می‌تواند سکونت‌گاه دوم انسان باشد. سفر انسان به مریخ چندان هم ساده نیست، اما افرادی مثل ایلان ماسک و سازمان فضایی ناسا شرایط مسکونی‌سازی مریخ را آماده کرده‌اند و در آینده‌ی نردیک شاهد حضور میلیون‌ها انسان در مریخ خواهیم بود. اما قبل از اینکه عازم مریخ شویم باید تدارکات لازم را ببینیم تا از وقوع عواقب جبران‌ناپذیر، جلوگیری کنیم. در ادامه با این تدارکات آشنا می‌شویم.

مأموریت یکساله‌ی ناسا

به‌گفته‌ی مقامات ناسا، طرح سفر انسان به مریخ توسط سازمان فضایی ناسا ۲ گام اساسی خواهد داشت. اولین گام یک سال اقامت در ماه و دومین گام آغاز سفر به سمت مریخ، خواهد بود. براساس گفته‌های ناسا، فعلا انجام مأموریت‌‌های بیشتر از یک سال ممکن نیست، زیرا در مأموریت ۲ یا ۳ ساله امکان دارد آسیب‌های جدی و جبران‌‌ناپذیری به فضانوردان وارد شود.

این مأموریت‌ها با هدف کسب اطلاعات در مورد تاثیر جاذبه و عوامل متعدد روی بدن فضانوردان به‌منظور اقامت‌های طولانی مدت در اعماق فضا انجام خواهد شد. ناسا می‌گوید اطلاعات به دست آمده توسط اقامت اسکات کلی (Scott Kelly) و میخائیل کورنینکو (Mikhail Korniyenko) در ایستگاه فضایی بین‌المللی، دقیق و کافی نبود و به آزمایش‌ها و سفرهای بیشتری احتیاج داریم. سؤال اصلی اینجا است که آیا ناسا از عهده‌ی تأمین هزینه‌ها برای علمی کردن این برنامه‌ی یک‌ساله برخواهد آمد؟

ماژول‌‌های حمل‌و‌نقل فضایی

ناسا در سال ۲۰۱۶ ماژول BEAM را که محصول شرکت فضایی “Bigelow Aerospace” است ازطریق موشک شرکت اسپیس ایکس به منظور تست و ارزیابی به ایستگاه فضایی بین‌المللی به فضا پرتاب کرد. درواقع، هدف شرکت سازنده، تولید ایستگاه‌های فضایی قابل اسکان و ارزان است که می‌تواند پس از وصل شدن به ایستگاه فضایی بین‌المللی، منبسط شده و فضایی به‌اندازه‌ی یک پارکینگ خودرو را در اختیار فضانوردان قرار دهد.

البته مهندسان شرکت Bigelow Aerospace در حال طراحی سیستم‌های پیشرفته‌ای هستند که بتوانند از سرد شدن هوای داخل این کپسول جلوگیری کنند چراکه کاهش دمای بیش از حد می‌‌تواند منجر به افزایش خطر چگالش شود. سال گذشته، اسپیس‌ایکس ماژول Bigelow را به ISS فرستاد تا به مدت ۲ سال تحت مورد آزمایش قرار گیرد. اگر Bigelow بتواند ثابت کند این ماژول قدرت کافی را دارد، احتمالا ناسا و اسپیس ایکس از آن بهترین استفاده را در سفر انسان به مریخ خواهند برد.

تأمین اکسیژن مریخ

شاید اولین چیزی که پس از مواجهه با سفر انسان به مریخ ذهن همه ما را به خود درگیر کند این است که آیا در این سیاره اکسیژن وجود دارد؟ متاسفانه اکسیژنی در مریخ وجود ندارد اما ناسا تصمیم دارد در دهه‌ی آینده روی سطح مریخ اقدام به تولید اکسیژن کند؛ اصلی‌ترین ترکیبی که برای فضانوردان مقیم مریخ و مهاجران زمینی، حیاتی خواهد بود. آماده‌سازی مریخ‌نورد ۲ میلیارد دلاری و تبدیل دی‌اکسید کربن به اکسیژن از دیگر اهداف ناسا است.

اگر عملکرد نمونه اولیه دستگاه روی مریخ‌نورد جدید ناسا مناسب باشد، دستگاهی ۱۰۰ برابر اندازه موکسی (Moxi) دو سال پیش از سفر نخستین گروه از فضانوردان به مریخ در سال ۲۰۲۸ ارسال خواهد شد. این دستگاه بزرگتر می‌تواند سوخت موشک مورد نیاز برای بازگشت فضانوردان از مریخ به زمین را تولید کند. این دستگاه قبل از رسیدن فضانوردان قادر خواهد بود اکسیژن کافی برای بازگشت به زمین انسان‌ها را فراهم آورد. بخش دیگر سوخت موشکی که انسان‌ها را به زمین باز می‌گرداند از هیدروژن سبکی تولید خواهد ‌شد که از زمین آورده شده یا از خاک مریخ به دست آمده ‌است.

فناوری‌های فرود به مریخ

قبل از ارسال وسایل نقلیه سنگین و همچنین سفر انسان به مریخ باید عملکرد فناوری‌های جدید را مورد بررسی قرار داد. این بشقاب‌پرنده به‌طور رسمی LDSD (سرعت‌گیر فراصوت با تراکم پایین) نامیده می‌شود. با استفاده از این فناوری جدید، سیستم‌های فضایی آینده که قرار است محموله‌های سنگین و حتی انسان را به مریخ ارسال کنند، بدون هیچ خطری روی مریخ فرود خواهند آمد.

مقاله‌ی مرتبط:

این وسیله‌ی آزمایشی با استفاده از یک بالون ویژه تا ارتفاع ۳۶ کلیومتری بالا خواهد رفت که در این ارتفاع توسط بالون رها می‌شود و با روشن شدن راکت‌های تقویتی خود تا ارتفاع ۵۴ کلیومتری اوج خواهد گرفت. به‌دلیل اینکه اتمسفر مریخ بسیار رقیق است، هرگونه چتر نجاتی که مورد استفاده قرار گیرد باید از استحکام بسیار بالایی برخوردار باشد تا از سرعت قابل‌توجه مریخ نشین موقع فرود بکاهد.

زمینی‌سازی مریخ

برای شروع فرایند زمینی‌‌سازی مریخ، باید باکتری‌ها و سایر ترکیبات زنده را در آنجا کشت دهیم و اگر واقعا می‌خواهیم به کارها سرعت ببخشیم، باید با از سیانوباکتری‌ها (Cyanobacteria) به منظور تولید اکسیژن استفاده کنیم این موجودات مجبور نیستند برای تهیه انرژی خود، به یک جهان بیگانه تکیه کنند. هنگامی که زمینی‌سازی آغاز شود، سیانوباکتری‌ها به این فرایند سرعت بیشتری می‌بخشند. درنهایت، سیاره به نقطه‌ای می‌‌رسد که کاشت گیاهان روی سطح آن ممکن می‌شود. این موضوع می‌تواند به تولید اکسیژن حیاتی شتاب بیشتری بدهد. انسان‌ها به ندرت در فضایی بوده‌اند که کمتر از ۳۰ درصد اکسیژن در هوای آن یافت شود و تحت آن شرایط هم باید آسیب‌های جدی را تحمل کنند.

به هر حال سفر به مریخ یعنی گیاه‌خوار شدن انسان‌ها، چراکه فرستادن حیوانات به فضا، هزینه‌‌های زیادی در پی دارد. حتی هنگامی که زمان مناسب فرا برسد، می‌توانیم یک سفینه بسازیم و حیوانات را روی سطح سیاره رها کنیم. در منظومه‌ی شمسی ما، معمولا از مریخ به‌عنوان محتمل‌ترین گزینه برای زمینی‌سازی نام برده می‌‌شود. برخی تخمین زده‌اند که از نظر مالی ۲ تا ۳ هزار میلیارد دلار هزینه در بر خواهد داشت و از نظر زمانی ۱۰۰ الی ۲۰۰ سال زمان می‌برد تا جو مریخ به اندازه کافی متراکم شود و دمای آن به‌حدی برسد که یخ‌های قطبی مریخ ذوب شوند و در نتیجه دریاهای مریخی ساخته شوند. در زمینی‌‌سازی مریخ می‌توان از علوم زیستی مانند فیزیولوژی گیاهی وجانوری بهره برد.

مطالعه‌ی شهاب‌ شنگ‌ها

اخیرا سازمان ناسا اعلام کرده است که قصد دارد شهاب سنگی را با کشاندن بین مدار ماه و زمین (cislunar space) شکار کند و افرادی را برای نمونه‌برداری به سطح شهاب سنگ ارسال کند. شاید این کار شبیه فیلم‌های تخیلی هالیوودی مانند جنگ ستارگان باشد، ولی ناسا واقعا چنین تصمیمی را گرفته است. پروژه شکار شهاب‌سنگ که با نام پروژه‌ی ARM شناخته می‎شود دارای ۲ مرحله متفاوت است: مرحله اول بخش روباتیک پروژه است که در سال ۲۰۲۱ با پرتاب یک ربات شروع می‎شود. این ربات باید بتواند یک شهاب‌سنگ را به مدار بین زمین و ماه بکشاند. در مرحله‌ی دوم ناسا تیم پژوهشی را برای جمع‌آوری نمونه‎ها روی سطح شهاب‌سنگ فرود می‎آورد. انتظار می‎رود مرحله‌ی دوم در سال ۲۰۲۸ شروع شود و فضاپیمای اوریون برای انتقال فضانوردان به شهاب‌سنگ، مورد استفاده قرار گیرد.

لباس‌های فضانوردی پیشرفته

لباس‌هایی که شما بر تن فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌بینید، میلیون‌ها دلار قیمت دارند و حاصل سال‌ها پژوهش و توسعه هستند. اما در حال حاضر نیاز به لباس‌های پیشرفته‌تر برای سفر انسان به مریخ و فراسوی آن داریم، که به این معنی است با مشکل جدی کمبود لباس مواجه هستیم. هر نوع مأموریت سرنشین‌‌دار، چه در مریخ و چه در ماه، به‌داشتن لباس‌های مناسب با فناوری درست، حفاظت کافی، و سیستم حمایت زندگی متکی است. مأموریت‌های متعد نیاز به انواع مختلف لباس فضایی دارند، و ناسا مشغول کار روی ۳ نوع برنامه لباس فضایی برای تجهیز فضانوردان در آینده است؛ یکی برای مأموریت‌های ISS، یکی برای مأموریت پایگاه ماه، و دیگری برای مأموریت بالقوه‌ی مریخ.

لباس‌های ISS باید در جاذبه‌ی صفر کار کنند، درحالی‌که نسخه‌ی مریخی آن باید یک اتمسفر خشن و نسخه‌ی زمینی سطح ناهموار و سخت را تحمل کند. ناسا سخت مشغول کار روی توسعه‌ی آن‌ها است، اما زمان به‌سرعت رو به اتمام است، مخصوصا اگر بخواهند ابتدا آن‌ها را روی ISS آزمایش کنند. لباس‌های فعلی مشکلاتی نیز دارند که به همین دلیل جایگزینی آن‌ها بسیار ضروری است. این لباس‌ها که می‌توانند باعث خستگی دست و صدمات شوند، قادر به حمل آب و غذای کافی برای پیاده‌روی طولانی نیستند، به اندازه کافی انعطاف‌پذیر نیستند و در اندازه‌های بزرگ موجود نیستند که مناسب سایز تمامی فضانوردان باشند.

بلند‌پروازی‌های مارس‌وان

براساس پروژه‌ی مارس‌وان در ابتدا قرار بود اولین گروه از شهروندان آینده‌ی مریخ در سال ۲۰۲۳ بر سطح مریخ فرود آیند. در طول چند سال بعد چندین بار این تاریخ تغییر کرده است و حالا مدیران پروژه وعده‌ی سال ۲۰۲۷ را می‌دهند. ۴ فضانورد بعد از فرود باید کار تکمیل بناهایی که قبلا به‌طور خودکار و پیش‌ساخته به مریخ رفته است را کامل کنند و ۲ سال بعد دومین گروه به مریخ خواهند رسید.در نتیجه هر دو سال یک بار انسان‌هایی بدون امید به بازگشت به مریخ می‌روند تا آنجا را مسکونی کنند. یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش روی این مأموریت مسایل روان‌‌شناختی سفر انسان به مریخ است. اقامت طولانی در فضا و در محیطی بسته و در حالیکه تنها با افراد محدودی باید سرو کار داشته باشید و البته تحت تاثیر شرایط ناشناخته‌‌ای مانند تابش‌‌های کیهانی، ممکن است روی سلامت شما تاثیر بگذارد.

تأمین آب و خوراک ساکنین

در سفر به کهکشان برای رسیدن به نزدیکترین منظومه هیچ راه بازگشتی در کار نیست و این یک سفر یک‌طرفه خواهد بود. در پژوهش جدید به سؤال مهم دیگری پاسخ داده شد؛ چه مقدار غذا برای افراد حاضر در این فضاپیما نیاز داریم؟ اینکه برای این افراد غذای خشک را در نظر بگیریم گزینه چندان مناسبی نیست چرا که در طول قرن‌هایی که سفر طول می‌کشد، غذاها فاسد و غیر قابل استفاده می‌شوند. ساکنین سفینه باید خود بتوانند غذای مورد نیازشان را تأمین کنند. اما چه مقدار فضا برای تولید غذای کافی برای تمامی سرنشینان نیاز است؟ 

درواقع اندازه‌ی سفینه محدود به پارامترهای گوناگونی است. در مورد سفینه‌ای که قرار است حامل نسل‌هایی از انسان‌ها باشد میزان غذایی که می‌توانیم تولید کنیم به‌طور مستقیم به سطح داخلی سفینه بستگی دارد. از سوی دیگر این فضا به‌اندازه‌ی سیستم پیشران وابسته است. ابعاد، سیستم پیشران و تولید غذا ارتباط تنگاتنگی با هم دارند. پژوهشگران درکنار این موارد، میزان کالری مورد نیاز خدمه را در نظر گرفتند تا براساس آن محاسبه کنند که به ازای هر یک سال از سفر، چه میزان غذا مورد نیاز است. پژوهشگران میزان کیلوکالری مورد نیاز روزانه‌ی هر فرد را برای حفظ وزن ایده‌آل، محاسبه کردند.

به این منظور حتی افراد کوتاه یا بلند‌قد و سبک یا سنگین‌وزن هم در نظر گرفته شدند. پس از اینکه میزان کالری مورد نیاز محاسبه شد، باید محاسبه می‌شد که با استفاده از راهکارهای کشاورزی در هر کیلومتر مربع، چه میزان غذا در هر سال می‌توان تولید کرد. برای خدمه‌ی ناهمگون (از نژادهای مختلف) به‌عنوان مثال به تعداد ۵۰۰ نفر که همه‌چیزخوار و با رژیم متعادل هستند، ۰.۴۵ کیلومتر مربع زمین مصنوعی برای کاشت تمامی غذای مورد نیاز کافی خواهد بود. آیا سفر چندین نسل به نزدیکترین سیاره ممکن است؟ سؤال دیگری که نباید فراموش کنیم هزینه مورد نیاز برای چنین سفری است. حداقل هنوز پاسخ دقیق این دو را نمی‌دانیم. تنها می‌دانیم که نیاز به مقدار بسیار زیادی انرژی، منابع و البته زمان داریم. تنها مشکل باقی‌مانده که باید برای حل آن راهکارهایی پیدا شود، تهیه‌ی آب است. چنین سفر طولانی نیاز به حجم فراوانی آب برای مواردی از قبیل نوشیدن و کشاورزی دارد.

موشک‌های غول‌پیکر، چندبارمصرف و قدرتمند

ناسا برای طرح درازمدت خود به‌منظور سفر انسان به مریخ در سال ۲۰۲۳، از موشک غول‌‌پیکر SLS استفاده خواهد کرد. این راکت برای مأموریت‌های آینده ناسا در اعماق کهکشان ساخته شده و قادر است ۴ فضانورد را در خود برای مدتی طولانی نگه دارد. به‌گفته‌ی ناسا این راکت تا قبل از سال ۲۰۱۹ پرتاب نخواهد شد. این مأموریت همزمان با مأموریت "Orion capsule" انجام خواهد شد که برنامه‌ی آن برای اوایل سال ۲۰۲۱ است. اسپیس اکس، نیز در حال طراحی موشک فالکون هوی (Falcon Heavy) است. این موشک که در حدود ۷۰ متر ارتفاع دارد، توان خروجی خود را از ترکیب 3 موشک فالکون ۹ تأمین خواهد کرد. ورود شرکت‌های خصوصی به عرصه‌ی کاوش‌های فضایی باعث شده است تا ایده‌های جالب مطرح شود و مورد آزمایش قرار گیرند.

تلاش‌های ایلان ماسک و متخصصانش در اسپیس‌ایکس سرانجام نتیجه داد و پس از چندین بار تلاش برای نشاندن موشک فالکون ۹ روی زمین، این شرکت موفق شد موشک خود را به سلامت روی زمین بنشاند. بعد از موفقیت‌های ادامه‌دار اسپیس‌ایکس برای نشاندن موشک فالکون ۹، رقابت در این عرصه زیاد شده است. شرکتبلواوریجین (Blue Origin) که متعلق به جف بزوس است موفق شده تا در این مسیر سومین آزمایش خود را با موشک نیوشپرد (New Shepard) به انجام برساند. موشک بلواوریجین یک موشک کوتاه‌برد زیرمدار است که پس از پرتاب به سمت کره‌ی زمین و سکوی پرتاب، بازگشته و با موفقیت روی آن می‌نشیند. هر ۲ شرکت بلواورجین و اسپیس ایکس در تلاش‌اند تا با استفاده از موشک‌های چند بار مصرف، هزینه‌ی سفرهای فضایی را به میزان بسیاری زیاد کاهش دهند تا از این طریق بتوان سفر به سمت سیاره‌های دیگری نظیر مریخ را بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر کرد. موتور برقی یونی مدارگرد سپیده‌دم ناسا نسبت به موتورهای رانشی شیمیایی فضاپیماهای قدیمی از کارایی بالاتری برخوردار است.

ناسا در جستجوی راهکاری برای بهبود این موتور یونی،‌ موتور NEXT را طراحی کرده‌ است که می‌تواند فضاپیماهای آینده را با سرعت ۱۴۴ هزار و ۸۴۱ کیلومتر بر ساعت به پرواز در آورد. در مقایسه بهتر است بدانید سرعت فضاپیمای سپیده‌دم ۱۵ هزار و ۴۴۹ کیلومتر بر ساعت است. شاید این سرعت به نظر باورنکردنی بیاید، اما براساس محاسبات بنت، با این سرعت نیز سفر به کپلر ۴۵۲b به ۱۰٫۵ میلیون سال زمان نیاز خواهد‌ داشت. در سال ۱۹۵۸ فیزیکدانی به نام فریمن دایسون ایده‌ای به نام پروژه اوریون را مطرح کرد که در آن از انفجارهای اتمی برای حرکت دادن فضاپیمایی غول‌پیکر با سرعتی 5 درصد سرعت نور استفاده می‌شد. به‌گفته‌ی بنت، چنین فضاپیمایی سریعی نیز از رسیدن به موقع به سیاره‌ی کپلر عاجز است زیرا با چنین سرعتی نیز این سفر ۲۸ هزار سال طول خواهد‌ کشید و قطعا متعقاعد کردن انسان‌ها برای تن در دادن به چنین سفر طولانی که مدت آن از تاریخ تمدن بشر نیز بیشتر است، کار ساده‌ای نخواهد‌ بود.

شاید اگر بشر به موتورهای پادماده دسترسی داشت شانس سفرش به زمین شماره‌ی ۲ بیشتر می‌شد. به‌گفته‌ی ناسا، ساخت یک میلی‌گرم پادماده در یک مرکز برخورد‌دهنده‌ی ذره‌ای هزینه‌ای برابر ۱۰۰ میلیارد دلار خواهد‌ داشت، این در حالی است که راکتی که موتور پادماده‌ای داشته باشد،‌ برای حرکت کردن به چندین تن پادماده نیاز خواهد‌ داشت تا بتواند انرژی آزادشده از واکنش ماده-پادماده را ذخیره و بهره‌برداری کند. اگر بتوان مشکلات مالی در مسیر تولید پادماده را بر طرف ساخت، می‌توان به این موضوع فکر کرد که یک موتور پاد ماده می‌تواند با سرعتی برابر ۷۰ درصد از سرعت نور حرکت کند، که در این صورت نیز فضاپیما پس از دو هزار سال به کپلر ۴۵۲b می‌رسد؛ ۲۰۰۰ سال پیش دورانی است که امپراطوری رم در جهان مشغول حکمرانی بود.برای سفرهای نزدیک، گزینه‌های متعددی از پیشرانش موشکی گرفته تا موتورهای اقتصادی یونی پیش رو داریم.

علاوه‌بر این از جاذبه‌ی عظیم مشتری و زحل هم می‌توان مانند تیرکمان استفاده کرد.  بااین‌حال اگر بخواهیم به مأموریت‌هایی با مسافت‌های بیشتر فکر کنیم، باید به تکنولوژی خود مقیاس بزرگتری بدهیم و ببینیم چه روش‌هایی واقعا ممکن هستند. تقریبا اکثر این فناوری‌ها برای رسیدن به نزدیک‌ترین ستاره‌ها به‌شدت کند یا بسیار گران هستند. در ادامه به معرفی این تکنولوژی‌ها و سیستم‌های پیشرانشی خواهیم پرداخت. بعضی از این پیشرانش‌ها نظری هستند.

قلاب سنگ گرانشی

جرمی که از کنار یک سیاره‌ی بی‌حرکت می‌گذرد، با هر سرعتی که به آن نزدیک شود، با همان سرعت هم از آن دور می‌شود (در جهت مخالف). ولی اگر سیاره در حرکت باشد، سرعت نزدیک شدن و دور شدن جرم با هم تفاوت خواهد داشت. یکی از بهترین راه‌ها برای افزایش سرعت یک فضاپیما، کمک گرفتن از قلاب سنگ گرانشی است که به آن کمک گرانشی هم می‌گویند. برای نمونه، هنگامی که ویجر به سوی بیرون از سامانه‌ی خورشیدی می‌رفت، با گذشتن از کنار سیاره‌های مشتری و کیوان، کمک‌های گرانشی دریافت کرد و سرعتش را به‌اندازه‌ی کافی برای گریز از گرانش خورشید بالا برد.

شیوه‌ی کار این کمک گرانشی چیست؟ احتمالا می‌دانید که در این روش، فضاپیما باید به میزان خطرناکی به یک سیاره‌ی بزرگ نزدیک شود. اما این روش چگونه باعث افزایش سرعت فضاپیما می‌شود؟ هنگامی که فضاپیما به سیاره نزدیک می‌شود، سرعتش بالا می‌رود. و هنگامی که از آن دور می‌شود سرعتش دوباره کاهش می‌یابد؛ چیزی مانند یک اسکیت‌سوار در یک نیم‌لوله. برآیند پایانی این فرایند صفر است و درواقع فضاپیما با افتادن در چاه گرانشی و بیرون آمدن از آن، هیچ افزایش کلی در سرعتش رخ نمی‌دهد. پس این کمک گرانشی که می‌گویند چگونه انجام می‌شود؟

جرمی که از کنار یک سیاره‌ی بی‌حرکت می‌گذرد، با هر سرعتی که به آن نزدیک شود، با همان سرعت هم از آن دور می‌شود (در جهت مخالف). ولی اگر سیاره در حرکت باشد، سرعت نزدیک شدن و دور شدن جرم با هم تفاوت خواهد داشت. یکی از بهترین راه‌ها برای افزایش سرعت یک فضاپیما، کمک گرفتن از قلاب سنگ گرانشی است که به آن کمک گرانشی هم می‌گویند. برای نمونه، هنگامی که ویجر به سوی بیرون از سامانه‌ی خورشیدی می‌رفت، با گذشتن از کنار سیاره‌های مشتری و کیوان، کمک‌های گرانشی دریافت کرد و سرعتش را به‌اندازه‌ی کافی برای گریز از گرانش خورشید بالا برد.

این افزایش سرعت بهایی هم خواهد داشت چرا که یک داد و ستد تکانه رخ می‌دهد؛ مقدار ناچیزی از سرعت مداری سیاره کاسته می‌شود. اگر فرایند قلاب سنگ گرانشی را بارها و بارها، در حد میلیون‌ها بار پیرامون یک سیاره انجام دهید، سرانجام باعث خواهید شد که سرعت سیاره آنقدر کاهش یابد که به سوی خورشید کشیده شود و به آن برخورد کند. همچنین می‌توانید از فرایند قلاب سنگ گرانشی برای کاهش سرعت خود فضاپیما نیز بهره ببرید. در این صورت همه‌ی کارها باید وارونه انجام شود یعنی در جهتی مخالف جهت گردش سیاره به دور خورشید به آن نزدیک شوید. جابه‌جایی تکانه باعث کاهش چشمگیر سرعت فضاپیما خواهد شد، و به‌اندازه‌ی بسیار ناچیزی هم بر سرعت سیاره خواهد افزود. مارینر ۱۰ اولین فضاپیمایی بود که از این روش استفاده کرد. این فضاپیما با استفاده از کشش جاذبه‌ی زهره در سال ۱۹۷۴ به سمت عطارد پرتاب شد.آنچه گفته شد دربار‌ه‌ی یک سیاره‌ی ثابت و بی‌حرکت بود.

ولی اگر سیاره در حرکت باشد، سرعت نزدیک شدن و دور شدن جرم با هم تفاوت خواهد داشت. هر سیاره به هنگام گردش به دور خورشید دارای یک سرعت مداری است. زمانی‌که فضاپیما به سیاره نزدیک می‌شود، چون از سیاره سبک‌تر است به دام گرانش آن می‌افتد و وارد مدارش می‌شود. چیزی که باعث افزایش فوق‌العاده‌ی سرعت فضاپیما می‌شود، تکانه‌ی مداری (اندازه‌ی حرکت مداری) است که از سوی سیاره دریافت می‌کند. هر قدر فضاپیما بتواند به سیاره‌ نزدیک‌تر شود تکانه‌ی بیشتری دریافت می‌کند و سرعت دور شدنش از سیاره بیشتر خواهد بود. همچنین فضاپیما اگر بخواهد سرعتش از این هم بیشتر شود، می‌تواند در زمان نزدیک‌ترین فاصله از سیاره، موتورهایش را هم روشن کند. در این زمان سرعت بسیاری که در رویارویی با سیاره به دست آورده است کارایی موشک‌های فضاپیما را چند برابر خواهد کرد.

 فضاپیمای مسنجر ناسا، دو بار از کنار زمین، دو بار از کنار ناهید گذشت و سه بار هم به دور خود سیاره‌ی عطارد چرخید تا بتواند سرعتش را به اندازه‌ی کافی کاهش دهد به‌گونه‌ای که بتواند در مدار گردش به دور این سیاره جای گیرد. اولیس، کاوشگر خورشیدی که در سال ۱۹۹۰ به فضا پرتاب شد، از کمک گرانشی بهره برد تا بتواند مسیرش را به کلی تغییر دهد و وارد یک مدار قطبی شمالی-جنوبی به گرد خورشید شود. کاسینی هم با گذشتن از کنار ناهید، زمین و مشتری توانست وارد مسیری کارآمد برای رسیدن به زحل شود.

موتور یونی

یک فضاپیما درست مثل هر وسیله نقلیه‌ای برای حرکت نیازمند سیستم پیشرانش یا همان موتور است. مشخصا با موتورهایی که طراحی آن‌ها مربوط‌به بیش از نیم‌قرن پیش است، نمی‌توان یک فضاپیما با توانایی انجام سفرهای فضایی طولانی‌مدت به دوردست‌ترین نقاط فضای بیرونی ساخت. همین مسئله دلیلی بود که از مدت‌ها پیش دانشمندان و مهندسان فضایی به فکر اختراع موتورهایی با طراحی جدید و قابلیت‌های خاص افتادند. موتورهای متعارف شیمیایی یا راکتی، همان موتورهایی که مدت‌ها است در موشک‌ها و هواگردها به کار می‌روند، نمی‌توانند برای کاربردهای فضایی با اهداف بلندپروازانه، قابل اطمینان باشند.

اساس کار این موتورها سوزاندن سوخت و شتاب گرفتن در نتیجه‌ی خروج گازهای ناشی از سوخت است. درحالی که در ایده‌های جدید اساس کار کاملا متفاوت است. ناسا پروژه‌ای را به‌نام پیشرانه تکاملی زنون ناسا (NASA Evolutionary Xenon Thruster) راه‌اندازی کرده‌است. این پیشرانه‌ها توان الکتریکی خود را ازطریق پنل‌های خورشیدی یا منابع سوخت هسته‌ای تأمین می‌کنند. سپس این توان الکتریکی برای یونیزه کردن مولکول‌های درون محفظه پیشرانه استفاده می‌شوند. مولکول‌های یونیزه‌شده با حرکت به سوی قطب منفی پیشرانه شتاب می‌گیرند و وارد یک صفحه‌ی مشبک هدایت‌کننده می‌شوند و سپس از انتهای نازل خارج می‌شوند، در نتیجه نیروی پیشرانش را تولید می‌نمایند. سیستم موتور یونی از پنج قسمت اصلی تشکیل می‌شود: منبع تغذیه، واحد پردازش توان،سیستم مدیریت پیشرانه، واحد محاسبه و کنترل و رانش‌زای یونی.

منبع تغذیه این موتور می‌‌تواند هر منبع الکتریکی باشد، اما منابع خورشیدی و هسته‌ای انتخاب‌های اولیه و اصلی هستند. یک سیستم موتور الکتریکی خورشیدی از نور خورشید و سلول خورشیدی به‌عنوان مولد انرژی استفاده می‌کند. یک سیستم موتور یونی هسته‌ای از منبع گرمایی هسته‌ای به‌علاوه مولد الکتریکی استفاده می‌کند. واحد پردازش توان، توان الکتریکی تولیدشده توسط منبع تغذیه را به توان و انرژی مورد نیاز به هر جز رانش‌زای یونی منتقل می‌کند. این واحد، ولتاژ مورد نیاز را برای یون‌های آزادشده و تخلیه اتاقک رانش‌زا و همچنین جریان مورد نیاز برای کاتد، تأمین می‌کند. واحد مدیریت پیشرانه، پیشرانه‌ی جریان پیداکرده را از مخزن سوخت به محفظه رانش‌زا و همچنین الکترون خروجی از کاتد، کنترل می‌کند. سیستم کنترل عملکرد، سیستم اصلی را کنترل می‌کند و نمایش می‌دهد.

رانش‌زای یونی نیز از نیروی به‌وجود آمده و سوخت استفاده می‌کند و کار نهایی را برای به حرکت درآوردن انجام می‌دهد. در این نوع رانش‌زاها، سیال عامل که به‌عنوان سوخت به کار می‌رود ابتدا یونیزه می‌شود سپس با اعمال میدان الکتریکی شتاب می‌گیرد. عملکرد این رانش‌زا به این صورت است که ابتدا گاز عامل وارد محفظه می‌شود و از کنار آن الکترون هم به این محفظه پرتاب می‌شود. این رانش‌زاهای یونی از گازهای بی‌اثر برای سوخت استفاده می‌کنند تا از خطر انفجار مربوط‌به سوخت‌های شیمیایی جلوگیری شود. سوخت معمول، زنون است اما از گازهایی همچون کریپتون و آرگون نیز می‌توان استفاده کرد. توسط این بمباران الکترونی گازهای عامل یونیزه شده و دارای بار مثبت می‌شوند. این زنون‌های بار مثبت وقتی از محفظه خارج می‌شوند از یک شبکه‌ی میدان الکتریکی عبور می‌کنند که به‌دلیل جهت میدان، شتاب می‌گیرند.

کاربرد رانش‌زاهای یونی

• این رانش‌زاها را روی ماهواره‌ها نصب می‌کنند تا آن‌ها را روی مدار مورد نظر حفظ کند و هنگام کاهش ارتفاع با حرکت دادن ماهواره آن را به مدار اصلی برگرداند.
• برای سفرهای طولانی فضایی به مسافت‌های بسیار دور که نیاز به خروج آرام ولی پرانرژی سوخت وجود دارد می‌توان از این نوع رانش‌زاها استفاده کرد.
• در حال حاضر نیز ماهواره‌های کوچک را با موتور یونی به فضا می‌فرستند تا این فضاپیماها با رفتن به مسیر مداری ماهواره‌ها، پسماندهای فضایی را با خود بیاورد و هنگام باز ورود به جو بسوزند و نابود شوند.

موتور الکترومغناطیسی (EM Drive)

"EM Drive" یا رانشگر الکترومغناطیسی، نوع جدیدی از موتور راکت‌های فضایی است که اولین‌بار توسط دانشمند و مهندس برق انگلیسی تبار، راجر شایر (Roger Shawyer)  در سال ۱۹۹۹ ارائه شد. برخلاف موتورهای قدیمی، این موتور به هیچ سوختی برای پرتاب راکت نیاز ندارد (که در علم فیزیک این سوخت را جرم عکس‌العمل می‌نامند). ایده بدین گونه است که الکتریسیته تبدیل به امواج ماکروویو می‌شود و سپس فوتون‌های ماکروویو درون یک حفره‌ی فلزی به شکل مخروط ناقص شلیک می‌شود. فوتون‌ها وارد می‌شوند و به دیواره‌ها ضربه می‌زنند، بازتاب می‌شوند و باز هم ضربه‌ها تکرار می‌شوند. درنهایت در جهت سطح دایروی بزرگ مخروط نیروی پیشران ایجاد می‌شود که موجب شتاب گرفتن سطح کوچکتر مخروط در جهت مخالف می‌شود و حرکت می‌کند. چندین نفر EMDrive را آزمایش کرده‌اند و موفق به گرفتن نیروی پیش‌رانش از این موتور شده‌اند که در زیر به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• در سال ۲۰۰۱، شایر از دولت انگلستان ۴۵ هزار یورو بابت هزینه‌ی پژوهش دریافت کرد. آزمایش او ۰/۰۱۶ نیوتن نیرو ایجاد کرد و ۸۵۰ وات نیز توان ورودی لازم داشت، ولی هیچ سازمانی این آزمایش‌ را تأیید نکرد.
• در سال ۲۰۰۸، یانگ جوآن و تیمی از پژوهشگران چینی در دانشگاه پلی‌تکنیک نورث وسترن صحت تئوری مربوط‌به موتور حفره‌ای تشدیددار فرکانس رادیویی ( RF resonant cavity thruster) را بررسی کردند و درنهایت در سال ۲۰۱۰ مدل خود را ساختند و در طی سال‌های ۲۰۱۲ تا ۲۰۱۴ به تست این مدل مشغول بودند. نتایج این آزمایش‌ها مثبت بود و موفق به گرفتن  ۷۵۰ میلی‌نیوتن نیرو شدند که برای راه‌اندازی ۲۵۰۰ وات قدرت لازم بود.
• در ۲۰۱۴، پژوهشگران ناسا، نسخه‌ای از EMDrive را ساختند که داخل آن کاملا خلا بود و ادعا کردند که نیرویی از این موتور گرفته‌اند (در حد یک‌هزارم نیرویی که شایر به‌دست آورده بود) ولی هیچ‌گاه مقاله‌ای از این تیم در مجلات معتبر انتشار نیافت.
• در ۲۰۱۵، همان گروه ناسا یک مدل شیمیایی از رانشگر مهندس Guido Fetta را به‌نام Cannae Drive که به Q-Drive نیز  معروف است، مورد آزمایش قرار داد و نیروی خالص مثبت گزارش کرد. همزمان، یک گروه پژوهشی در دانشگاه تکنولوژی Dresden این رانشگر را آزمایش کرد و به‌طور مشابه به نیروی مثبت دست یافتند.
• در اوخر سال ۲۰۱۵ تیم "Eagleworks NASA" آزمایش دیگری ترتیب داد که درستی عملکرد EMDrive را تأیید و اثبات کرد. در این آزمایش خطاهایی که در تست‌های پیشین وجود داشت، برطرف شدند و به‌طور شگفت‌آوری این محرک موفق به ایجاد نیرو شد. اما با این وجود این تیم هنوز دست‌آوردهای خود را اعلان نکرده‌اند. گمان می‌شود که خطاهای پیش‌بینی‌نشده‌ی دیگری این نیرو را به وجود آورده‌اند.

بسیاری از دانشمندان انجمن علمی بین‌المللی بر این باورند که احتمال کار کردن موتور الکترومغناطیسی صفر است. آن‌ها می‌گویند که بر طبق قانون بقای مومنتم یا اندازه حرکت، برای رسیدن به مومنتم در یک جهت، سوخت باید در جهت مخالف خارج شود و از آنجایی که EMDrive یک سیستم بسته بدون هیچ‌گونه سوختی است، فهم ما از فیزیک را زیر سؤال می‌برد. برخلاف اخبار نقض شدن قوانین فیزیکی توسط این موتور، شایر معتقد است مفاهیم فیزیکی پایه‌ای که در تئوری این موتور دخالت دارد از نظریات نسبیت انیشتین پیروی می‌کند.

درواقع EMDrive قانون بقای مومنتم و انرژی را ارضا می‌کند. بااین‌حال حتی دانشمندانی که کار کردن این رانشگر را باور دارند، دلایل شایر مبنی بر چگونگی حرکت این رانشگر را قبول نمی‌کنند. براساس فیزیک کلاسیک، این کار غیرممکن است زیرا قانون پایستگی تکانه را نقض می‌کند. براساس این قانون، اگر نیروی خارجی بر سیستم اعمال نشود، تکانه یک سیستم ثابت است به همین دلیل در موشکهای سنتی باید از رانشگر استفاده کرد. پژوهشگران انگلیسی، آمریکایی و چینی طی دهه‌های گذشته به نمایش EMDrive پرداخته‌اند، اما نتایج آن‌ها به‌دلیل اینکه هنوز کسی از چگونگی کارکرد آن‌ها اطمینان ندارد، بحث‌ برانگیز باقی مانده‌اند.

اکنون برخی معتقدند که ناسا یک EMDrive ساخته است که در شرایط مشابه فضا کار می‌کند. مفهوم موتور EMDrive نسبتا ساده بود و با بازتاب ریزموج‌ها در یک ظرف دربسته، نیروی پرتاب را به فضاپیما ارائه می‌کند. انرژی خورشیدی به ارائه‌ی الکتریسیته برای تأمین نیروی این ریزموج‌ها می‌پردازد، به این معنی که نیازی به رانشگر نخواهد بود. پیامدهای این روش می‌تواند بسیار بزرگ باشد. برای مثال، ماهواره‌های کنونی می‌توانند نصف اندازه امروزی ساخته شودن و نیازی به حمل سوخت نداشته باشند. همچنین انسان‌ها نیز می‌توانند به مسافت‌های دورتر در فضا سفر و نیروی محرکه خود را در راه تولید کنند.

پیشرانش گرماهسته‌ای 

پیش‌ران‌های گرماهسته‌ی با هسته‌ی جامد که از هیدروژن مایع به‌عنوان پیش‌ران استفاده می‌کنند، می‌توانند به تکانه‌ی ویژه‌ای بین ۸۵۰ تا ۱۰۰۰ ثانیه دست پیدا کنند که دو برابر تکانه‌ی ویژه‌ی راکت‌های شیمیایی رایج است. در عین حال، مواد دیگری نظیر اکسیژن مایع و آمونیاک نیز به‌عنوان گزینه‌های دیگر جهت جایگزینی هیدروژن مایع پیشنهاد شده‌اند. همچنین، وزن پیش‌ران‌های گرماهسته‌ای موجود نسبت به نیروی پیش‌ران تولیدشده توسط آن‌ها زیاد است. برای مثال، در پیش‌ران‌های شیمیایی، نسبت نیروی پیش‌رانش تولیدی به وزن پیش‌ران ۷۰ به ۱ و برای پیش‌ران‌های گرماهسته‌ای این نسبت ۷ به ۱ است.

همان‌طور که می‌دانید، اکثر راکت‌های فضایی از چندین مرحله تشکیل شده‌اند. با تفاسیر بالا، راکت‌های شیمیایی برای استفاده در مرحله‌ی اول راکت‌ها و پرواز از سطح زمین مناسب‌تر هستند؛ اما پس از قرار گرفتن راکت در شرایط بی‌وزنی، کفه‌ی ترازو به نفع پیش‌ران‌های گرماهسته‌ای سنگینی خواهد کرد. به همین دلیل، این پیش‌ران‌ها بیشتر برای استفاده در مراحل ثانویه‌ی راکت‌ها مناسب خواهند بود. در موشک‌های با نیروی پیشرانش گرماهسته‌ای، از واکنش‌ اورانیوم یا دوتریوم برای گرم کردن هیدروژن مایع درون رآکتور استفاده می‌شود.

هیدروژن مایع بر اثر دمای بسیار بالای ناشی از واکنش هسته‌ای به گاز هیدروژن یونیزه‌شده (پلاسما) تبدیل می‌شود و سپس ازطریق نازل موشک به بیرون هدایت شده و رانش تولید می‌کند. در راکت‌های گرماهسته‌ای، یک رآکتور هسته‌ای وظیفه‌ی تولید گرما را بر عهده دارد؛ ماده‌ای مانند هیدروژن مایع نیز همزمان به‌عنوان ماده‌ی پیش‌ران و خنک‌کننده‌ی رآکتور عمل می‌کند. با شروع شکافت هسته‌ای و گرم شدن رآکتور، هیدروژن مایع (یا هر ماده‌ی دیگری که نقش خنک‌کننده و پیش‌ران را برعهده دارد) به رآکتور وارد می‌شود؛ پس از خنک شدن راکتور، هیدروژن مایع که پس از جذب حرارت تولیدشده در راکتور به حالت گاز درمی‌آید، با سرعت از نازل تحتانی موشک خارج می‌شود. همانند گازهای خارج‌شده از نازل خروجی راکت‌های شیمیایی، هیدروژن خارج‌شده از نازل موشک‌های گرماهسته‌ای نیز موجب پیش‌رانش موشک می‌شود. تاکنون چهار طرح برای پیش‌ران‌های گرماهسته‌ای ارائه‌ شده است. از میان طرح‌های ارائه‌شده، تنها پیش‌ران‌های هسته‌ای با هسته‌ی جامد به مرحله‌ی ساخت و آزمایش رسیده‌اند و باقی طرح‌ها مانند پیش‌ران‌های گرماهسته‌ای با هسته‌ی مایع و گازی صرفا در حد ایده باقی مانده‌اند و با چالش‌های نظری و عملی فراوانی روبه‌رو هستند.

پیشرانش پالس هسته‌ای

فرایند کلی کارکرد پیش‌رانش پالس هسته‌ای به‌حدی ساده‌ است که برخی دانشمندان از این ایده به‌عنوان حل کردن مشکلات علمی با چکش یاد می‌کنند. در انتهای جنگ جهانی دوم، مردم به چشمان خود دیدند که بمب‌های اتمی چه قدرت ویرانگری دارند؛ اما برخی از دانشمندان در اندیشه‌ی کنترل این قدرت عظیم و استفاده از آن برای برخی کاربردهای نوین بودند. یکی از این کاربردها استفاده از بمب‌های هسته‌ای برای ساخت سفینه‌های فضایی بود که امکان سفرهای بین‌سیاره‌ای را فراهم می‌کردند. در پیش‌رانش پالس هسته‌ای، سفینه‌ی فضایی تعداد زیادی بمب‌های هسته‌ای کوچک را با خود حمل می‌کند.

در قسمت تحتانی سفینه، صفحه‌ای مقاوم به‌نام صفحه‌ی فشار وجود خواهد داشت و این صفحه نیز دارای خروجی کوچکی برای رهاسازی بمب‌های کوچک خواهد بود. در فواصل زمانی مشخص، این بمب‌های کوچک از انتهای سفینه خارج و منهدم می‌شوند؛ در نتیجه‌ی انفجار، ماده‌ی پیشران به شکل پلاسما با سرعت بالایی به سمت صفحه‌ی فشار حرکت می‌کند و موجب حرکت سفینه به سمت جلو می‌شود. در دوره‌ی طراحی اوراین، دانشمندان با مشکلات مختلفی روبه‌رو می‌شدند؛ هرچند که برای هر مشکل راه‌چاره‌ای اندیشیده شد.

یکی از مشکلات اصلی مرتبط با اوراین، بازده پایین این کشتی‌های فضایی بود. به این دلیل که انفجارهای هسته‌ای خارج از بدنه‌ی اوراین و در محیطی باز انجام می‌شد؛ بخش قابل توجهی از انرژی تولید شده هدر می‌رفت و تنها کسری از آن صرف پیش‌رانش می‌شد. بنابراین ساخت چنین سفینه‌ای حتی در سبک‌ترین حالت ممکن هم بسیار گران‌قیمت خواهد بود. همچنین مشکل تشعشع‌ها و زباله‌های اتمی را هم نباید فراموش کرد. انفجارها در سطح زمین یا نزدیکی آن با بارش رادیواکتیو قابل‌توجهی همراه بود. برای حل این مشکل، پیشنهاد شده بود تا از راکت‌های حامل نظیر ساترن ۵ یا راکت‌هایی بزرگتر برای رساندن اوراین به ارتفاع اولیه استفاده شوند؛ اما محدودیت بودن وزنِ محموله‌ی این راکت‌ها با مزیت اصلی پیش‌رانش پالس هسته‌ای، یعنی حمل محموله‌های بزرگ در تناقض بود.

رمجت بوسارد

یک تکنولوژی آینده‌گرایانه‌ی دیگر رم‌جت بوسارد (Bussard ramjet) است. ایده‌ی این نوع فضاپیما را فیزیک‌دانی به نام رابرت بوسارد در سال ۱۹۶۰ مطرح کرد. این نوع رم‌جت از نیروی الکترومغناطیسی استفاده می‌کند تا در طول سفر، هیدروژن مورد نیازش را جمع‌آوری کند. سپس هیدروژن را برای همجوشی هسته‌ای به اندازه‌ی کافی فشرده می‌کند و در نتیجه‌ی آن نیروی محرکه‌ی لازم برای حرکت فضاپیما فراهم می‌شود. نویسندگان داستان‌های علمی تخیلی علاقه‌ی زیادی به تئوری رم‌جت بوسارد دارند چون سوخت‌ آن‌ها هیچ‌وقت تمام نمی‌شود و در حین حرکت آن را برداشت می‌کنند.

 در موشک همجوشی با استفاده از میدان مغناطیسی، سوخت هیدروژن آنقدر فشرده می‌شود تا همجوشی هسته‌ای رخ دهد. اما در رمجت یک قیف عظیم الکترومغناطیسی هیدروژن را از فضای بین‌ستاره‌ای جمع‌آوری و آن را به‌عنوان سوخت به رآکتور تزریق می‌کند. باتوجه‌به نبود محفظه‌ی سوخت و در نتیجه وزن پایین فضاپیما در این طرح، رمجت می‌تواند به سرعتی برابر ۴ درصد سرعت نور دست پیدا و به هر نقطه‌ای از کهکشان سفر کند.

پیشرانش همجوشی هسته‌ای

روش‌های عادی ایجاد سیستم پیشران مثل تکنولوژی‌های شیمیایی، خورشیدی-الکتریکی و هسته‌ای‌-حرارتی هیچ‌وقت نمی‌توانند به سرعت لازم برای سفرهای بین‌ستاره‌ای دست یابند. اما روش‌های دیگری هم برای تأمین انرژی هست که ناسا می‌تواند روی آن‌ها کار کند که از میان آن‌ها می‌توانیم به سیستم پیشران هم‌جوشی هسته‌ای اشاره کنیم. گداخت هسته‌ای دقیقا همان اتفاقی است که در خورشید رخ می‌دهد و انرژی آن را فراهم می‌کند. گداخت هسته‌ای عملی برعکس شکافت هسته‌ای است.

در شکافت هسته‌ای با شکاندن اتم‌های سنگین همچون اورانیوم و پلوتونیوم به اتم‌های سبک‌تر مانند باریم وکریپتون، به حجم بالایی از انرژی دست پیدا می‌کنیم. اما در گداخت هسته‌ای کاری کاملا برعکس انجام می‌دهیم و با داغ کردن اتم‌های گازی کاری می‌کنیم که اتم‌های سبک مثل ایزوتوپ‌های تریتیوم و دوتریوم، از هم بپاشند و تبدیل به الکترون و یون شوند. سپس بر اثر افزایش دما، یون‌ها بر نیروی دافعه بین خود غلبه می‌کنند و با یکدیگر همجوش می‌شوند یا به عبارتی باهم ترکیب و به یک اتم سنگین‌تر همچون هلیوم تبدیل می‌شوند.

این پروژه باتوجه‌به تکنولوژی آن زمان از خیلی جهات غیر عملی ارزیابی شد. بسیاری از دلایل غیر عملی بودن این پروژه هنوز هم صادق هستند. برای مثال هلیوم ۳ روی زمین بسیار کمیاب است و باید از ماه استخراج شود. به‌علاوه، باتوجه‌به تکنولوژی فعلی، انرژی‌ که برای روشن کردن رآکتور همجوشی نیاز است، از انرژی تولیدشده توسط آن بیشتر است. هرچند دانشمندان در آزمایش‌های جدید روی زمین به حالتی که انرژی تولیدی و مصرفی رآکتور برابر باشد دست پیدا کرده‌اند، اما هنوز راه زیادی تا استفاده از رآکتور همجوشی در سفرهای بین ستاره‌ای وجود دارد.

شرکت پرینستون ستلایت سیستمز (Princeton Satellite Systems ) که توسط ناسا تأسیس شده است، ساخت راکت‌هایی با بهره بردن از راکتورهای هم‌جوشی هسته‌ای را پیشنهاد داده است. به‌گفته‌ی مایکل پالوشِک، رئیس شرکت پرینستون ستلایت سیستمز، این تکنولوژی امکان انجام مأموریت‌های جدید و هیجان‌انگیز علمی را فراهم می‌کند که با وجود تکنولوژی‌های امروزی بسیار پرهزینه و دشوارند. سیستم‌های شرکت پرینستون از نوعی انرژی هسته‌ای بهره می‌برند که از گرم کردن ترکیب دوتریوم و هلیم ۳ به همراه امواج رادیویی با فرکانس کم به دست می‌آید. درحالی‌که ساخت این سیستم برای پروژه‌های بزرگ‌تر بسیار پرهزینه است، اما برای ساخت راکت‌های کوچک، تنها حدود ۲۰ میلیون دلار هزینه در بر خواهد داشت. این راکت‌های هم‌جوشی هسته‌ای، ۱.۵ متر قطر و بین ۴ تا ۸ متر طول خواهند داشت.

موشک‌های پادماده

پادماده، ماده‌ای است که بار الکتریکی آن معکوس می‌شود. ضدالکترون‌ها که پوزیترون، نامیده می‌شوند، شبیه یک الکترونند اما با بار مثبت. ضدپروتون‌ها شبیه به پروتون‌ها هستند اما با بار منفی. پوزیترون‌ها، ضدپروتون‌ها و ضدذره‌های دیگر را معمولا می‌توان در آزمایشگاه شتاب‌دهنده‌ی ذرات، مانند سرن اروپا ایجاد کرد و حتی می‌توان آن‌ها را برای روزها یا هفته‌ها ذخیره کرد. همچنین ضدماده ضد نیروی جاذبه نیست. نظریه‌ای که در حال حاضر در این زمینه وجود دارد این است که گرانش همان‌طور که در مورد ماده عادی رفتار می‌کند در رابطه با ضدماده هم همان گونه رفتار می‌کند.

البته این نظریه به‌صورت تجربی تأیید نشده است. به‌طور خلاصه، موتور پادماده با برخورد دادن هیدروژن و پادهیدروژن کار می‌کند. واکنش بین این دو ذره انرژی‌ برابر با بمب اتمی و همچنین بارشی از ذرات با نام پیون ومیون ایجاد می‌کند. این ذرات که سرعتی برابر با یک سوم سرعت نور دارند، ازطریق نازل الکترومغناطیسی به بیرون هدایت می‌شوند تا رانش ایجاد کنند. مزیت بزرگ این نوع موشک‌ها این است که بخش بزرگی از ماده در آن به انرژی تبدیل می‌شود و بنابراین موشک‌های پادماده چگالی انرژی بسیار بالاتری نسبت به دیگر انواع موشک دارند. 

بادبان خورشیدی

بادبان خورشیدی که با نام‌های دیگری نظیر بادبان نوری و بادبان فوتونی نیز شناخته می‌شود، گونه‌ای از نیروی پیشرانش فضاپیما است که برای حرکت، از نوری که توسط خورشید به آینه‌های بزرگ فضاپیما تابیده می‌شوند، استفاده می‌کند. یک قایق بادبانی را در نظر بگیرید. این قایق، نیروی پیشران خود را به‌وسیله‌ی باد تأمین می‌کند؛ یعنی به‌علت برخورد جریان هوا با سرعت بالا به بادبان‌ها، نیروی پیشران ایجاد می‌شود و قایق حرکت می‌کند. بادبان نوری نیز دقیقاً به همین شکل عمل می‌کند با این تفاوت که نور تابیده شده به آینه‌هایی که همچون بادبان قایق هستند، نقش همان جریان هوا را ایفا می‌کند و باعث به حرکت درآمدن فضاپیما می‌شود.

به‌جای نور خورشید، می‌توان از پرتوهای پرانرژی لیزر نیز برای تولید نیرویی به مراتب قدرتمندتر استفاده کرد. این پرتوها در مقایسه با پرتوهای خورشید، دارای انرژی بیشتری هستند و نیروی پیشران بیشتری را ایجاد می‌کنند و همین موضوع باعث می‌شود که فضاپیما با سرعت بیشتری حرکت کند. دانشمندان می‌خواهند طی ماموریتی با کمک سفینه‌ای فضایی که دارای بادبان خورشیدی است در طول سفری ۲۰ ساله به آلفا قنطورس و طی ۶۹ سال به نورانی‌ترین ستاره به نام شباهنگ بروند. اگر شما در حال فرستادن یک نانوفضاپیما هستید که انرژی آن از فوتون‌هایی تأمین می‌شود که در میان کهکشان قرار گرفته‌اند و این فوتون‌ها در کسری از سرعت نور و نه کمتر حرکت می‌کنند، بهتر است ایده‌ی خوبی درباره چگونه آهسته کردن این فضاپیما زمانی‌که به مقصد نهایی خود می‌رسد، داشته باشید. همه‌ی ما می‌دانیم که یک فوتون، هیچ وزنی ندارد؛ پس چگونه می‌تواند یک بادبان نوری را به سمت جلو حرکت دهد؟ اصلاً چگونه ممکن است که یک چیز بی‌وزن، تکانه را منتقل کند؟ برای دریافت پاسخ این سؤال به مطلب بادبان نوری چیست و چگونه کار می‌کند، مراجع کنید.

ماشین وارپ

ماشین وارپ یا موتور وراپ (Warp drive)، می‌تواند یک سفینه‌ی فضایی به‌شکل زمین فوتبال را با سرعتی بیشتر از سرعت نور منتقل کند. تکنولوژی ماشین وارپ، نوعی تکنولوژی است که سرعت حرکتش بیشتر از نور، است. یک پیچ و تاب‌دهنده‌ی فضا یا ماشین وارپ بر پایه‌ی این اصل کار می‌کند که شما می‌توانید در هر سرعتی فضا را منبسط و منقبض کنید. وایپ درایو، اولین‌بار به‌وسیله‌ی میگوئل آلکوبیر فیزیکدان مکزیکی در سال ۱۹۹۴ پیشنهاد شد. ماشین وارپ توپولوژی فضا را تغییر نمی‌دهد و به ابرفضا وارد نمی‌شود، این ماشین فضای مقابل شما را منقبض می‌کند و فضای پشت سر شما را گسترش می‌دهد.

استوانه‌ی اونیل؛ پایه‌گذاری تمدن انسانی در فضا

شاید نخستین جایگاهی که بتوانیم به آن نگاهی بیاندازیم مدار زمین باشد. جایی که تجربه‌ای طولانی برای اقامت در آن داریم. از اولین روزهای عصر فضا، ما پایگاه‌های کوچکی در مدار زمین ساختیم و درنهایت، اکنون به پروژه‌ی ایستگاه بین‌المللی فضایی رسیده‌ایم. آزمایشگاهی مداری که تنها ۳۷۰ کیلومتر از سطح زمین فاصله دارد و میزبان چند فضانورد است که طولانی‌ترین مدت اقامتشان در این ایستگاه به یک سال می‌رسد. این ایستگاه در شرایط فعلی، عمری محدود دارد و برای تأمین مواد لازم برای بقای خود و دفع ضایعاتش، وابسته به زمین است.

اگر قرار باشد روزی بخشی از مردم به مدار زمین مهاجرت کنند به فکر ایستگاه نباشید؛ ما باید شهرهایی در مدار زمین بسازیم. ایده ساخت چنین شهرک‌هایی باید فراتر از ساختار ایستگاه‌ها، حتی هتل‌های فضایی باشد که همین الان درباره‌اش بحث می‌شود. یکی از نیازهای چنین ساختاری، احتمالا تأمین گرانش مصنوعی آن است. ایستگاه‌های که کمک می‌کنند کمی از تاثیرات عدم حضور گرانش کاسته شود. اما در بهترین شرایط، باز همچنین سازه‌ی مستقلی نمی‌تواند از تعدا بالایی از جمعیت پشتیبانی کند.

برای اینکه افراد زیادی از مردم را برای زندگی در چنین ساختاری جای دهیم، به‌طوری که هم بخشی از منابع را تأمین کنیم و هم از زمین به‌عنوان نوعی حامی حیات بهره ببریم، ایده‌ای وجود دارد که آرتورسی کلارک، ایده‌پرداز و نویسنده‌ی تخیلی برجسته و آینده‌نگر بزرگ دوران ما، در آخرین قسمت از مجموعه اودیسه خود به نام «۳۰۰۱: اودیسه نهایی» ترسیمش کرده است. به جهانی فکر کنید که در آن، ما توانسته‌ایم در آن آسانسورهای فضاییبسازیم. پایه‌های اصلی این آسانسورها، در نقاط مختلف روی استوای زمین قرار دارند، و در قالب برج‌هایی عظیم تا مدار زمین ثابت، ادامه یافته‌اند.

این آسانسورها در مدار کلارک یا زمین ثابت، به‌جای اتصال به پایگاهی کوچک، به بخشی از یک سازه‌ی عظیم وصل می‌شوند که به شکل ابرحلقه‌ای غول‌آسا زمین را دربر گرفته است. در طبقات بی‌شمار این برج‌ها، کارخانه‌های تولید غذا و انرژی و بازیافت و در طبقات متعدد حلقه مصنوعی زمین، زیستگاه کنترل شده‌ای برای انسان‌های آینده قرار دارد. آن‌ها در حالی نزدیک زمین فرسوده هستند، که به حیاتشان در فضا ادامه می‌دهند و همزمان از منابع زمین و منابع فضایی به‌خصوص منابع سیارک‌ها و سیاره‌ها و اقمار استفاده می‌کنند. 

جرارد کیچن اونیل (Gerard Kitchen ONeill)، فیزیکدان و فعال در زمینه هوافضا بود. اونیل به‌عنوان عضوی از هیئت علمی دانشگاه پرینستون، وسیله‌ای را به نام حلقه‌ی ذخیره‌سازی ذره برای آزمایش‌های فیزیکی با انرژی بالا، اختراع کرد. بعدها، او پرتاب‌کننده‌ی مغناطیسی را که نامش محرک جرم بود، اختراع کرد. در سال ۱۹۷۰، طرحی را برای ساختن شهرک‌های انسانی در فضا که شامل طراحی محل سکونت نیز می‌شد و به سیلندر اونیل معروف است، ارائه داد. وی مؤسسه‌ی مطالعات فضایی را تأسیس کرد. این مؤسسه بودجه‌ی خود را به پژوهش درباره ساخت لوازم فضایی و مهاجرت به فضا اختصاص داده بود. جرارد اونیل روزگاری به برنامه‌ی فضایی آپولو علاقمند بود و حتی به‌عنوان فضانورد برای مشارکت در این پروژه نیز درخواست داده بود. 

گرچه او به این هدف دست نیافت اما از پژوهش در علوم فضایی دست بر نداشت. او در سمیناری که در سال ۱۹۶۹ در دانشگاه برگزار کرد بذر اولیه‌ی ایده‌ی هدف از سفرهای فضایی را در کلاس با دانشجویانش طرح کرد و پرسید: آیا سطح یک سیاره به راستی بهترین گزینه برای یک تمدن با تکنولوژی بسط‌یابنده است؟ اگر سطح سیاره‌های جایگزین زمین؛ گزینه مناسبی برای انتقال تمدن زمینی نباشد؛ پس کجا بایدکلونی  انسانی را پایه‌گذاری کرد؟ در یک سازه‌ی مصنوعی عظیم؛ چگونه و به چه‌صورت می‌توان شرایط زندگی تمدن بشری را در چنین سازه‌ای فراهم کرد؟  آسانسور فضایی وسیله‌ای خیالی است که برای انتقال ماده از سطح یک جرم آسمانی به فضا طراحی شده‌ است. برای این وسیله طرح‌های بسیاری تصور شده است که همه‌ی آن‌ها شامل مسافرت به فضا ازطریق حرکت در امتداد ساختاری ثابت به‌ جای استفاده از موشک‌های فضایی است.

طرح کلی این وسیله اغلب به سازه‌ای مربوط می‌شود که از روی سطح زمین، در نزدیکی یا روی استوا، تا مدار پیرامون زمین و فضای بی‌وزنی امتداد داشته باشد. ایده‌ی آسانسور فضایی نخستین بار توسط کنستانتین تسیولکوفسکی در سال ۱۸۹۵ مطرح شد، زمانی‌که او صحبت از ماشینی تخیلی به اسم «برج تسیولکوفسکی» کرد که از سطح زمین تا مدار زمین امتداد داشت. ایده‌هایی که اخیرا درباره این طرح مطرح می‌شود بیشتر بر وجود سازه‌ای دارای قابلیت انبساط (برای نمونه یک ریسمان دارای قابلیت انعطاف) تاکید می‌شود که از مدار زمین تا سطح آن کشیده شده باشد. این سازه، به همان شکلی که تارهای یک گیتار کشیده شده‌اند و محکم‌اند، بین زمین و فضا امتداد پیدا می‌کند. به آسانسور فضایی گاهی اسامی دیگری مانند پل فضایی، بالابر فضایی، نربان فضایی، قلاب آسمان، برج مداری و آسانسور مداری نیز نسبت داده می‌شود. جرارد اونیل در سال ۱۹۷۰ با نوشتن مقاله‌ای با عنوان کلونی انسانی در فضا نتایج پژوهش خود را منتشر کرد.

اگرچه چند سالی طول کشید تا مقاله او در یک ژورنال تخصصی منتشر شود. او سه طرح پایه‌ای معرفی کرد که به جزیره معروف شدند. جزیره‌ی ۱ شامل یک گوی چرخان با قطر ۵۱۲ متر بود که مردم در ناحیه‌ی استوایی آن زندگی کنند؛ جایی که نیروی حاصل از چرخش کره، گرانش زمین را شبیه‌سازی کند. جزیره‌ی ۲ با قطر ۱۶۰۰ متر دوبرابر جزیره‌ی ۱ است؛ چیزی که امروزه به سیلندر اونیل مشهور است. اما جزیره‌ی ۳، دو سیلندر بزرگ با قطر هر کدام ۸ کیلومتر و طول ۳۲ کیلومتر است. برای شبیه‌سازی گرانش زمین این سیلندر باید ۲۸ بار در ساعت حول محور خود بچرخد. 

داخل سیلندر نیز هوایی با، نصف فشار هوای دریای آزاد بر سطح زمین پر شده است. سازگاری با این شرایط در آغاز برای ساکنان این خانه‌ی جدید بسیار سخت خواهد بود اما همه به تدریج به آن عادت خواهند کرد. دلیل تنظیم فشار داخل سیلندر با این فشار هوا این است که در ضخامت جداره‌ی سیلندر با این روش کاهش می‌یابد. همچنین این میزان هوا برای محافظت ساکنان سیلندر از تشعشعات کیهانی کافی است. نور لازم سیلندر از انعکاس نور بیرون توسط آینه‌های بزرگ تأمین و شب و روز نیز با تنظیم آینه‌ها به‌صورت مصنوعی شبیه‌سازی می‌شود.

پیش از هر چیز فراموش نکنیم سیلندر اونیل قرار نیست مانند ایستگاه فضایی بین‌المللی به دور زمین در گردش باشد. جو رقیق اطراف زمین؛ حرکت و موقعیت سیلندر را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد و برای تصحیح موقعیت سیلندر باید انرژی صرف کرد. پایدار‌ترین نقاط برای استقرار این خانه‌ی جدید انسان جایی است که از دید اونیل نقاط لاگرانژ نامیده می‌شود. L۴ و L۵ در مدار ماه به دور زمین دقیقا جایی است که می‌توان تمدن جدید انسانی را در آن پایه‌گذاری کرد. مسئله‌ی مهم در طرح اونیل؛ تأمین ماده‌ی مورد نیاز برای بنای این سازه‌ی عظیم در فضا بود. پرسش اینجا است این حجم عظیم از ماده چگونه می‌تواند به فضا منتقل شود؟ اونیل پیشنهاد کرد که این ماده‌ی خام را می‌توان از ماه به‌دست آورد. به نظر اونیل به‌دلیل نیروی گرانش پایین ماه (در مقایسه با زمین) می‌توان ابتدا در ماه تاسیساتی به راه انداخت و از آنجا مواد خام اولیه را به L۴ و L۵ فرستاد. اونیل حتی در پایان دهه‌ی ۷۰ میلادی پروتوتایپ اولیه این طرح را نیز توسعه داد و معرفی کرد. او حتی قصد داشت طرح خود را به‌گونه‌ای توسعه دهد که برای انتقال ماده به فضا نیازی به صرف هزینه‌های بالا برای ساخت موشک نباشد.

اونیل در سال ۱۹۹۲ درگذشت؛ بدون اینکه پژوهش‌های ایده‌های بلندپروازانه‌اش را به چشم ببیند. سیلندر اونیل طرحی است که برای آیندگان نوشته شده است و لااقل نیاز بشر امروز نیست. انسان امروز به‌رغم آنکه با تمام قوا به نابودی منابع زمین مشغول است اما هرگز این نیاز را حس نکرده است که باید به‌زودی به فکر ترک زمین و پایه‌گذاری یک خانه جدید در فضا باشد. شاید آنچه که فیزیکدان اونیل مطرح کرده بود و به نظر ایده‌ای فانتزی می‌رسید روزی نیاز اساسی بشری باشد و آیندگان مجبور شوند، طرح او را از صندوقچه‌ی تاریخ بیرون بکشند و با جدیت آن را توسعه دهند و اجرایی کنند. ایده‌ی فوق‌العاده درخشانی که متاسفانه در چشم انداز کوتاه‌مدت نمی‌گنجد.

تمدن نوع یک

میچیوکاکو در کتاب جهان‌های موازی از ۴ نوع تمدن صحبت می‌کند. گاهی اوقات دانشمندان برای به تصویر کشیدن فناوری‌های آینده، تمدن‌های هزاران تا میلیون‌ها سال پس از ما را براساس مصرف انرژی و قوانین ترمودینامیک تقسیم‌بندی می‌کنند. فیزیکدانان برای یافتن نشانه‌هایی از حیات هوشمند، به‌دنبال مردان سبز رنگ نیستند، بلکه در جستجوی تمدن‌هایی با انرژی‌های خروجی نوع ۱، ۲ و ۳ هستند. این طبقه‌بندی در دهه‌ی ۱۹۶۰ به‌وسیله‌ی فیزیکدان روسی، نیکولای کارداشف با طبقه‌بندی علایم رادیویی تمدن‌های ممکن ارائه شد.

گذار از تمدن نوع صفر به نوع یک بسیار خطرناک است. زیرا ما هنوز وحشیگری ناشی از دوره‌ی جنگل را با خود همراه داریم. از برخی جهات پیشرفت تمدن ما در حقیقت مسابقه با زمان است. از یک طرف حرکت به‌سوی تمدن نوع یک ممکن است به ما نوید دوره‌ای بی‌مانند از شکوفایی و صلح را بدهد. از طرف دیگر، نیروهای آنتروپی ممکن است منجر به نابودی ما شود. شاید در فضا تمدن‌های پیشرفته فراوانی وجود داشته باشد اما آن‌ها علاقه کمی به جامعه ابتدایی نوع ۰٫۷ ما نشان می‌دهند. شاید آن‌ها به‌دلیل جنگ و دستیابی به تمدن نوع یک از بین رفته و مرده‌اند. به‌طور کلی تمدن نوع یک، تمدنی است که از انرژی ستاره‌ای استفاده می‌کند. مصرف انرژی این نوع تمدن را می‌توان به دقت اندازه‌گیری کرد.

آن‌ها قادر هستند انرژی دریافتی از ستاره‌ی خود را، یعنی ۱۶^۱۰ وات، مورد استفاده قرار دهند. با استفاده از این انرژی ستاره‌ای احتمالا قادر هستند وضعیت آب‌و‌هوا را کنترل کنند، بهبود ببخشند، مسیر حرکت توفان‌ها را تغییر دهند یا شهرهایی را روی اقیانوس بنا کنند. در آینده با کاهش هزینه‌های سفر فضایی ممکن است روزی شاهد ساخت مجتمع‌های فضایی روی سطح مریخ باشیم. در این زمان برخی دانشمندان مکانیزم‌های مبتکرانه‌ای را پیشنهاد کرده‌اند تا مریخ را هرچه بیشتر به زمین شبیه سازند. مثلا ازطریق منحرف کردن یک دنباله‌دار و تبخیر شدن آن در اتمسفر مریخ، می‌توان به جو مریخ آب اضافه کرد. برخی دیگر طرحی را پیشنهاد کرده‌اند که در آن گاز متان را به اتمسفر مریخ تزریق می‌شود تا یک اثر گلخانه‌ای مصنوعی روی سطح سیاره‌ی سرخ ایجاد کنند.

به این ترتیب دما بالا می‌رود و لایه‌ی یخی زیر سطح مریخ آب می‌شود و برای اولین‌بار پس از میلیاردها سال دریاچه ها پرآب و بر سطح آن آب جاری می‌شود. برخی دیگر تدابیر شدیدتر و خطرناکتری را اندیشیده‌اند، مثلانفجار یک کلاهک هسته‌ای (پیشنهاد ایلان ماسک) زیر سطح یخ برای آب کردن آن، که می‌تواند خطراتی را برای ساکنین آینده مجتمع‌های فضایی ایجاد کند. به احتمال زیاد تمدن نوع یک، ساخت مجتمع‌های فضایی را در اولویت خود قرار خواهد داد. اما برای مأموریت‌های دوردست بین‌سیاره‌ای، تهیه یک موتور خورشیدی یا یونی احتمالا شکل جدیدی از نیروی محرکه برای سفر بین ستارگان خواهد بود.

سرانجام تمدن نوع یک ممکن است ردیاب‌های آزمایشگاهی را به ستارگان نزدیک بفرستد، اگر بخواهد به فواصل دورتر در حدود صدها سال نوری دست یابند، مجبور خواهند بود شکل‌های دیگری از نیروی محرکه را بیابند. یک راه‌حل می‌تواند ساخت یک رم‌جت هسته‌ای باشد، موشکی که هیدروژن را از فضای بین‌ستاره‌ای استخراج کند و با همجوشی هسته‌ای از آن انرژی گیرد. به این ترتیب مقدار نامحدودی انرژی در طول فرایند آزاد می‌شود. در بهترین حالت این فناوری در یک قرن آینده قابل دسترسی است.

تمدن نوع دو

تمدن نوع دو، انرژی سیاره‌ای را به‌طور کامل مصرف می‌کند و انرژی ستاره کاملی را، تقریبا در حدود ۲۶^۱۰ وات، به کنترل خود در آورده است. آن‌ها قادر هستند تمام انرژی خارج‌شده از ستاره‌ی خود را مصرف کنند. همچنین ممکن است بتوانند با تحت کنترل در آوردن شعله‌های خورشیدی، ستارگان دیگر را نیز مشتعل کنند. تمدن نوع دو که قادر به برداشت انرژی یک ستاره‌ی کامل است، باید شبیه اتحادیه سیارات پیشتازان فضا باشد، البته بدون ماشین وارپ. آن‌ها بخش کوچکی از کهکشان راه‌شیری را تحت تسلط خود در می‌آورند و می‌توانند ستارگان را شعله‌ور سازند. به این ترتیب در وضعیت تمدن نوع دو قرار می‌گیرند. 

فریمن دیسون اینگونه تصور کرده است که تمدن نوع دو برای استفاده کامل انرژی خروجی خورشید، می‌تواند کره‌ای عظیم به دور خورشید بسازد تا پرتوهای آن را به‌طور کامل جذب کند. به‌عنوان مثال این تمدن ممکن است سیاره‌ای در ابعاد مشتری بسازد و جرم آن را در کره‌ای دور خورشید توزیع کند. براساس قانون دوم ترمودینامیک، کره درنهایت گرم می‌شود و از خود، تابش فروسرخ معینی گسیل خواهد کرد که در فضا قابل رویت است. جان جاگاکو، از انیستیوی پژوهش‌های تمدن در ژاپن، و همکارانش آسمان‌ها را تا فاصله‌ی ۸۰ سال نوری جست‌وجو کرده‌اند تا چنین تمدن‌هایی را بیابند و تاکنون هیچ شاهدی دلیل بر وجود این تابش‌های فروسرخ نیافته‌اند.

تمدن نوع دو، ممکن است برخی از سیارات منظومه‌ی شمسی خود را تحت تسلط در بیاورد و حتی سفرهای بین‌ستاره‌ای را شروع کرده باشد. به‌دلیل منابع گسترده‌ای که در دسترس تمدن نوع دو قرار دارد، احتمال دارد که آن‌ها بتوانند شکل‌های عجیبی از نیروی محرکه را مثل پیشرانه‌ی ضدماده-ماده برای سفینه‌های فضایی خود تهیه کنند تا سفرهای نزدیک به سرعت نور را امکان‌پذیر سازند. در اصل این شکل از انرژی بازده ۱۰۰ درصد دارد. این نیز از نظر آزمایشگاهی امکان‌پذیر است ولی برای تمدن نوع یک بسیار پرهزینه و گران‌قیمت است.

 ما تنها می‌توانیم در مورد چگونگی عملکرد تمدن نوع دو خیال‌پردازی کنیم. بااین‌حال هزاران سال زمان لازم است تا بتوانیم اختلافات موجود بر سر دارایی‌ها، منابع و انرژی را طبقه‌بندی کنیم. تمدن نوع دو احتمالا جاودانه است. به احتمال زیاد هیچ چیز شناخته‌شده‌ای از نظر علم نمی‌تواند چنین تمدنی را از بین ببرد، مگر با حماقت خود ساکنین آن. شهاب‌سنگ‌ها و دنباله‌دارها را می‌توان منحرف کرد، عصر یخبندان را می‌توان با تغییر الگوهای آب و هوایی به تعویق انداخت و حتی تهدید ناشی از یک انفجار ابرنواختری نزدیک را می‌توان تنها ازطریق ترک سیاره و منتقل کردن تمدن از سر راه برداشت.

تمدن نوع سه

تمدن نوع سه، انرژی کامل منظومه‌ی شمسی را به اتمام می‌رساند و بخش‌های بزرگی از کهکشان را تحت کنترل خود در می‌آورد. چنین تمدنی قادر است انرژی ۱۰ میلیارد ستاره، یعنی در حدود ۳۶^۱۰ وات را مورد استفاده قرار دهد. زمانی‌که جامعه به تمدن نوع سوم دست می‌یابد، به انرژی‌های خارق‌العاده‌ای می‌اندیشد که در آن فضا و زمان، ناپایدار می‌شوند. می‌دانید در انرژی پلانک اثرات کوانتمی حاکم هستند و فضا-زمان پر از حباب‌ها و کرمچاله‌های کوچک است. به‌دلیل اینکه ما از دیدگاه تمدن نوع ۰٫۷ به مسئله انرژی می‌نگریم، در حال حاضر انرژی پلانک بسیار فراتر از دسترس ما است.

در حالی‌که تمدن نوع سه، به انرژی‌هایی دسترسی پیدا می‌کنند که ۱۰ میلیارد برابر انرژی‌هایی هستند که امروزه روی کره‌ی زمین یافت می‌شوند. دانشمندان تلاش‌های جدیدی انجام داده‌اند تا بتوانند تابش‌های رادیویی ناشی از تمدن نوع سه را در کهکشان ما آشکار کنند. تلسکوپ بزرگ رادیویی آرسیبو در پورتوریکو بخش اعظم کهکشان را به‌دنبال تابش‌های رادیویی با فرکانس ۱/۴۲ گیگاهرتز، یعنی نزدیک به خط تابش گاز هیدروژن، پوشش داده است. هیچگونه مدرکی دال بر وجود تابش‌های رادیویی در باند انرژی ۱۸^۱۰ تا ۳۰^۱۰ وات ( یعنی از تمدن‌های نوع ۱٫۲ تا ۱۱٫۴ ) از هیچ تمدنی یافت نشد. بااین‌حال این مسئله احتمال وجود تمدن‌هایی مثل تمدن نوع ۱۱٫۵ و فراتر از آن را منتفی نمی‌سازد. همچنین احتمال وجود دیگر شکل‌های ارتباطی نیز منتفی نیست.

به‌عنوان مثال ممکن است تمدنی پیشرفته به‌جای استفاده از امواح رادیویی، سیگنال‌ها را با استفاده از لیزر منتقل کند یا در صورت استفاده از امواج رادیویی، ممکن است از فرکانس‌هایی غیر از ۱٫۴۲ گیگا هرتز استفاده کنند. مثلا ممکن است سیگنال‌ها را در پهنای فرکانس‌های زیاد بفرستد و سپس در مقصد آن‌ها را مجددا بر هم سوار کند. با استفاده از این روش، برخورد با یک ستاره در عبور یا طوفان کیهانی، کل پیغام را مختل نمی‌سازد. این پیغام گسترده، تنها از حروف شکسته و نامفهوم تشکیل شده است.یکی از مهم‌ترین نگرانی‌های این تمدن، راه‌اندازی سیستم مخابراتی و ارتباطی است که بتواند کل کهکشان را به هم ارتباط دهد. این مسئله کاملا به اینکه انسان‌های ساکن در یک جامعه دارای تمدن نوع سه به‌گونه‌ای (مثلا ازطریق کرمچاله) بتوانند به فناوری سریع‌تر از سرعت نور دست یابند، وابسته است. اگر فرض کنیم به این فناوری دست نیابند، آنگاه به‌شدت از رشد بازخواهند ماند. فیزیکدانی به نام فریمن دیسون، نتیجه می‌گیرد چنین جامعه‌ای احتمالا در جهان کارول زندگی می‌کنند؛ که از نام لوئیس کارول گرفته شده است. دیسون می‌گوید:

در گذشته جوامع انسانی از قبایل کوچکی تشکیل می‌شدند که در آن‌ها فضا مطلق و زمان نسبی بود. یعنی برقراری ارتباط بین قبایل پراکنده غیرممکن بود و از زمان تولد، انسان‌ها می‌توانستند در نزدیکی محل زندگی خود فعالیت کنند. قبایل مختلف به‌واسطه‌ی وسعت فضای مطلق از هم جدا می‌شدند.

با ظهور انقلاب صنعتی، انسان وارد دنیای نیوتونی شد. در چنین دنیایی مفهوم زمان و فضا مطلق شدند. سرانجام انسان با اختراع چرخ و کشتی توانست ارتباط بین قبایل پراکنده را در کشورهای مختلف امکان‌پذیر سازد. در قرن بیستم، ما به جهان اینشتین وارد شدیم. در جهان اینشتین فضا و زمان هردو نسبی هستند. به این ترتیب تلگراف، تلفن، رادیو و تلویزیون را اختراع کردیم که در نتیجه‌ ارتباطات آنی به‌وجود آمد. یک تمدن نوع سه ممکن است یک‌بار دیگر به وضعیت جهان کارول بازگردد؛ مجتمع‌های فضایی که با فواصل گسترده‌ی بین‌ستاره‌ای از هم جدا شده است به دلایل محدودیت سرعت نور قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر نیستند.

برای جلوگیری از قطع شدن ارتباط این جهان‌های کارول، شاید لازم باشد تمدنی از نوع سه کرمچاله‌هایی بسازد و به این ترتیب ارتباطات سریع‌تر از نور را در سطوح زیر اتمی امکان‌پذیر سازد. تمدن نوع سه، انرژی میلیاردها سیستم ستاره‌ای را برداشت می‌کند، می‌تواند ۱۰ میلیارد برابر خروجی تمدن نوع دو را مورد استفاده قرار دهد، که به نوبه‌ی خود ۱۰ میلیارد برابر خروجی تمدن نوع یک را مورد استفاده قرار می‌دهد. اگرچه فاصله‌ی بین این تمدن‌ها بسیار زیاد است، ولی زمان لازم برای رسیدن به تمدن نوع سه قابل تخمین و اندازه‌گیری است.

تمدن نوع چهار

میچیوکاکو می‌گوید هنگامی که در شهر لندن سخنرانی می‌کردم، پسر بچه‌ای ده ساله نزد من آمد و اصرار داشت که تمدن نوع چهار باید وجود داشته باشد. وقتی که به او یادآوری کردم که سیارات، ستارگان، و کهکشان‌ها تنها پایگاه‌های موجود هستند که شکل‌گیری حیات هوشمند را امکان‌پذیر می‌سازند، او ادعا کرد که تمدن نوع چهار می‌تواند از قدرات پیوستگی استفاده کند؛ دریافتم که او درست می‌گوید.

در صورت وجود چنین نوع از تمدنی در آینده‌های بسیار دور، منبع انرژی آن نیز می‌تواند فراکهکشانی باشد؛ مثل انرژی تاریک که ۷۳ درصد محتویات ماده-انرژی جهان ما را تشکیل می‌دهد. اگرچه این انرژی به‌طور بالقوه ذخیره‌ای هنگفت و تاکنون بزرگ‌ترین منبع انرژی جهان محسوب می‌شود، بااین‌حال این میدان ضدگرانش در تمام فضای جهان گسترده شده و بنابراین در هر نقطه از فضا بسیار ضعیف است. نیکولا تسلا، نابغه‌ی الکتریسیته و رقیب ادیسون، یادداشت‌های بسیار زیادی در مورد برداشت انرژی خلاء نوشته است. او عقیده داشت خلاء ذخایر هنگفتی از انرژی را در خود پنهان کرده است.

به عقیده‌ی او اگر ما بتوانیم به‌نوعی از این انرژی نهفته بهره‌برداری کنیم، تغییرات اساسی در جامعه انسانی ایجاد خواهد شد. استخراج این انرژی شگفت‌آور به‌شدت مشکل است. جستجوی طلا در اقیانوس‌ها را تصور کنید. احتمالا نسبت به تمام طلاهای موجود در فورت ناکس و دیگر خزانه‌های جهان، طلای بیشتری در اقیانوس‌ها پراکنده شده است. بااین‌حال هزینه‌ی استخراج طلا در چنین پهنه‌ی وسیعی عاملی بازدارنده محسوب می‌شود. بنابراین طلای مدفون در اعماق اقیانوس‌ها هرگز استخراج نشده است. به‌طور مشابه، انرژی پنهان تاریک، از محتوای کل انرژی ستارگان و کهکشان‌ها بیشتر است. بااین‌حال این انرژی در میلیاردها سال نوری پراکنده شده و جمع‌آوری آن مشکل است. اما از نظر قوانین فیزیک هنوز می‌توان تصور کرد تمدن نوع سه، که انرژی ستارگان را در کهکشان مصرف کرده است، ممکن است به‌نوعی سعی در بهره‌برداری از این انرژی کند تا به تمدن نوع بالاتر خود یعنی چهار دست یابد.

چرا نمی توانیم به سرعت نور برسیم؟

طبیعت برای ما یک حد سرعت تعیین کرده است. ما آن را سرعت نور می‌نامیم زیرا برای نخستین بار این پدیده را با مطالعه ویژگی‌های نور شناختیم، اما این یک حد بالایی بی‌استثنا برای هر سرعت نسبی است. بنابراین اگر رسیدن نور به‌جایی یک سال طول بکشد، هرگز نمی‌توانیم زودتر از یک سال به آنجا برسیم. همچنین این حقیقتی است که جهان بزرگ، واقعا بزرگ هست. هشت دقیقه طول می‌کشد که نور خورشید به ما برسد، سه سال برای اینکه به نزدیک‌ترین ستاره برسد، ۲۷ هزار سال برای اینکه به مرکز کهکشان‌مان برسد و بیش از دویست هزار سال برای اینکه به کهکشان همسایه برسد.

فاصله‌های وسیع بین سامانه‌های خورشیدی در ترکیب با حد سرعت نور، محدودیت‌های جدی بر واقعیت سفر فضایی تحمیل می‌کند. هر نویسنده‌ی علمی-تخیلی بر پایه‌ی فضا باید از همان ابتدا تصمیم بگیرد که چگونه با این فیل سفید که مغرورانه در اتاق ایستاده است چه برخوردی داشته باشد. سپتامبر ۲۰۱۱ بود که با خبری تکان‌دهنده، ناگهان جهان در بهت و حیرت فرو رفت. فیزیک‌دانی به نام آنتونیو اردیتاتو، خبری داد که در صورت تأیید آن، می‌توانست دید ما را نسبت به جهان اطراف به کلی تغییر دهد. خبر این بود که در آزمایش‌هایی  به‌نام پروژه‌ی اپرا، ذراتی زیراتمی به نام نوترینو توانسته‌اند سریع‌تر از نور حرکت کنند. 

طبق نظریه‌ی نسبیت خاص اینشتین، هیچ چیزی در جهان نمی‌تواند سریع‌تر از نور حرکت کند. اگر این خبر درست از آب در می‌آمد، نظریه‌ی اینشتین باطل می‌شد. هرچند اردیتاتو و گروهش می‌گفتند اطمینان زیادی از صحت این آزمایش دارند، ولی هیچ‌گاه به‌طور کامل اطمینان خود از این کشف را بیان نکردند. در حقیقت از دیگر دانشمندان خواستند که در آزمایش صحت داده‌ها به آن‌ها کمک کنند. درنهایت مشخص شد که نتایج غلط بوده‌اند. مشکل در زمان‌سنجی دستگاه‌هایی بوده که باید هماهنگ با سیگنال‌های ماهواره‌های GPS کار می‌کردند. در نتیجه این تصور به‌وجود آمد که نوترینوها مسیری مشخص را اندکی سریع‌تر از فوتون‌های نوری پیموده‌اند. ظاهرا همان‌طور که اینشتین می‌گفت، هیچ چیز نمی‌تواند از نور سبقت بگیرد. ولی دلیل اینشتین برای این ادعا چه بود؟ سرعت نور در خلاء ۲۹۹٫۷۹۲٫۴۵۸ متر بر ثانیه است. معمولا آن را گرد می‌کنیم و می‌گوییم ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه.

هرچند که خیلی سریع به‌نظر می‌رسد، ولی ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه طول می‌کشد که نور خورشید فاصله‌ی ۱۵۰ میلیون کیلومتری را تا زمین طی کند. ما هیچ وقت نتوانسته‌ایم هواپیما، فضاپیما یا موشکی بسازیم که با سرعت نور رقابت کند. یکی از سریع‌ترین چیزهایی که تا به حال ساخته‌ایم، فضاپیمای افق‌های نو، است که چند سال قبل از نزدیکیسیاره‌ی کوتوله‌ی پلوتو گذشت. سرعت این فضاپیما نسبت به زمین در بیشترین حالت به ۱۶ کیلومتر بر ثانیه رسید. این سرعت خیلی با ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه فاصله دارد. 

هرچند که فضاپیماهای ما نتوانسته‌اند خیلی سریع حرکت کنند، ولی توانسته‌ایم کاری کنیم که ذرات زیر اتمی با سرعت نزدیک به نور جابه‌جا شوند. از آنجا که الکترون‌ها بار الکتریکی منفی دارند، به‌راحتی می‌توان با اعمال میدان الکتریکی، به آن‌ها شتاب داد. هرچه انرژی بیشتری اعمال شود، الکترون‌ها شتاب بیشتری می‌گیرند. شاید فکر کنید برای اینکه بتوانیم سرعت الکترون‌ها را به ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه برسانیم کافی است انرژی اعمال‌شده را بیشتر و بیشتر کنیم ولی اکنون می‌دانیم که این کار کافی نیست. اعمال انرژی بیشتر لزوما به افزایش سرعت الکترون‌ها ختم نمی‌شود و درنهایت کار به جایی می‌رسد که برای افزایش سرعت به میزان خیلی کم، نیاز به اعمال انرژی خیلی زیاد است.

سرعت الکترون‌ها می‌تواند به سرعت نور نزدیک‌ و نزدیک‌تر شود ولی هیچ وقت به آن نمی‌رسد. مثل این است که در چند قدمی یک پنجره باشید و برای رسیدن به آن، هر قدمی که بر می‌دارید نصف فاصله‌ی شما تا پنجره باشد. واقعیت این است که هیچ وقت به پنجره نمی‌رسید چرا که بعد از هر قدم همچنان مسافتی برای رسیدن تا پنجره دارید. این عین همان مشکلی است که برای الکترون‌ها به‌وجود می‌آید. نور از ذراتی به نام فوتون تشکیل شده است. فوتون‌ها با همان سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کنند. چرا این ذرات می‌توانند با سرعت نور حرکت کنند ولی الکترون‌ها نمی‌توانند؟ فیزیک‌دانی از دانشگاه ملبورن به نام راجر رسول می‌گوید:

هرچه اجرام سریع‌ و سریع‌تر حرکت کنند، سنگین و سنگین‌تر می‌شوند. هرچه سنگین‌تر می‌شوند، شتاب گرفتن مشکل‌تر می‌شود. بنابراین هیچ وقت به سرعت نور نمی‌رسند. فوتون‌ها فاقد جرم هستند. اگر جرم داشتند نمی‌توانستند با سرعت نور حرکت کنند.

بنابراین الکترون‌ها فقط به‌دلیل اینکه که جرم دارند نمی‌توانند به سرعت نور برسند و این درحالی است که فوتون‌ها چون جرم ندارند می‌توانند با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت کنند. در کل فوتون‌ها ذرات خیلی عجیبی هستند نه‌تنها جرم ندارند و در نتیجه می‌توانند با سرعت نور حرکت ‌کنند، بلکه شتاب هم نمی‌گیرند. آن‌ها از زمانی‌که به‌وجود می‌آیند با بیشترین سرعت خود حرکت می‌کنند. مثلا در شرایط خلاء نمی‌توانید فوتونی را پیدا کنید که با ۸۰ درصد سرعت نور حرکت ‌کند. فوتون یا وجود ندارد یا اگر وجود داشته باشد در حال رفتن از سویی به سوی دیگر با سرعت نور است. 

ولی گاهی اوقات نور خیلی کندتر از چیزی که انتظار داریم حرکت می‌کند. هرچند عموم تصور می‌کنند که ارتباطات ازطریق فیبرهای نوری با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه صورت می‌گیرد، ولی واقعیت این است که سرعت نور در فیبرهای نوری نسبت به خلاء ۴۰ درصد کمتر است. فوتون‌ها همیشه با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کنند ولی در واقعیت حرکت آن‌ها با برخورد به فوتون‌های دیگری که از از اتم‌های شیشه ساطع شده است مختل و سرعت آن‌ها کند می‌شود. اما به‌طور کلی منصفانه است که بگوییم نور با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند.

ما تا به حال نتوانسته‌ایم چیزی را ببینیم که از این سریع‌تر حرکت کند. بالاخره چرا سرعت نور سقف دارد؟ پاسخ آن به فیزیک و آلبرت اینشتین مربوط می‌شود. یکی از اجزای مهم نظریه‌ی نسبیت خاص او همین ایده‌ی ثابت بودن سرعت نور است. فرقی ندارد که کجا هستید و با چه سرعتی حرکت می‌کنید، نور همیشه با سرعتی ثابت حرکت می‌کند. فرض کنید نور چراغ‌قوه‌ای را به آینه‌ای که به سقف یک فضاپیمای بی‌حرکت نصب شده می‌تابانید. نور بالا می‌رود، به آینه برخورد می‌کند و به کف فضاپیما بازتاب می‌شود. برای مثال مسافت طی‌شده ۱۰ متر است.

حالا تصور کنید که فضاپیما با سرعت خیلی زیاد هزاران کیلومتر بر ثانیه‌ای شروع به حرکت می‌کند. وقتی که نور چراغ‌قوه را به آینه‌ی متصل به سقف می‌تابانید به نظر می‌رسد که نور همان رفتار قبلی را دارد. نور بالا می‌رود، به آینه برخورد می‌کند و به سوی کف بازتاب می‌شود. ولی برای این کار نور باید به‌صورت قطری و نه قائم حرکت کند. در نتیجه مسافتی که نور طی می‌کند افزایش می‌یابد. فرض کنید که فاصله ۵ متر بیشتر شده باشد. در نتیجه نور باید به‌جای ۱۰ متر، ۱۵ متر را بپیماید. بنابراین هرچند که مسافت بیشتر شده، نظریه‌های اینشتین می‌گویند که نور با همان سرعت قبلی حرکت کرده است. از آنجا که سرعت، همان مسافت طی‌شده تقسیم بر زمان است، برای اینکه سرعت ثابت باشد ولی مسافت افزایش یابد، زمان هم باید کش بیاید.

بله زمان باید کش بیاید و این عجیب به‌نظر می‌رسد. به‌صورت تجربی هم این انبساط زمان ثابت شده است.  این پدیده‌ را با نام اتساع زمان می‌شناسیم. اتساع زمان بدین معنی است که زمان برای کسانی که در وسیله‌ی نقلیه‌ای پرسرعت حرکت می‌کنند نسبت به کسانی که ثابت هستند آهسته‌تر می‌گذرد. برای مثال، زمان برای فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی که با سرعت ۷٫۶۶ کیلومتر بر ثانیه نسبت به زمین گردش می‌کند در حدود ۰٫۰۰۷ ثانیه آهسته‌تر می‌گذرد.

وضعیت برای ذرات زیراتمی مثل الکترون‌ها که می‌توانند نزدیک به سرعت نور حرکت کنند جالب‌تر است. برای این ذرات، میزان اتساع زمان خیلی زیاد است. استیون کولت‌هامر فیزیک‌دان نظری از دانشگاه آکسفورد است و مثال ذراتی به نام میوئون را به میان می‌آورد. میوئون‌ها خیلی ناپایدار هستند و خلی سریع به ذرات دیگر تجزیه می‌شوند. آن‌قدر سریع که در حقیقت بیشتر میوئون‌هایی که از خورشید ساطع می‌شوند باید تا زمان رسیدن به زمین از بین بروند. ولی همچنان میوئون‌های خورشیدی زیادی به زمین می‌رسند. این پرسشی بسیار جالب را در ذهن دانشمندان ایجاد می‌کند. کولتهامر می‌گوید:

پاسخ پرسش این است که میوئون‌ها با چنان انرژی زیادی تولید می‌شوند که باعث می‌شود با سرعت نزدیک به نور حرکت کنند. درنهایت زمان برای خود آن‌ها خیلی کند می‌گذرد.

میوئون‌ها به‌لطف اتساع زمان، زنده باقی می‌مانند. وقتی اجرام سریع حرکت می‌کنند زمان برایشان کند می‌گذرد و از نظر فیزیکی هم منقبض می‌شوند. این دو پدیده یعنی اتساع زمان و آب رفتن طول هر دو مثال‌هایی از چگونگی تغییر فضا-زمان براساس حرکت اجرام هستند. آن‌طور که اینشتین می‌گوید، اتساع زمان و انقباض فیزیکی برای فوتون‌های نوری رخ نمی‌دهد چرا که فوتون‌ها جرم ندارند. هرچند که نمی‌توانیم سریع‌تر از نور حرکت کنیم، ولی می‌توانیم برای رسیدن سریع به مقصد، در فضا میانبر بزنیم.

سفر ازطریق چاک‌هایی در فضا-زمان که اجازه می‌دهند مسافتی مشخص را سریع‌تر از حرکت معمولی با سرعت نور طی کنید. به‌گفته‌ی جرالد کلیور از دانشگاه بیلر در تگزاس، زمانی می‌توانیم فضاپیمایی بسازیم که در عمل سریع‌تر از نور به مقصد می‌رسد. یکی از راه‌ها این است که بتوانیم ازطریق کرم‌چاله سفر کنیم. کرم‌چاله‌ها پیچ خوردگی‌هایی در فضا-زمان هستند که کاملا با نظریه‌های اینشتین سازگارند. کرم‌چاله‌ها به فضانوردان اجازه می‌دهند ازطریق ناهنجاری‌های موجود در فضا-زمان، از مکانی در عالم به مکان دیگر بروند. کرم‌چاله‌ها در حقیقت میانبرهای فضایی هستند. اجرامی که ازطریق کرم‌چاله‌ها سفر می‌کنند سریع‌تر از نور حرکت نمی‌کنند ولی به‌دلیل میانبری که در فضا-زمان می‌زنند، خیلی سریع‌تر به مقصد می‌رسند. 

سفرهای میان‌ستاره‌ای؛ دشوار یا غیرممکن؟

کیهان به اندازه‌ای بزرگ و وسیع است که شاید انسان امروزی به هیچ عنوان نتواند تمامی آن را کشف کند ولی به‌دلیل وجود انرژی تاریک و سرعت بالای انبساط جهان هستی، بخش عمده‌ی جهان برای انسان‌ها به‌هیچ عنوان قابل دسترسی نخواهد بود. همیشه به ما یاد داده شده است که هیچ محدودیتی برای تعیین هدف و نقاط مختلف برای رسیدن وجود ندارد ولی از نظر علمی به نظر می‌رسد که این امر با واقعیت کاملا در تضاد است زیرا انسان تنها می‌تواند بخش بسیار اندکی از جهان هستی را کشف کند.

موضوع، مربوط‌به فناوری امروزی و عدم طراحی دستگاه‌هایی که با سرعت نور حرکت کنند نیست بلکه ماجرا پیچیده‌تر از این است که بتوان آن را به واسطه‌ی فناوری حل کرد. انسان از نظر علمی تنها می‌تواند به گروه محلی کهکشانی خود دسترسی داشته باشد که از کهکشان راه شیری، کهکشان آندرومدا و بیش از ۵۰ کهکشان کوچک تشکیل شده است. این اندازه برابر با محیط ۱۰ میلیون سال نوری است و با یک محاسبه علمی می‌توان گفت که این بخش برابر با ۰٫۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱ ابعاد کل جهان هستی است.

علت این امر را باید در انرژی تاریک جست‌وجو کرد زیرا این انرژی که هنوز ماهیت آن برای بشر شناخته شده نیست، باعث می‌شود تا جهان هستی در حال انبساط سریع باشد و به همین دلیل نیز باوجود عملکرد گرانش در محیط داخلی گروه‌های محلی و کهکشان‌ها و منظومه‌ها، عملا خارج از آن‌ها شاهد دور شدن گروه‌های کهکشانی از یکدیگر هستیم. به این ترتیب می‌توان گفت که حتی اگر انسان‌ها به فناوری‌هایی دست پیدا کنند که بتواند آن‌ها را با سرعت بسیار بالا به سوی کهکشان‌های دیگر رهنمون سازد، باز هم سرعت گسست جهان هستی به اندازه‌ای بالا است که انسان هیچگاه نخواهد توانست محیطی خارج از گروه محلی کهکشانی خود را تجربه کند.

دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که در آینده، کشش گرانشی داخلی گروه‌های محلی کهکشان‌ها موجب خواهد شد که کهکشان‌های راه شیری و آندرومدا با یکدگیر ادغام شوند و در عین حال نیز کهکشان یادشده به‌دلیل انبساط کیهان به‌قدری از سایر اجرام کیهانی دور خواهد شد که دیگر برای انسان‌ها قابل رویت نخواهد بود و به این ترتیب انسان‌های آینده از علم امروزی ما و چیزی که قادر به مشاهده آن هستیم بی‌خبر خواهند بود. رفتن به نزدیک‌ترین منظومه‌ی ستاره‌ای یا اوج گرفتن در کهکشان چقدر سخت است؟ در فیلم‌های پیشتازان فضا یا جنگ ستارگان این کار خیلی ساده به نظر می‌رسد.

هنگامی که قهرمانان یک تماس بد از راه دور دریافت می‌کنند، از وارپ‌ درایو یا هایپردرایو استفاده می‌کنند و در عرض چند دقیقه یا چند ساعت به مقصد می‌رسند. اگر نیروی محرکه‌ی مناسب را به‌دست بیاوریم، آیا برای ما امکان‌پذیر است که در زندگی واقعی به این سرعت سفر کنیم؟ تقریباً ۵۰ سال پیش، انسان‌ها روی ماه قدم می‌زدند؛ اما ما در سال ۱۹۷۲ توقف کردیم و هرگز جلوتر نرفتیم، مگر اینکه یک کاوشگر روباتیک را بفرسیتم. برخلاف وعده‌ی کتاب و فیلم «۲۰۰۱: یک اودیسه‌ی فضایی» انسان‌ها هرگز به سوی مشتری یا حتی به مریخ نرفتند.

چه چیزی است که باعث می‌شود سفر راه دور تا این حد دشوار باشد؟ علاوه‌بر موضوع نگرانی برای سلامتی انسان (زندگی با گرانش کم در طول زمان بدن را تضعیف می‌کند) و مسائل بودجه‌ای، مشکلات تکنولوژیکی زیادی برای سفر‌های میان سیاره‌ای و ستاره‌ای دور وجود دارد. درحالی‌که متخصصان مشغول کار روی مفاهیم سفر میان‌ستاره‌ای هستند، هشدار می‌دهند که انتظارات ما از سفر فوری احتمالاً بسیار بالا است. جفری لندیس، یکی از دانشمندان ناسا و نویسنده‌ی علمی‌تخیلی که روی مسئله‌ی نیروی محرکه‌ی بین‌ستاره‌ای کار کرده‌ است، می‌گوید:

مشکل بیشتر سفرهای سریع‌تر از نور در کتاب‌های علمی‌تخیلی این است که یک مورد بسیار مشکل را بسیار ساده جلوه می‌دهند.

شتاب بخشیدن به یک سفینه‌ی فضایی با انرژی خالص، نیروی محرکه‌ی زیادی می‌خواهد. براساس نظریه‌ی نسبیت عام آلبرت اینشتین در یک قرن پیش، زمانی‌که یک جسم به سرعت نور نزدیک شود، جرم آن به بی‌نهایت می‌رسد. بنابراین، به عبارت دیگر، یک سفینه‌ی فضایی از نظر فیزیکی نمی‌تواند با سرعت نور حرکت کند. برخی از داستان‌های علمی‌تخیلی از کرم‌چاله برای دور زدن مشکلات سفر فوری استفاده کرده‌اند اما کرم‌چاله‌ها نیز دارای مشکلاتی هستند. گرچه کرم‌چاله‌ها یک نامزد پیشرو هستند، اما فهمیدن اینکه چطور باید جرم کافی را در یک مکان جمع کرد تا یک کرم‌چاله ساخت، کار سختی است.

سپس مشکلات درک چگونه باز نگه‌داشتن کرم‌چاله‌ها و عبور ایمن از آن‌ها وجود دارد. چه با سرعت نور حرکت کنید و چه از کرم‌چاله‌ها استفاده، به احتمال زیاد به پدیده‌ی اتساع زمان برخواهید خورد. نظریه‌ نسبیت خاص اینشتین نشان می‌دهد، هنگامی که یک سفینه‌ی فضایی با سرعتی نزدیک به نور حرکت کند، ساکنان با سرعتی کم‌تر از دوستان و خانواده خود در خانه پیر می‌شوند بنابراین، زمانی‌که مردم از سفر طولانی بازمی‌گردند، ممکن است عزیزانشان را بسیار پیر یا مرده پیدا کنند. حتی فضانوردان در ایستگاه بین‌المللی فضایی تاثیرات اتساع زمان را هنگام بازگشت به زمین تجربه می‌کنند.

این اتفاق برای فضانورد اسکات کلی بعد از گذراندن نزدیک به یک سال در فضا بین سال‌های ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶ اتفاق افتاد. وقتی او به خانه آمد، اختلاف سنی او با برادر دوقلوی خود به نام مارک کلی ۵ میلی‌ثانیه افزایش یافت. مسافرت میان‌ستاره‌ای ممکن است، اما فعلا بهترین گزینه برای سفر کردن سفرهای نسبتا محلی است. در سال ۱۹۹۸، یکی از مفاهیم میان‌ستاره‌ای لاندیس توسط برنامه‌ی مفاهیم پیشرفته ابتکاری ناسا (NIAC) بنیانگذاری شد. NIAC ایده‌های دور از ذهن را برای اکتشافات فضایی بررسی می‌کند که ممکن است برای دهه‌ها استفاده نشده بودند. در اصل، طرح لاندیس استفاده از لیزر را برای هل دادن سفینه‌ی فضایی مجهز به بادبان‌ها پیشنهاد داد که براساس ایده‌های منتشرشده توسط رابرت فوروارد در سال ۱۹۸۴ بود.

این مفهوم بعدا توسط گروه Breakthrough Starshot انتخاب شد که در سال ۲۰۱۶ اعلام کرد که امیدوار است درنهایت فضاپیمای کوچکی را به قنطورس آلفا بفرستد. اگر بخواهیم یک درس از کاوش‌های فضایی بیاموزیم این است که جهان بیش از آنچه ما فکر می‌کردیم عجیب است  به‌عنوان مثال مشاهد‌های انجام‌شده با تلسکوپ فضایی کپلر روی سیارات دیگر، منظومه‌های ستاره‌ای وحشی‌ای را برخلاف منظومه‌ی شمسی خودمان آشکار کرده‌اند. برخی از آن‌ها مشتری‌های داغ یا سیارات بزرگ گازی که در حال چرخش نزدیک به ستاره‌های والدشان هستند، دارند. دیگر منظومه‌های ستاره‌ای ممکن است زمین‌های خیلی بزرگ یا سیاره‌های سنگی داشته باشند که بین اندازه‌ی زمین و سیاره نپتون هستند. این مسئله، پیش‌بینی آنچه مردم ممکن است هنگام تماشای مکان‌های دوردست با آن مواجه شوند را سخت‌تر می‌کند. 

شاید پاسخ سؤال «در چه تاریخی نخستین کامپیوتر اختراع شد؟» خیلی ساده به‌نظر برسد، اما اینطور نیست و با سوالی پیچیده مواجه هستیم. پاسخ این سؤال باتوجه به مخاطب می‌تواند متفاوت باشد.

تعریف «کامپیوتر»

پاسخ سؤال «چه کسی نخستین کامپیوتر را اختراع کرد؟»، تا حد زیادی به تعریف کلمه‌ی کامپیوتر ارتباط پیدا می‌کند. حتی فرهنگ‌نامه‌‌های مختلف نیز در مورد معنی این کلمه اتفاق نظر ندارند. فرهنگ لغت انگلیسی آکسفورد کلمه‌ی «کامپیوتر» را این‌گونه معنی کرده است: «دستگاهی الکترونیکی برای ذخیره‌سازی و پردازش داده، عموما به‌صورت باینری و باتوجه‌به دستورالعمل‌هایی که در برنامه‌های مختلف به آن داده می‌شود.»

تعریف فرهنگ لغت آمریکایی مریام وبستر از کلمه‌ی «کامپیوتر» عبارت است از: «دستگاهی قابل برنامه‌ریزی و معمولا الکترونیکی که می‌تواند داده‌ها را ذخیره، بازیابی و پردازش کند.»

تفاوت بنیادینی بین معنی کلمه‌ی کامپیوتر در دو فرهنگ لغت مشهود است که به کلمه‌ی الکترونیکی مربوط می‌شود. اکثر متخصصان بر این باورند که رایانه‌ها می‌توانند به دو دسته‌ی کلی کامپیوترهای آنالوگ و دیجیتال تقسیم شوند. کامپیوترهای آنالوگ لزوما نیازی به منبع تغذیه‌ی برق ندارند.

چه کسی نخستین کامپیوتر را اختراع کرد؟

معمولا در پاسخ به این سؤال که «چه کسی نخستین کامپیوتر را اختراع کرد؟»، نام چالرز بابیج را می‌بینیم. چالرز بابیج، فیلسوف، تحلیلگر و ریاضی‌دان (۱۷۹۱-۱۸۷۱) بریتانیایی است که در زمینه‌های مختلف ازجمله ریاضیات و مهندسی مکانیک، فردی نامدار بود. در کارنامه‌ی فعالیت‌های بابیج نام دو ماشین معروف به‌نام‌های ماشین تفاضلی (Difference Engine) و ماشین تجزیه‌و‌تحلیلی (Analytical Engine) دیده می‌شود. چالز در سال ۱۸۲۲، کار خود را روی توسعه‌ی ماشین تفاضلی رسما آغاز کرد. این ماشین برای محاسبات توابع چندجمله‌ای کاربرد داشت. سپس چالز بابیج از سال ۱۸۳۷، به توسعه‌ی ماشین تجزیه‌وتحلیلی که دستگاهی پیچیده‌تر بود، ادامه داد. این دستگاه در اصل نخستین کامپیوتری بود که تحولی عظیم در این حوزه ایجاد کرد. 

ماشین تحلیلی بسیاری از ویژگی‌های یک کامپیوتر مدرن امروزی را داشت. در این دستگاه، قطعه‌ای شبیه به CPU وجود داشت که بابیج آن را Mill نام‌گذاری کرده بود. به‌علاوه این ماشین تحلیلی، حافظه‌ هم داشت که بابیج آن را Store نام‌گذاری کرده بود. اما متاسفانه بابیج هیچ‌گاه پول کافی برای ساخت ماشین تجزیه‌وتحلیلی (‌آنالیتیکی) خود نداشت. درنهایت در سال ۱۹۹۱، موزه‌ی علوم لندن، مدل کامل دستگاه وی را با استفاده از فناوری‌هایی که در زمان بابیج در دسترس بودند، ساخت. 

روش‌های محاسبه در زمان باستان

باوجودی‌که بابیج به‌عنوان پدر علم محاسبات مدرن شناخته می‌شود، اما به‌نظر می‌رسد دو دستگاه باستانی دیگر، یکی «ارابه‌ی جنوب‌نما» (south-pointing) در چین و دیگری «مکانیزم آنتیکیترا» در یونان، نخستین کامپیوترهای آنالوگ بودند.

ارابه‌ی چینی، با الگوبرداری از واگن زرهی قرن پنجم قبل از میلاد موسوم به Dongwu Che، طراحی و ساخته شده بود. این ارابه در حدود یک قرن قبل از میلاد طراحی شد. در طراحی این دستگاه، آهن ربا استفاده نشده بود و قبل از آغاز سفر، جهت آن تنظیم می‌شد و با سیستم چرخ‌دنده‌ای کار می‌کرد. با تنظیم چرخ‌ها، جهت حرکت نشان داده می‌شد.  

 سازوکار آنتیکیترا نیز در اصل یک افلاک‌نما بود که برای تعیین موقعیت مکانی ستارگان به کار می‌رفت. این ابزار در سال ۱۹۰۱ در کشتی به‌گل نشسته‌‌ای در جزایر یونان کشف شده بود. به‌نظر می‌رسد ابزار کشف‌شده در کشتی یونانی، مربوط‌به سال‌های ۲۰۵ تا ۶۰ قبل از میلاد باشد. ابزار افلاک‌نما، بیش از ۳۰  چرخ‌دنده، یک حلقه‌ی ثابت و یک میل‌لنگ دستی داشت. پس از سقوط یونان باستان، این فناوری برای بیش از یک هزاره ناپدید شد. تا قرن ۱۴ ام که ساعت‌های نجومی مکانیکی در اروپا رونق پیدا کرد، خبری از این فناوری یونانی نبود.

چه زمانی نخستین کامپیوتر قابل برنامه‌ریزی اختراع شد؟

کنراد زوس آلمانی نخستین کامپیوتر قابل برنامه‌ریزی جهان را بین سال‌های ۱۹۳۵ و ۱۹۳۸ با نام Z1 در برلین ساخت. زد وان می‌توانست دستورالعمل‌های فیلم ۳۵ میلی‌متری را بخواند. اما به‌دلیل عملکرد غیرموثر ۳۰ هزار قطعه‌ی فلزی، هرگز نتوانست عملکرد مؤثر و کاملی از خود نشان دهد. درنهایت نیز در جریان حمله‌ی هوایی جنگ جهانی دوم از بین رفت.

کنراد زوس در سال ۱۹۴۰، کامپیوتر Z2، در سال ۱۹۴۱ کامپیوتر Z3 و در سال ۱۹۴۹ کامپیوتر Z4 را توسعه داد. Z3 نخستین کامپیوتر برنامه‌ریزی شده و کاملا اتوماتیک دیجیتالی بود. Z3 ماشین حساب ۲۲ بیتی باینری بود. Z3 دارای لوپ بود ولی فاقد عملگرهای شرطی بود و حافظه و واحدهای محاسباتی‌اش بر مبنای رله‌ی تلفن کار می‌کرد.

نخستین مخترع کامپیوتر الکترونیکی: تامی فلاورز 

اگر باور دارید که کامپیوترها به‌صورت ذاتی ابزارهایی الکترونیکی هستند، تامی فلاورز، مهندس انگلیسی تلفن می‌تواند ادعا کند که نخستین مخترع کامپیوتر بوده است. تامی فلاورز، مسئولیت طراحی و ساخت Colossus را برعهده داشت. این دستگاه برای تفسیر پیام‌های رمزگذاری شده بین فرماندهان عالی آلمان در جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار می‌گرفت. 

این کامپیوتر می‌تواند عملیات دودیی و شمارش را با استفاده از thermionic valve به ‌انجام برساند. درواقع ماشین طراحی‌شده تامی فلاورز نخستین کامپیوتر قابل برنامه‌ریزی، الکترونیکی و دیجیتال بود. اما Colossus به‌جای استفاده از برنامه‌های ذخیره شده از سوئیچ‌ها و دوشاخه استفاده می‌کرد. در صورتی که کاربر می‌خواست برنامه‌ی کامپیوتری را تغییر دهد، مجبور بود در یک پروسه‌ی طولانی و سخت، ماشین را مجددا بازسازی کند. 

منچستر بیبی 

نخستین کامپیوتر الکترونیکی با برنامه‌ی ذخیره شده در جهان، ماشین آزمایشی در مقیاس کوچک (SSEM) بود که منچستر بیبی نامیده می‌شود. فردریک ویلیامز، تام کیلبرن و جف توتیل از دانشگاه ویکتوریا منچستر انگلستان، این دستگاه را توسعه داده‌اند. منچستر بیبی برای نخستین بار در تاریخ ۲۱ ژوئن ۱۹۴۸ معرفی شد. این دستگاه عجیب و غریب، هیچ‌گاه به‌عنوان کامپیوتر کاربردی و قابل استفاده درنظر گرفته نشد. بلکه این دستگاه جالب و متفاوت، به‌عنوان دستگاهی برای تست نخستین حافظه‌ی رم در جهان به‌کار گرفته شد.

ویلیامز، کیلبرن، توتیل به سرعت به توسعه‌ی دستگاه عجیب خود ادامه دادند و در سال ۱۹۴۹ میلادی بعد از دستگاه کوچک SSEM خود، توانستند دستگاه Manchester Mark I را توسعه دهند. در سال ۱۹۵۱ میلادی Mark I به Manchester Electronic Computer  یا Ferranti Mark 1 تبدیل شد که در اصل نخستین کامپیوتر تجاری برای استفاده‌ی عموم کاربران در سراسر جهان بود.

سایر شرکت‌های مدرن: جان بلنک بیکر، زیراکس، آی‌بی‌ام

کامپیوترهای مدرن امروزی نسبت به Manchester Electronic Computer طراحی بسیار متفاوتی دارند. از اواسط دهه‌ی ۱۹۵۰ تاکنون، سیستم‌های کامپیوتری به‌صورت تصاعدی در حال رشد و توسعه هستند. روند به‌روزرسانی سیستم‌های کامپیوتری بسیار بالا است. 

۱۹۵۳: IBM نخستین کامپیوتر علمی جهان موسوم به ۷۰۱ را معرفی کرد.

۱۹۵۵: MIT نخستین کامپیوتر با حافظه‌ی رم یکپارچه موسوم به Whirlwind را معرفی کرد. 

۱۹۵۶: MIT نخستین کامپیوتر ترانزیستوری را معرفی کرد. 

۱۹۶۴: پیر جیورجیو پروتو ایتالیایی نخستین سیستم دسکتاپ موسوم به Programma 101 را معرفی کرد و موفق به فروش ۴۴۰۰۰ دستگاه از این سیستم شد. 

۱۹۶۸: هیولت پاکارد فروش HP 9100A را آغاز کرد. این سیستم، نخستین کامپیوتر دسکتاپی بود که به‌صورت تولید انبوه در بازار به‌فروش می‌رسید.

در دهه‌ی ۱۹۷۰، جان بلنکن‌بیکر آمریکایی نخستین کامپیوتر شخصی با نام Kenbak-1 را تولید کرد. این کامپیوتر در سال ۱۹۷۱ به بازار عرضه شد. تنها ۵۰ سیستم کامپیوتری Kenbak-1 با قیمت ۷۵۰ دلار به‌فروش رفت که امروز قیمتی در حدود ۵۰۰۰ دلار دارند. اما Kenbak-1 نیز تفاوت‌های بسیاری با کامپیوترهای امروزی دارد. در این ماشین از مجموعه‌ای از سوئیچ‌ها و چراغ‌‌ها برای ورود اطلاعات استفاده می‌شود.

نخستین کامپیوتر که شبیه کامپیوترهای مدرن امروزی است، Xerox Alto محصول سال ۱۹۷۴ است. این سیستم کامپیوتری دارای نمایشگر، رابط گرافیکی و ماوس بود. برنامه‌ها در پنجره‌های مختلف باز می‌شدند و هر برنامه آیکونی برای خودش داشت و منوهای سیستم‌عامل در موقعیت معمول خود قرار داشتند. سیستم کامپیوتری Xerox Alto هرگز به‌صورت عمومی به‌فروش نرسید اما ۵۰۰ نسخه‌ی آن در دانشگاه‌های سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفت.

استیو جابز نسخه‌ی نمایشی Alto را در سال ۱۹۷۹ دریافت کرد. طراحی مفهومی این دستگاه، پایه‌ی طراحی AppleLisa و سیستم‌های مکینتاش شد. درنهایت، در اوت سال ۱۹۸۱ میلادی شرکت IBM، کامپیوتر شخصی یا Personal Computer را معرفی کرد. همان دستگاهی که به‌سرعت توانست محبوبیت خود را کسب کند و با برنامه‌های مختلفی سازگار بود. نخستین کامپیوتر IBM دارای لوازم جابی مختلفی هم بود. حدود یک سال بعد از معرفی این دستگاه، ۷۵۳ بسته‌ی نرم‌افزاری مختلف نیز منتشر شد. این تعداد نرم‌افزار که در عرض یک سال منتشر شده بود، حدود چهار برابر بیشتر از برنامه‌های مکینتاش اپل در همان بازه‌ی زمانی بود.

چه کسی کامپیوتر را اختراع کرد؟

به‌غیر از افرادی که در این مطلب نام آن‌ها ذکر شده است، افراد دیگری هم هستند که نامی از آن‌ها در متن برده نشده است. بلز پاسکال (Blaise Pascal)، نخستین ماشین حساب را در سال ۱۶۴۲ اختراع کرد. اسماعیل الجزاری (۱۱۳۶-۱۲۰۶)، نخستین کامپیوتر آنالوگ قابل برنامه‌ریزی را اختراع کرده بود. آلن تورینگ، در سال ۱۹۳۶ ماشینTuring و در سال‌های پس از جنگ نیز موتور کامپیوتری اتوماتیک (ACE) را طراحی کرد. 

با این حساب، به‌راستی مخترع کامپیوتر چه کسی است؟ آینده‌ی سیستم‌های کامپیوتری به چه سمتی حرکت خواهد کرد؟ آیا روزی فرا خواهد رسید که سیستم‌های کامپیوتری بتوانند جای انسا‌ن‌ها را بگیرند؟ 

اتودسک (Autodesk) شرکت نرم‌افزاری آمریکایی با بازار بین‌المللی است که با تمرکز بر توسعه‌ی نرم‌افزارهای صنایع معماری، مهندسی، ساخت‌وساز، تولید، رسانه و سرگرمی فعالیت می‌کند. دفتر مرکزی اتودسک در سن رافائل کالیفرنیا فرار دارد. به‌علاوه، این شرکت، نمایشگاهی بزرگ از آثار طراحی مشتریان خود نیز در سان فرانسیسکو دارد. دفاتر کاری اتودسک در سرتاسر جهان قرار دارند. از کالیفرنیای شمالی، اورگان، کلرادو، تگزاس، میشیگان در ایالات متحده‌ی آمریکا تا اونتاریو و کبک و آلبرتا در کانادا، میزبان این شرکت بزرگ نرم‌افزاری هستند. 

تاریخچه‌ی تأسیس اتودسک، به دهه‌های پایانی قرن بیستم و توسعه‌ی نرم‌افزار پرچم‌دار آن‌ها در طراحی به کمک کامپیوتر، یعنی AutoCAD باز می‌گردد. نرم‌افزاری که تقریبا تمامی افراد فعال در حوزه‌های متعدد مهندسی، حداقل یک بار نام آن را شنیده یا در محیطش کار کرده‌‌‌اند. محصولات مهندسی متعددی در سرتاسر جهان، به‌کمک نرم‌افزارهای شرکت اتودسک طراحی شده‌اند. از میان آن‌ها می‌توان به مرکز تجارت جهانی و حتی خودروهای شرکتتسلا و بسیاری شرکت‌های دیگر اشاره کرد.

برند اتودسک، بیش از همه با نرم‌افزار اتوکد شناخته می‌شود، اما امروز به‌لطف خرید گروه‌ها و شرکت‌های متعدد، انواع ابزارهای طراحی، مهندسی،‌شبیه‌سازی، تحلیل، ساخت و سرگرمی را برای صنایع مختلف عرضه می‌کند. آن‌ها نرم‌افزارهای مخصوص مصرف‌کننده‌هم دارند که Sketchbook، مشهورترین در آن دسته محسوب می‌شود. نرم‌افزارهای مهندسی اتودسک، عموما قیمت بالایی دارند، اما نمونه‌های آموزشی و رایگان آن‌ها نیز تحت برنامه‌های خاص همکاری با مراکز غیرانتفاعی، عرضه می‌شود.

مرکز مدیریت اتودسک

تاریخچه‌ی تأسیس

اتودسک در سال ۱۹۸۲ توسط یک برنامه‌نویس کامپیوتر به‌نام جان واکر تأسیس شد. واکر، نرم‌افزار مخصوص طراحی به کمک کامپیوتر به‌نام AutoCAD را از مخترع آن، مایکل ریدل، خریداری کرد. یک سال بعد، نرم‌افزار اتوکد توسط شرکت اتودسک به‌صورت عمومی عرضه شد. داستان توسعه‌ی اتوکد توسط ریدل، جزئیات قابل توجهی داد که تاریخچه‌ی موفقیت‌های بعدی اتودسک، به‌نوعی روی آن استوار شده است.

ریدل، اولین نسخه از نرم‌افزار CAD خود را در دهه‌ی ۱۹۷۰ توسعه داد. او از نسخه‌ی اولیه راضی نبود و طراحی را از ابتدا شروع کرد. سیستم مورد استفاده‌ی ریدل، پردازنده‌ای ۱۶ بیتی با حافظه‌ی در دسترس 64K داشت که ۴۸ کیلوبایت از آن توسط سیستم‌عامل اشغال می‌شد. هوشمندی و نوآوری‌های ریدل به‌حدی بود که برای رفع نیازهایش، کامپایلر اختصاصی به‌نام SPL توسعه داد. درنهایت، اولین برنامه‌ی CAD او، یک مفسر در محیط دوبعدی شد.

به‌هرحال، نمونه‌ی اولیه‌ی برنامه‌ی CAD متوقف شد و ریدل، در سال ۱۹۷۷ طراحی نسخه‌ی تعاملی‌تر را شروع کرد. او ۲ سال مشغول طراحی بود و درنهایت، برنامه‌ی خود را روی یک ماشین F100-L پیاده‌سزای کرد که برخلاف نسخه‌های معمول ۸ بیتی، از حافظه‌ی رم ۱۶ بیتی بهره می‌برد. از اولین چالش‌های ریدل، تنظیم قدرت پردازشی برای نرم‌افزارش بود که با تدبیرهای برنامه‌نویسی او، حل شد.

مایک ریدل

ریدل، اعتقاد زیادی به قانون مور داشت و معتقد بود بالاخره روزی قدرت پردازشی کامپیوترها به‌اندازه‌ی نیاز برنامه‌های او برای رندرهای گرافیکی افزایش می‌یابد. به‌هرحال، او نسخه‌ی پایدارشده از نرم‌افزارش را به‌نام Interact عرضه کرد و ۳۰ نسخه از آن فروخت. ریدل، مهندس برنامه‌نویس بود و آشنایی آن‌چنانی به روندهای فروش و بازاریابی نداشت.

جان واکر و ریدل کمی پس از آماده شدن محصول ریدل، با هم ملاقات داشتند. ریدل نرم‌افزار خود را به واکر نشان داد و قیمت اولیه‌ی واکر برای اتوکد، ۸ هزار دلار بود. ریدل پیشنهاد قیمت ۱۵ هزار دلاری داد و همچنین، حق توسعه‌ی نرم‌افزارهای رقیب، در صورت موفق نشدن واکر در توسعه‌ی اتوکد را تقاضا می‌کرد. به‌هرحال، مذاکرات اولیه‌ی آن‌ها تاحدودی به بن‌بست رسید.

واکر با وجود آن که دیدگاهی روشن درباره‌ی اتوکد در ذهن خود نداشت، اخبار و نظرات مثبتی از ریدل شنیده بود. به‌خاطر همان نظرات مثبت، او تا حدودی به ریسک کردن شانسش با ریدل تمایل نشان داد. درمقابل، ریدل نیز مشاوران حقوقی زیادی در اطراف خود نداشت و خودش تصمیم گرفت که درصدی از فروش هر نرم‌افزار ساخته شده براساس اتوکد، از واکر دریافت کند. واکر درباره‌ی مذاکرات و پیش‌بینی‌های آن زمان برای اهدای حق امتیاز نرم‌افزار گفت:

ما می‌دانستیم که نرم‌افزار مورد نظر، محصولی واقعا گران‌قیمت می‌شود. حتی اگر خود نرم‌افزار هم رایگان بود، پیاده‌سازی آن به هزینه‌های بالایی نیاز داشت. در آن دوران، کارت‌های گرافیک با قابلیت‌های اولیه‌، هزینه‌ی بالایی طلب می‌کردند و نمی‌شد آن‌ها را با قیمت ارزان خریداری کرد. به‌علاوه، اکثر کامپیوترها حتی ماوس نداشتند. درواقع، حتی داشتن نشان‌گر روی صفحه‌نمایش هم چالشی بزرگ محسوب می‌شد. درنتیجه، تنظیمات سخت‌افزاری مورد نیاز، گران‌قیمت می‌شد و درنهایت، ابعاد بازار را کاهش می‌داد.

جان واکر

ریدل قبلا امتیاز تولید یک تونر گیتار برقی را به قیمت ۱۰ هزار دلار فروخته بود و با وجود تبدیل شدن آن محصول به کسب‌وکاری میلیون دلاری، هیچ درآمد اضافه‌ای از آن نداشت. به‌همین دلیل، او تمایل زیادی به معامله به‌صورت درصدی از فروش نرم‌افزار نشان داد. درنهایت، او تصمیم گرفت برنامه را با قیمت یک دلار، و دریافت ۱۰ درصد از فروش تمامی محصولات و حتی نر‌م‌افزارهای وابسته به واکر منتقل کند.

واکر پس از قرارداد با ریدل، به مارین مانتی رفت و گروهی از برنامه‌نویس‌‌های حرفه‌ای از جمله خود ریدل را برای توسعه‌ی نرم‌‌افزار گرد هم جمع کرد. آن‌ها نام نرم‌افزار را از Interact به AutoCAD تغییر دادند و در اولین اقدام، آن را روی دستگاه Victor 9000 پورت کردند. ویکتور، یکی از اولین کامپیوترهای با ظرفیت‌های گرافیکی بود که از پردازنده‌ی ۱۶ بیتی Intel 8086 استفاده می‌کرد. ریدل در مصاحبه‌ای جدید به توانایی بالای واکر در جمع‌آوری مهندسان متعدد و ساختن کسب‌وکاری موفق اذعان کرد. او اعتقاد دارد خودش تنها یک دانه‌ی برف بود و نمی‌توانست کاری برای محصول انجام دهد.

تأسیس اتودسک و عرضه‌ی نرم‌افزار اختصاصی طراحی به کمک کامپیوتر، با دوران اوج کامپیوترهای شخصی و هجوم مردم عادی به نرم‌افزارها همراه بود. به‌همین دلیل، موفقیت‌های اولیه برای شرکت آمریکایی به‌سرعت حاصل شد. اتودسک در همان ماه‌ها و سال‌های ابتدایی، روندهای سنتی مدیریت را در داخل سازمان، متحول کرد. آن‌ها به‌جای استفاده از مدیرانی با تجربه در حوزه‌های استراتژی کسب‌وکار و برنامه‌ریزی‌های مالی، تیمی از مدیران تشکیل دادند که شامل برنامه‌نویس‌های کامپیوتری همچون واکر بود. درنهایت، شاید بتوان ترکیب واکر و ریدل را به جابز و وزنیاک تشبیه کرد. آن‌ها هم مانند استیوهای افسانه‌ای، در پایان با شکایت‌های حقوقی از هم جدا شدند.

نسخه اولیه اتوکد

پیشرفت سریع اتودسک باعث شد که واکر در سال ۱۹۸۵ شرکتش را به‌صورت عمومی در بازار سهام عرضه کند. او یک سال بعد از موقعیت مدیریت در شرکت استعفا داد تا علاقه‌مندی خود در حوزه‌ی برنامه‌نویسی را پیگیری کند. او، ضمیمه‌ای متمرکز بر حوزه‌ی ساخت‌وساز برای اتوکد طراحی کرد. محصول جدید هم توسط تیم بازاریابی اتودسک معرفی می‌شد و به مهندسان ساخت‌وساز امکان می‌داد تا قیمت‌گذاری و طراحی زمان‌بندی ساخت را نیز در پروژه‌های طراحی کامپیوتری خود وارد کنند. تا آن زمان، ۴۰ هزار نسخه از اتوکد به فروش رفته بود.

آلوار گرین، مدیر مالی اتودسک بود که در سال ۱۹۸۶، جایگزین واکر در مقام مدیرعامل شد. البته، واکر هنوز در پشت صحنه، فرایندهای مدیریتی را انجام می‌داد، چون هنوز بزرگ‌ترین سهام‌دار شرکت محسوب می‌شد. گرین از همان ابتدا، انتخاب عجیبی برای پست مدیریت محسوب می‌شد، چون آشنایی زیادی با کامپیوترها نداشت. او حتی از کامپیوتر در دفترش استفاده نمی‌کرد و برای ارسال ایمیل‌ها از منشی کمک می‌گرفت.

اتوکد ۱.۱ سال ۱۹۸۶ روی فلاپی دیسک عرضه می‌شد

پس از مدتی که از مدیریت گرین گذشت، خود واکر به‌صورت عمومی او را مورد نقد قرار داد. گرین، برنامه‌نویس‌ها را درک نمی‌کرد و ساختار ذهنی‌اش، بیشتر حسابداری بود. به‌هرحال، او نتوانسته بود شرکت را آن‌گونه که واکر تصور می‌کرد، هدایت کند. مشکل اصلی گرین نیز، استفاده نکردن از منابع مناسب اتودسک برای خرید شرکت‌های کوچک بود.

در سال ۱۹۸۷، یک دور دیگر عرضه‌ی سهام توسط اتودسک انجام شد. آن‌ها با هدف جذب سرمایه برای پرداخت بدهی‌های پیشین، ۲.۵ میلیون سهم را به قیمت ۲۴ دلار برای هر سهم، به بازار بورس عرضه کردند. یک سال بعد، دارایی‌های شرکت به ۱۰۰ میلیون دلار رسید و درآمد نیز، رشد ۴۰ درصدی را تجربه کرد. تا سال ۱۹۸۹، سهم اتودسک از بازار نرم‌افزارهای طراح اتوماتیک با کامپیوتر، به ۶۰ درصد رسید. آمار فروش آن‌ها، ۱۱۷ میلیون دلار بود.

با شروع دهه‌ی ۱۹۹۰، رشد اتودسک و نیاز آن‌ها به کاهش وابستگی به اتوکد، تغییرات بنیادین در فرایندهای شرکت را الزامی می‌کرد. ۵ واحد پشتیبانی مستقل طراحی شدند که هرکدام، پشتیبانی یکی از بخش‌های مهم سرویس‌های شرکت را بر عهده داشتند. البته، در آن زمان همه‌ی بخش‌های عملیاتی، به‌نوعی مکمل‌هایی برای اتوکد بودند. درادامه، برند آمریکایی، ۲۰ درصد از سهام شرکت نرم‌افزاری Ithaca Software را نیز خریداری کرد که محصولی به‌نام Hoops Graphics System داشت. ترکیب محصول همکار جدید با اتوکد، منجر به پیشرفت بهتر پرچم‌دار اتودسک می‌شد و رابط کاربری آن را نیز بهبود می‌داد. اتودسک درنهایت در سال ۱۹۹۳، شرکت ایتاکا را به‌صورت کامل خریداری کرد.

لوگوی نرم‌افزار Revit

تغییرات مدیریتی

در آوریل سال ۱۹۹۲، کارول بارتز به‌جای گرین به‌عنوان مدیرعامل اتودسک انتخاب شد. بارتز، فارغ‌التحصیل کارشناسی دانشگاه ویسکانسین بوده و به‌عنوان معاون سان میکروسیستمز هم فعالیت کرده بود. او یکی از ۲ زنی محسوب می‌شد که در صنعت فناوری‌های حرفه‌ای در آمریکا، وظیفه‌ی مدیریت را بر عهده داشت. بارتز درکنار مسئولیت در اتودسک، در شرکت‌هایی همچون Cadence و Airtorch نیز به‌عنوان عضو هیئت‌مدیره مشغول به فعالیت بود.

بارتز، ۳ هدف اصلی برای اتودسک تدوین کرد: تبدیل شدن به شرکتی یک میلیارد دلاری تا سال ۱۹۹۹، کاهش وابستگی درآمدی شرکت به اتودسک و ورود به حوزه‌ی ساخت به کمک کامپیوتر، درکنار طراحی. او همچنین زیرساخت‌های مدیریتی را نیز تغییر داد و مدیریت به‌صورت سنتی را در اتودسک پیاده‌سازی کرد. تیمی از مدیران اجرایی جدید در اتودسک مشغول به کار شدند و مهندسان نیز بیش‌ازپیش، توسعه‌ی اتوکد برای رفع نیازهای عموم را در دستور کار خود قرار دادند.

محیط طراحی Revit

اتودسک برای تمرکز هرچه بیشتر روی حوزه‌ی طراحی، سهام خود را در شرکت AMIX،‌ شرکتی با فعالیت در حوزه‌ی شبکه‌ی فروش و همچنین Xanadu، فعال در حوزه‌ی دیتابیس، واگذار کرد. به‌جای آن‌ها، شرکت Micro Engineering Solutions خریداری شد که در حوزه‌ی مدل‌سازی به کمک کامپیوتر فعالیت می‌کرد. در سال ۱۹۹۳، خریدی مهم رقم خورد و با در اختیار گرفتن دارایی‌های Woodbourne، فناوری‌های مدل‌سازی اجسام صلب آن شرکت نیز به اتودسک اضافه شد.

جان واکر، در سال ۱۹۹۴، آخرین ارتباطات خود را نیز با اتودسک قطع کرد تا بیش‌از پیش، در سوئیس به تمرکز در حوزه‌ی برنامه‌نویسی بپردازد. تا آن زمان، اتودسک که زمانی توسط او تأسیس شد، در سرتاسر جهان یک میلیون بسته‌ی نرم‌افزاری به فروش رسانده بود. اتوکد نیز هنوز به‌عنوان منبع اصلی درآمد شرکت شناخته می‌شد. فروش نرم‌افزار و بسته‌های به‌روزرسانی آن، ۸۵ درصد از درآمد اتودسک را در سال ۱۹۹۴ تأمین کرد. درآمد خالص شرکت نیز به ۴۰۵.۶ میلیون دلار رسید که ۵۸ درصد از آن توسط فروش خارج از آمریکا تأمین می‌شد.

محیط اتوکد ۲۰۰۶

اتودسک به‌خاطر سیاست‌های تمرکززدایی از اتوکد، نرم‌افزارهای متعدد دیگری را نیز توسعه داده بود. از میان آن‌ها می‌توان به Autocad LT، نرم‌افزار طراحی به کمک کامپیوتر سازگار با ویندوز، AutoSketch، نرم‌افزار نقشه‌کشی دوبعدی برای سیستم‌عامل‌های DOS و ویندوز، AutoCAD Designer، نرم‌افزاری با قابلیت طراحی مدل‌های صلب، Advanced Modeling Extension، نرم‌افزار طراحی صلب دیگر که با اتوکد هماهنگ می‌شد، Generic CADD، برنامه‌ی طراحی و نقشه‌کشی هماهنگ با فایل‌های اتوکد و AutoCAD Data Extension ابزاری برای کار کردن همزمان با چند فایل طراحی، اشاره کرد.

شرکت مالک اتوکد، علاوه‌بر نرم‌افزارهای بالا، سرویس‌های دیگری را همچون AutoSurf، برنامه‌ای هماهنگ با نسخه‌ی ۱۲ اتوکد برای طراحی‌های دوبعدی و سه‌بعدی، Autodesk Manufacturingexpert، برنامه‌ی دیگری با ساختارهای تولید و هماهنگ با نسخه‌ی ۱۲، Aemulus و Armulusmf، ابزارهای هماهنگ‌سازی فایل‌های اتوکد و CADAM، سرویس AutoCAD IGES Translator، برنامه‌ی مترجم فایل‌های CAD و برنامه‌ی Home Series برای طراحی و نقشه‌کشی خانه، به بازار عرضه کرد.

محیط نرم‌افزار Moldflow

در بخش برنامه‌های طراحی سه‌بعدی و انیمیشین، محصول مهمی به‌نام 3D Studio توسط اتودسک معرفی شد که نوید ورود جدی آن‌ها به این حوزه را می‌داد. در حوزه‌ی ابزارهای طراحی و رندر با کیفیت بالا، Autovision عرضه شد که قابلیت رندرهای باکیفیت از فایل‌های CAD را به کاربران می‌داد. در آن سال‌ها، اولین تلاش‌ها برای ورود به حوزه‌ی واقعیت افزوده نیز توسط اتودسک انجام شد و آن‌ها، ابزارهایی همچون Animator Pro، 3-D Studio و Cyberspace Developer Kit را عرضه کردند.

ابزارهایی برای مصارف گوناگون

محصولات اتودسک، کاربردهای متنوعی در حوزه‌های گوناگون داشتند. از معماری تا مهندسی، ساخت‌وساز، سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی، طراحی مکانیکی و حتی ساخت ویدئو از ابزارهای اتودسک بهره می‌بردند. از میان مشتریان بزرگ برند آمریکایی در سال‌های پایانی قرن بیستم، می‌توان به Chevron، Kohler، Sony Pictures، و شرکت ژاپنی Nippo اشاره کرد. شورون، پکیجی ترکیبی از اتوکد نسخه‌ی ۱۲، نرم‌افزار ADE، و برنامه‌ی Autodesk Geological Information System را برای نظارت بر دارایی‌ها‌ی خود استفاده می‌کرد.

کوهلر، یکی از مهم‌ترین مشتریان اتودسک در آستانه‌ی قرن ۲۱ بود که با استفاده از ابزارهای آن شرکت همچون AutoCAD، AutoSurft و AutoMill، قطعات و محصولاتی همچون وان حمام، توالت و سینک طراحی می‌کرد.سونی پیکچرز نیز مشتری مهم دیگر بود که بیش از همه، از ابزار 3D Studio استفاده می‌کرد تا زوایای دوربین‌ها را پیش از شروع فیلم‌برداری اصلی، طراحی و بررسی کند.

نقشه جزئی ساختمان، طراحی شده با اتوکد

یکی از مهم‌ترین قراردادهای توسعه‌ی ابزارهای انحصاری توسط اتودسک، در سال‌های پایانی قرن ۲۰ امضا شد. آن‌ها در قراردادی ۵۵۰ میلیون دلاری، متعهد به طراحی برنامه‌ی CAD 2 برای Naval Facilities Engineering Command شدند.

یکی از سیاست‌های اصلی توسعه‌ای اتودسک، همکاری با شرکت‌های نرم‌افزاری دیگر در توسعه‌ی ابزار و نرم‌افزار بود. در آن همکاری‌ها، شرکت‌های درگیر محصولی را با حفظ استقلال عملکردی، تولید می‌کردند. از رخدادهای مهم همکاری‌های مذکور، می‌توان به توسعه‌ی نسخه‌ای از اتوکد ۱۲ برای سیستم‌عامل IBM OS/2 2.0 اشاره کرد. به‌علاوه، همکاری مهمی با Xaos Tools انجام شد که در نتیجه‌ی آن، نرم‌افزار پردازش تصویری، هماهنگ با 3D Studio Release 3 توسعه می‌یافت.

مایکروسافت، یکی دیگر از شرکای مهم نرم‌افزاری اتودسک در دهه‌ی ۱۹۹۰ محسوب می‌شد. پس از عرضه‌ی AutoSketch 2 برای ویندوز، همکاری ردموندی‌ها با برند آمریکایی بیشتر شد و قراردادی مهم در جهت تولید برنامه‌های CAD سازگار با سیستم‌عامل مایکروساف، جهت عرضه در پگیج آفیس، به جریان افتاد. از قراردادهای همکاری مهم دیگر، می‌توان به UGC Consulting اشاره کرد که در بازار سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی، نامی شناخته‌شده محسوب می‌شد.

محیط اتودسک Vault

سیلیکون گرافیکس، از شرکت‌های مهم نرم‌افزاری در دهه‌ی ۱۹۹۰ بود. آن‌ها همکاری مهمی با اتودسک به جریان انداختند که در طی آن، قابلیت رندری از نرم‌افزار 3D Studio، به یکی از نرم‌افزارهای آن شرکت اضافه می‌شد. به‌علاوه، توسعه‌ی نسخه‌ای از Autodesk Autovision، سازگار با محصولات سیلیکون گرافیکس، در موضوع آن همکاری قرار داشت.

تمرکز روی آموزش

اتودسک با هدف افزایش جامعه‌ی کاربران خود، آموزش نرم‌افزارها را در دستور کار خود قرار داد. آن‌ها در سال ۱۹۹۴، ۷۵۰ مرکز آموزش در سراسر جهان داشتند که با هدف آموزش اتوکد و دیگر محصولات، فعالیت می‌کردند. برای فروش محصولات نیز، شبکه‌ای از فروشنده‌های مستقیم و توزیع‌کننده‌ها در خدمت اتودسک بودند. قراردادهای همکاری با توسعه‌دهندگان سوم‌شخص نرم‌افزاری نیز با جدیت ادامه داشت. سیستم توزیع و همکاری اتودس، به‌نام AutoCAD Development System یا ADS، در سال ۱۹۹۰ طراحی شده بود و توسعه‌دهنده‌های متفرقه را تشویق می‌کرد تا ابزارهای جانبی برای هماهنگی با اتوکد طراحی کنند. در نتیجه‌ی آن برنامه، بیش از ۲ هزار توسعه‌دهنده‌ی مستقل با اتودسک همکاری می‌کردند.

محیط Autodesk Simulation

در سال‌های پایانی قرن بیستم، تمرکز روی توسعه‌ی نسخه‌های اختصاصی اتوکد ادامه پیدا کرد. صنایع مهم و بزرگ همچون معماری، مهندسی سازه، ساخت و تولید و موارد مشابه، هدف جدید اتودسک برای عرضه‌ی نسخه‌های جدید اتوکد بودند. به‌علاوه، در آن سال‌ها نرم‌افزارهای جدیدی که بر پایه‌ی AutoCAD نبودند نیز به سبد محصولات برند آمریکایی اضافه شدند. از میان مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به Revit اشاره کرد که به‌صورت انحصاری برای صنعت ساختمان‌سازی عرضه شد. این نرم‌افزار طی خرید شرکت Revoit Technologies به اتودسک اضافه شد. به‌علاوه، Inventor نیز به‌عنوان برنامه‌ی طراحی پارامتریک مکانیکی، در داخل اتودسک توسعه یافت. 

سال‌های اخیر و وضعیت کنونی اتودسک

بارتز، یکی از موفق‌ترین مدیران تاریخ دنیای کامپیوتر محسوب می‌شود. او، ۱۴ سال مدیر اتودسک بود و در سال ۲۰۰۶ به‌عنوان رئیس هیئت‌مدیره نیز انتخاب شد. در زمان مدیریت او، درآمد سالانه‌ی شرکت از ۲۸۵ میلیون دلار به ۱.۵ میلیارد دلار رسید. درنهایت، بارتز در سال ۲۰۰۹، اتودسک را به مقصد یاهو ترک کرد که در آنجا نیز موفقیت‌های قابل قبولی به دست آورد.

کارل باس، در سال ۲۰۰۶ به‌عنوان مدیرعامل اتودسک انتخاب شد. باس، پیش‌زمینه‌ای از فعالیت‌ها، مهارت‌ها و علایق متنوع داشت. او از کابینت‌سازی تا طراحی و ساخت قایق را در تجربه‌ی کاری خود داشت. باس با داشتن مدرک کارشناسی ارشد در رشته‌ی ریاضیات، به‌مرور در زمینه‌ی برنامه‌نویسی و گرافیک کارهایی را تجربه کرد که درنهایت، به مدیریت در اتودسک انجامید. شایان ذکر است او یک بار در سال ۱۹۹۵ توسط بارتز اخراج شده بود، اما به‌خاطر پروژه‌ای دیگر به شرکت بازگشت و فعالیت خود را جدی‌تر ادامه داد. درحال‌حاضر، اندرو آناگنوست به‌عنوان مدیرعام و کرافور بوردیج به‌عنوان رئیس هیئت‌مدیره‌ی اتودسک مشغول فعالیت هستند.

اتودسک در طول سال‌های فعالیت، با بهره‌گیری از دامنه‌ی گسترده‌ی محصولات خود، تأثیرات زیادی را بر جهان فناوری و خصوصا طراحی مهندسی داشته است. آن‌ها امروز بیش از همیشه روی CAD بر پایه‌ی خدمات ابری متمرکز هستند. Fusion 360 برنامه‌ی مهم اتودسک محسوب می‌شود که روی یک مرورگر وب عرضه خواهد شد. شرکت قصد دارد با آن ابزار، چالش‌های نصب نرم‌افزار و به‌روزرسانی را از سر راه کاربر بردارد و آن‌ها بتوانند تنها با باز کردن یک صفحه‌ی وب، فایل مورد نظر خود را طراحی کنند.

مدل‌سازی با استفاده از واقعیت افزوده و واقعیت مجازی، زمینه‌های دیگری هستند که اتودسک، با جدیت آن‌ها را دنبال می‌کند. با استفاده از آن فناوری‌ها می‌توان کارهای مختلفی از طراحی و مونتاژ به کمک عینک واقعیت مجازی، تا مرور معماری یک خانه پیش از ساخته شدن را انجام داد. البته، هنوز سال‌‌ها تا بهینه‌سازی نهایی فناوری‌های مذکور فاصله داریم

فعالیت بیشتر در حوزه‌های ساخت و خصوصا همکاری برای توسعه‌ی فناوری‌هایی همچون پرینت سه‌بعدی، از زمینه‌های مهم آتی برای اتودسک هستند. آن‌ها تاکنون نیز موارد مهمی را برای بهبود هرچه بیشتر فرایندهای تولید معرفی کرده‌اند که کارگاه Pier 9 برای تجربه‌ی فرایندهای تولید، یکی از مهم‌ترین آن‌ها محسوب می‌شود.

با نگاهی به تاریخچه‌ی اتودسک، ۳ دوره را در شرکت می‌توان مشاهده کرد. دوره‌ی اول مبتنی بر تک محصول اتوکد بود. سپس، نوبت به ورود به حوزه‌های دیگر رسید و امروز، در دوره‌ی سوم قرار داریم. مدیران اتودسک همچون باس در دوره‌ی سوم تصمیم گرفتند تا بیش‌ازپیش روی فرهنگ ساخت و افراد علاقه‌مند به آن متمرکز شوند.

اتودسک در مسیر جدید و با هدف ارائه‌ی محصولات مخصوص مصرف‌کننده‌های عادی، اپلیکیشن‌ها و سرویس‌های آن دسته را در سال ۲۰۰۹ عرضه کرد که با دانلود و نصب بالا همراه بود. سپس، مجموعه‌ای به‌نام Autodesk 123D عرضه شد که چند محصول مخصوص مصرف‌کننده را در دل خود جای داده بود. این مجموعه در سال‌های بعد به چند سرویس مجزا تقسیم شد. 

از خریدهای مهمی که با هدف حرکت به سمت علاقه‌مندان تولید انجام شد، می‌توان به خرید وبسایت پروژه‌های ساخت شخصی به‌نام Instructables اشاره کرد. این وبسایت، پروژه‌های موسوم به DIY یا Do It Yourself آموزش می‌دهد که کاربران با استفاده از آن‌ها و طراحی‌های ساده، نیازهای اولیه‌ی خود را در کارگاه‌های شخصی، تولید کنند. علاوه‌بر این وبسایت، Pixlr، ابزار اشتراک و ویرایش آنلاین عکس نیز توسط اتودسک خریداری شد. خرید سرویس‌های مذکور، ۳۵ میلیون کاربر ماهانه را به سمت اتودسک روانه کرد. ظرفیت کاربران جدید و علاقه‌مندی‌های جامعه‌ی آن‌ها به تولید، بیش از تعداد کاربران بود و ارزش‌های زیادی برای اتودسک به همراه داشت.

حرکت اتودسک به سمت بازارهای مخصوص مصرف‌کننده، تا حدی پیش رفت که آن‌ها حتی موتور طراحی بازی و اپلیکیشن‌های مخصوص طراحی اسباب‌بازی هم طراحی کردند. به‌علاوه، این شرکت سخت‌افزارهای محدودی را نیز با هدف بهینه‌سازی فرایندهای طراحی و ارتباط با کامپیوتر، به بازار عرضه کرد.

آخرین آمارهای ارائه شده، درآمد اتودسک را در سال ۲۰۱۷، ۲.۰۳ میلیارد دلار عنوان می‌کند. آن‌ها ۷ هزار کارمند در سرتاسر جهان دارند. البته، در سال ۲۰۱۷، یکی از بزرگ‌ترین تعدیل نیروها در تاریخ اتودسک انجام شد که در طی آن، ۱۱۵۰ نفر از کارمندان، اخراج شدند. در سال ۲۰۱۶ نیز حدود ۱۰۰۰ نفر اخراج شده بودند که در طول ۲ سال، تعداد کارمندان را از ۹۲۰۰ به ۷۰۰ هزار نفر رساند.

محصولات و خدمات

مجموعه‌های نرم‌افزاری اتودسک، در حوزه‌های متعدد مهندسی به‌عنوان بهترین و کاربردی‌ترین ابزارها شناخته می‌شوند. امروزه، استفاده از ابزارهای این شرکت آمریکایی، به‌نوعی برای همه‌ی مهندسان و طراحان الزامی شده است و محصولات متنوعی، با استفاده از آن‌ها ساخته می‌شود. درادامه، مهم‌ترین نرم‌افزارهای اتودسک را در شاخه‌های مخنلف، معرفی می‌کنیم.

پلتفرم‌ها

اتودسک، بخشی به‌نام Platform Solutuins and Emerging Business دارد که توسعه و مدیریت زیرساخت‌های نرم‌‌افزاری شرکت را در بازارهای مختلف بر عهده دارد. از نرم‌افزارهای و سرویس‌هایی که در زیرمجموعه‌ی PSEB قرار می‌گیرند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• AutoCAD
• AutoCAD LT
• AutoCAD for MAC
• AutiCAD Mobile
• Autodesk Suites
• Autodesk Cloud
• Autodesk Labs
• Global Engineering

محیط Autodesk Fusion

برنامه‌ی Autodesk Consumer Product Group نیز بخشی از PSEB محسوب می‌شود که با هدف افزایش علاقه‌مندی عموم به طراحی سه‌بعدی و جذب نسل جدیدی از طراحان توسعه یافت که به نرم‌افزارهای پیچیده علاقه نشان می‌دهند. محصولاتی همچون Motion FX و SketchBook از دل همان برنامه بیرون آمدند. چنین محصولاتی، بازه‌ی گسترده‌ای از کاربران از کودکان تا دانش‌آموزان و هنرمندان را شامل می‌شوند.

آموزش و اعطای مجوز

اتودسک، به کاربران محصولات خود که توانایی‌ها و مهارت‌هایی با برنامه‌هایش داشته باشند، مجوز اعطا می‌کند. یکی از مجوزها، به‌نام Autodesk Certified User به کاربرانی داده می‌شود که مهارت‌های اولیه‌ی نرم‌افزارهای اصلی اتودسک را داشته باشند. این مجوز، مخصوص دانشجویان و اساتیدی است که می‌خواهند مهارت کلی با نرم‌افزارها را اثبات کنند. اتودسک برای دریافت مجوز ابتدایی، برنامه‌های آموزشی و آزمون‌های منظم برای افراد برگزار می‌کند.

مجوز حرفه‌ای‌تر Advanced Certified Professional، برای مهارت‌های حرفه‌ای‌تر ازجمله روندهای کاری پیچیده و طراحی‌های دشوار، از سوی اتودسک تدوین شد. این مجوز برای افرادی مناسب است که در حوزه‌ای خاص از طراحی کامپیوتری، نیاز به تأییدیه داشته باشند.

معماری، مهندسی و ساخت‌وساز

مرکز مدیریت زیرمجموعه‌ی معماری، مهندسی و ساخت‌وساز (AEC) از اتودسک، در بوستون ماساچوست قرار دارد. ساختمان این مرکز، گواهی LEED را در بازدهی بالا و حمایت از محیط زیست در اخیار دارد و توسط برنامه‌های خود شرکت، طراحی و ساخته شده است. نرم‌افزارهای پرچم‌دار اتودسک در حوزه‌ی AED، اتوکد و رویت هستند.

نرم‌افزارهای اتودسک در حوزه‌ی ساخت‌وساز، شامل مواردی همچون BIM 360، Advance Steel و NavisWorks می‌شود. در صنعت زیرساخت، نرم‌افزارهای Civil 3D و InfraWorks توسط اتودسک عرضه می‌شوند. صنعت ترکیبی مکانیک، برق، تأسیسات یا MEP نیز از نرم‌افزار اختصاصی اتودسک به‌نام Fabrication CADmep بهره می‌برد.

دفتر اتودسک در بوستون

از میان پروژه‌های مهمی که توسط نرم‌افزارهای زیرمجموعه‌ی AEC اتودسک طراحی و ساخته شده‌اند، می‌توان به ساختمان NASA Ames، پل خلیج سان‌فرانسیسکو، برج شانگهای و مرکز تجارت جهانی نیویورک اشاره کرد.

مهندسی ژنتیک

اتودسک با عرضه‌ی سرویس Autodesk Life Sciences، حضوری جدی در صنعت مهندسی ژنتیک هم داشت. محصول آن‌ها، علاوه‌بر نشان دادن کدهای DNA در نمایشگر شبیه‌ساز مولکولی، امکان نوشتن کدهای مولکول‌ها را نیز به کاربران می‌داد. با وجود آن که فعالیت‌های زیرمجموعه‌ی ژنتیک با کیفیت بالایی انجام می‌شد، اتودسک تمام پروژه‌های مرتبط با آن را در سال ۲۰۱۸ تعطیل کرد.

ساخت‌وتولید

مرکز مدیریت زیرمجموعه‌ی ساخت‌وتولید اتودسک، در پورتلند اورگان قرار دارد. نرم‌افزارهای ساخت‌وتولیدی شرکت، در بخش‌های متعددی از صنعت استفاده می‌شوند. از میان آن‌ها می‌توان به ماشین‌آلات صنعتی، ماشین‌های الکترومکانیکی، ابزارهای پرس و ماشین‌کاری، قطعات خودرو و محصولات مخصوص مصرف‌کننده اشاره کرد.

اندرو آناگنوست

مجموعه‌ی نرم‌افزارهای حوزه‌ی ساخت‌وتولید اتودسک، شامل موارد زیر می‌شود:

• Fusion 360
• Autodesk Inventor
• AutoCAD
• PowerShape
• مجموعه‌ی محصولات Alias
• Autodesk Vault
• Nastra In-CAD
• Autodesk CFD
• MoldFlow
• Netfabb
• Autodesk HSM
• FeatureCAM
• PowerMill
• PowerInspect
• VRED

رسانه و سرگرمی

بسیاری از محصولات مشهور صنعت سرگرمی که در حوزه‌های متنوع آن دیده‌ایم، به‌کمک نرم‌افزارهای شرکت اتودسک ساخته شده‌اند. زیرمجموعه‌ی رسانه و سرگرمی اتودسک، با هدف ساخت محتوای رسانه‌ای، مدیریت و توزیع محتو از جلوه‌های بصری فیلم و تلویزیون گرفته تا رنگ‌آمیزی و تدوین و انیمیشن‌سازی را پوشش می‌دهد.مرکز مدیریت بخش رسانه و سرگرمی، در مونترال کبک قرار دارد و در سال ۱۹۹۹ و پس از حرید Discreet Logic به‌صورت رسمی کار خود را شروع کرد.

اتودسک، در سال ۲۰۰۶ و با خرید شرکت Alias از توسعه‌دهنده‌های جدی فناوری‌های گرافیک سه‌بعدی، حضور خود را در حوزه‌ی رسانه و سرگرمی جدی‌تر کرد. در سال ۲۰۰۸، با خرید برند Softimage از شرکت Avid، فعالیت‌های اتودسک در این حوزه، جدی‌تر هم شد.

زیرمجموعه‌ی رسانه و سرگرمی اتودسک، نرم‌افزارهای زیر را به کاربران ارائه می‌کند:

• Flame
• Smoke
• Maya
• #ds Max
• Arnold
• MotionBuilder
• Mudbox
• ReCap Pro

در فیلم سینمایی Avatar، یکی از مشهورترین ساخته‌های سال‌های اخیر در ژانر فیلم‌های علمی تخیلی، بخش‌های زیادی از جلوه‌های ویژه با نرم‌افزارهای رسانه و سرگرمی اتودسک ایجاد شد. فیلم‌های مشهور دیگری همچون آلیس در سرزمین عجایب، مورد عجیب بنجامین باتن، هری پاتر و یادگاران مرگ، اینسپشن، مرد آهنی، کینگ‌ کونگ و موارد دیگر نیز از نرم‌افزارهای اتودسک بهره بردند.

ابزارهای رندر

اتودسک، ابزارهای اختصاصی رندر متعددی را توسعه داد یا از شرکت‌های دیگر خریداری کرد. البته، بسیاری از نرم‌افزارهای کنونی شرکت، از ابزارهای رندر دیگر شرکت‌ها همچون NVIDIA Mental Ray یا Iray استفاد می‌کنند. برند آمریکایی، علاوه‌بر ابزارهای رندر در محیط‌های گوناگون، خدمات رندر ابری را نیز به کاربران ارائه می‌دهد. از میان ابزارهای رندر ابری می‌توان به Autodesk Rendering یا Azure Batch Rendering اشاره کرد.

تأثیرات اتودسک در تاریخ طراحی دیجیتال

عرضه‌ی اولین محصول اتودسک یعنی اتوکد، به‌تنهایی نقطه‌ی عطفی در طراحی به کمک کامپیوتر در تاریخ بود. نرم‌افزار آن‌ها نه‌‌تنها مسیر را برای نرم‌افزارهای مشابه دیگر باز کرد، بلکه آینده را نیز به‌گونه‌ای دیگر شکل داد. در دنیای مدرن امروز، می‌توان ادعا کرد که هر المان و محصول ساخته‌ی دست بشر، ارتباطی هرچند جزئی با نرم‌افزارهای اتودسک داشته است.

اتودسک تنها به طراحی و عرضه‌ی نرم‌افزارها محدود نیست و پروژه‌های متعددی را هم در سرتاسر جهان پیگری می‌کند. پروژه‌های نانو و بیوتکنولوژی متعددی در سرتاسر جهان به‌کمک این شرکت انجام می‌شوند که بسیاری از آن‌ها، آینده‌ی علوم را نشانه رفته‌اند.

آموزش، یکی دیگر از زمینه‌های مهم فعالیت‌های اتودسک محسوب می‌شود. آن‌ها با برنامه‌های آموزشی رایگان، فرصت‌های پیشرفت را برای بسیاری از افراد علاقه‌مند و جویای کار، فراهم کرده‌اند. امروز، بیش از ۱۸۰ کشور دنیا می‌توانند از خدمات آموزشی و محصولانت رایگان اتودسک برای دانش‌آموزان و دانش‌جویان استفاده کنند.

برنامه‌های آموزشی جدی اتودسک، ابتدا در سال ۱۹۹۳ و با کنفرانسی با هدف آشنایی متخصصان طراحی دیجیتال شروع شد. پس از مدتی، ظرفیت‌های بالای رویداد کشف شد و آن را به کنفرانسی سالانه بدل کرد. در سال ۲۰۰۸، اتودسک تصمیم گرفت تا رویداد را به‌صورت بین‌المللی هم برگزار کند که شانگهای و توکیو، اولین محل‌های برگزاری بودند. امروز، رویداد مذکور در سرتاسر جهان ۲۳ هزار شرکت‌کننده دارد Autodesk University، یکی از مهم‌ترین خروجی‌های آن محسوب می‌شود.

دانشگاه اتودسک، به هزاران نفر در سرتاسر جهان امکان داد تا با دوره‌های خودآموز رایگان، مهارت‌های نقشه‌کشی، مهندسی و طراحی را بیاموزند. همین آموزش‌ها و پیشرفت‌ها، تغییرات قابل توجهی را هم در صنعت ایجاد کرد. امروز، مهارت کار با نرم‌افزارهای اتودسک، در بسیاری از صنایع، یک نیاز یا حتی الزام محسوب می‌شود.

تلاش برای ساختن دنیایی بهتر با طراحی و ساخت محصولات بهینه، از دیگر اهداف و تأثیرگذاری‌های اتودسک در جهان است. بنیاد اتودسک، در مسیر همان اهداف حرکت می‌کند و با همکاری شرکت‌های کوچک و بزرگ در بیش از ۵۵ کشور جهان، موضوعاتی همچون اشتغال، بهینه‌سازی فرایندهای ساخت‌وساز و حتی تأمین آب آشامیدنی را نشانه گرفته است.

جای تعجب ندارد که رنگ‌کردن و جلادادن به کربن تا حد زیادی محبوب شده باشد. این فرایند به قدری محبوب است که شرکت‌های زیادی نظیر استون مارتین، مک‌لارن، سینگر و برابهام از بزرگ‌ترین مشتریان آن هستند. درست مانند بسیاری دیگر از ایده‌های خوب صنعت خودروسازی، این ایده هم کاملا اتفاقی به وجود آمد. این فرایند زاده‌ی ذهن دیو کینگ، رئیس Carbody Ltd (یک تعمیرگاه خودروهای تصادفی) بوده است.

چند سال قبل، کینگ که تعمیرگاه خود را پس از ترک مدرسه راه‌اندازی کرده بود، به‌دنبال راهی برای گسترش تجارت خود درکنار تعمیر خودروهای تصادفی بود تا اینکه یک درخواست از یک نمایشگاه خودرو همه چیز را تغییر داد. کینگ روشی را ابداع کرده بود که می‌توانست با جمع‌آوری تعداد زیادی از ورقه‌هایی که می‌خواست آن‌ها را رنگ کند، به رنگ‌آمیزی هم‌زمان و سریع‌تر آن‌ها بپردازد. خبر این موضوع منتشر شد و تماسی از یکی از شرکت‌های خودروسازی با کینگ تغییر زیادی در صنعت رنگ‌رزی خودرو ایجاد کرد. این شرکت رنگ قدرتمند و بسیار باکیفیت را روی قطعات فیبرکربن خواستار بود.

کینگ تحقیق در این زمینه را آغاز کرد و متوجه شد که صنعت ثبت شده‌ای برای این کار وجود ندارد. در این هنگام بود که ایده‌ی راه‌اندازی این تجارت به ذهن او رسید. وی Project 12 را با هدف یافتن راهی برای این کار راه‌اندازی کرد. تا آن زمان، رنگ‌آمیزی و جلادادن فیبرکربن با پولیش زدن سطح آن انجام می‌شد که این کار رنگ عمیق و براق مطلوب را به آن نمی‌داد. فیبرکربن (Carbon Fiber) با اشباع کردن فیبر‌های بافته شده‌ی کربن با رزین و سپس ریختن آن در قالب و حرارت دادن آن تولید می‌شود. یک فرایند که برپایه‌ی سیلیکون انجام می‌شود، این قطعات را از قالب‌هایشان جدا می‌کند. پیدا کردن یک راه‌حل شیمیایی برای تمیزکردن سطح این فیبرها بدون آن که آسیبی به رزین برسد تبدیل به یک مأموریت برای کینگ شد. وی در این زمینه با یک شرکت تولیدکننده‌ی مواد شیمیایی تماس گرفت تا او در را در این راه یاری دهد. مشکل دوم نگه‌‌داشتن رنگ برروی سطح این قطعات بود.

سطح فلزی ابتدا با اتیل اسید اسپری می‌شود که باعث می‌شود سطحی صاف‌تر و آماده‌تر برای رنگ‌آمیزی داشته باشیم. این کار برای فیبرکربن مقدور نیست؛ به همین دلیل باید به‌صورت مکانیکی به آن سمباده زد. این کار یک ایراد اساسی دارد و آن هم این است که فیبرکربن را دربرابر ضربات تا حد زیادی تضعیف می‌کند. به‌عنوان راه‌حل جایگزین، مکانیک تیم فرمول یک هوندا، ایده‌ی مات کردن با بخار را مطرح کرد. در این روش یک دستگاه، ترکیبی از آب، هوا و خرده شیشه را به سطح می‌پاشاند. به نظر می‌آمد که این روش جواب می‌دهد و به همین دلیل کینگ شروع به کارکردن و تحقیق در این روش کرد و سرمایه‌گذاری بزرگی در این روش انجام داد.اما هنوز مشکلاتی وجود داشت. هنوز هم قطعات بزرگ‌تر در معرض آسیب بودند. کینگ پی برد که مواد مورد استفاده مفید بودند؛ اما روش استفاده از آن‌ها ایراداتی داشت. راهی که به ذهن کینگ رسید این بود که با استفاده از یک نازل بزرگ، حجم زیادی از این مواد را فراهم کند و با یک نازل کوچک‌تر، کنترل میزان خروج این مواد را داشته باشد.

برای این کار، کینگ با یک شرکت دیگر همکاری کرد. فرایند رنگ‌آمیزی ابتدا مانند دیگر خودروها، با اسپری کردن رنگ آغاز می‌شود. سپس توسط تیم حرفه‌ای پروژه‌ی ۱۲، عملیات سمباده زنی آغاز می‌شود. به محض آن که رنگ مطلوب ایجاد شد، پولیش دستی انجام می‌شود و توسط تیم کنترل کیفیت، نظارت می‌شود. در این فرایند از رنگ‌های براق استفاده می‌شود. سپس از پرتوی ماورای بنفش برای جلوگیری از زردشدن این رنگ‌ها به مرور زمان بهره می‌برند. کار کینگ هنوز هم تمام نشده است و در حال توسعه‌ی روشی است که بتواند یک لایه‌ی نازک طلا را زیر رنگ قرار دهد و بعد از ۱۵ بار تلاش و صرف صدها هزار دلار، بالاخره به هدف اصلی خود رسید. با این اتفاق، اکنون او به مرجع انجام این کار حیاتی تبدیل شده است.

نحوه‌ی انجام این کار به‌صورت قدم به قدم:

با استفاده از سیلیکون، قطعه‌ی فیبرکربنی را از قالب خارج می‌کنند و سپس آن را با استفاده از پاک‌کننده‌های شیمیایی مخصوص این پروژه، تمیز می‌کنند.

سطح این قطعات با استفاده از روش مکانیکی ذکر شده، سمباده زده می‌شود و رنگی مات و مقاوم به قطعات می‌دهد.

سمباده و پولیش برروی سطح قطعات اعمال می‌شود. ناهمواری‌هایی که با سمباده نمی‌توان آن‌ها را از بین برد توسط دستگاه بلاست از بین می‌رود تا سطح آما‌ده‌ی رنگ‌آمیزی شود.

سطح با رنگ براق رنگ‌آمیزی و جلا داده می‌شود. متناسب با بافت فیبرکربن، می‌توان طرح‌های خاصی را برروی آن رسم کرد.

سطح نهایی مجددا پولیش می‌شود. سپس سطح را در مقابل تغییر رنگ مقاوم می‌کنند.

سطح را برای رفع ایرادات نهایی بازرسی می‌کنند.

ناراحت‌کننده خواهد بود اگر آئودی روزی تصمیم به توقف تولید نمونه محبوب R8 بگیرد؛ اما طبق صحبت‌های هانس یواخیم روتنپیلیر، عضو هیئت مدیره شرکت در بخش توسعه فنی، احتمال دارد که این سوپراسپرت تنفس طبیعی در آینده به‌صورت یک محصول تمام‌الکتریکی عرضه شود. اگر این اتفاق عملی شود، امیدواریم که نسخه الکتریکی R8 به سرنوشت نمونه از بین رفته e-tron دچار نشود.

فارغ از آینده این سوپراسپرت، اکنون انواع گوناگون نمونه مذکور در بازار وجود دارند و یکی از جذاب‌ترین انتخاب‌ها در کلاس خود به حساب می‌آیند. در این مدل خاص که اکنون در رابطه با آن توضیح خواهیم داد، R8 با بهره‌گیری از رنگ آبی اسکاری و ویژگی‌های ظاهری خاص، جذابیت‌های فراوانی دارد. یکی از جذاب‌ترین نکات ظاهری، رینگ‌های ۲۰ اینچی برند ABT است که با رنگ تیره، هماهنگی دلنشینی را با رنگ بدنه به‌وجود آورده است.

عکس‌های منتشر شده از این خودرو در رشته کو‌ه‌های آلپ در اتریش گرفته شده که جذابیت صحنه‌های ثبت شده را دو‌چندان می‌کند. نسخه پرفورمنس از آئودی R8 V10 به‌عنوان نسخه قبل از فیس‌لیفت این خودرو معرفی شد و افزایش قدرت ۹ اسب‌بخاری به‌همراه افزایش گشتاور ۲۰ نیوتن‌متری را برای موتور ۱۰ سیلندر ۵.۲ لیتری FSI خود تجربه کرد. چندی پیش آئودی اعلام کرد که نمونه R8 را تنها با موتور ۱۰ سیلندر عرضه می‌کند و به شایعات مبنی بر تولید نمونه ۶ سیلندر پایان داد.

ایسر طی رویدادی، تعداد زیادی محصول معرفی کرد که در ادامه‌ی سال ۲۰۱۹، به بازار عرضه خواهند شد. محصولاتی که در شاخه‌های متنوع، از کامپیوترهای دسکتاپ گیمینگ تا کروم‌بوک، نمایشگر و گجت‌های متفرقه را شامل می‌شدند.

محصولاتی که توسط ایسر معرفی شدند، در خانواده‌های متعدد از Acer تا CobceptD، Predator و NITRO قرار داشتند. در مجموع، ۲۲ محصول جدید معرفی شد. برخی از موارد معرفی شده، برای دانش‌آموزان و دانشجویان عالی هستند که از میان آن‌ها می‌توان به Acer Chromebook 715 اشاره کرد. دسته‌ای دیگر نیز مخصوص گیمرها هستند که نمایشگر Predator CG437P UHD، از بهترین نمونه‌های آن‌ها محسوب می‌شود.

هر یک از لپ‌تاپ‌ها و کامپیوترهای شخصی جدید ایسر، با مشخصات قابل انتخاب متعددی عرضه می‌شوند. به‌عنوان مثال، کروم‌بوک‌ها گستره‌ی وسیعی از پردازنده‌های نسل هشتم اینتل Core i30813OU تا Pentium Gold 4417U را برای انتخاب به کاربر عرضه می‌کنند. حافظه‌ی رم این محصولات نیز تا ۱۶ گیگابایت و حافظه‌ی داخلی تا ۱۲۸ گیگابایت به کاربران عرضه می‌شود.

محصولات حرفه‌ای‌تر همچون لپ‌تاپ‌های سری نیترو، با نسل نهم یا هشتم پردازنده‌های اینتل کور عرضه می‌شوند که ۳۲ گیگابابت حافظه‌ی رم و تا دو ترابایت حافظه‌ی داخلی دارند. البته، دسته‌ی کروم‌بوک‌ها بیشتر مورد تمرکز این شرکت تایوانی بوده‌اند. آن‌ها قصد دارند تا مشتریان تجاری بیشتری را با عرضه‌ی امکانات بهتر در کروم‌بوک‌ها، به سمت محصولات خود جذب کنند.

اطلاعات جزئی از تاریخ عرضه‌ی محصولات مورد نظر ایسر منتشر نشده و بسته به خانواده و نوع آن‌ها، هرکدام در تاریخی متفاوت به بازار خواهند آمد. به‌علاوه، اطلاعات قیمتی محصولات نیز در دست نیست. به‌هرحال، در ادامه به بررسی کلی محصولات آتی این شرکت می‌پردازیم.

Acer ConceptD

خانواده‌ی جدید ایسر، شامل کامپیوترهای دسکتاپ مجهز به ویندوز ۱۰، لپ‌تاپ و نمایشگرهایی هستند در دسته‌ی محصولات حرفه‌ای ایسر قرار می‌گیرند. جامعه‌ی هدف آن‌ها، طراحان، فیلم‌سازها، مهندسان، معمارها، توسعه‌دهنده‌ها و به‌طور کلی افراد تولیدکننده هستند. زبان طراحی خاص، پردازش بدون صدا و نمایشگرهای با کیفیت رنگ بسیار بالا،‌ کامپیوترهای شخصی و نمایشگرهای این خانواده را به‌خوبی از رقبا متمایز می‌کنند.

لپ‌تاپ‌های گیمینگ

لپ‌تاپ کاملا جدید ایسر به‌نام Helios 700، مجهز به صفحه‌کلیدی حرفه‌ای با برند HyperDrift خواهد بود که با طراحی خاص خود، سیستم خنک‌کننده‌ را نیز تقویت می‌کند. بدین ترتیب، گیمرها می‌توانند از حداکثر امکانات پردازشی و قدرتی قطعات لپ‌تاپ خود استفاده کنند.

محصول دیگر خانواده‌ی لپتا‌‌پ‌های گیمینگ، Predator Helios 300 نام دارد که به‌نوعی بازطراحی محصولی با همین نام محسوب می‌شود. طراحی جدید، ظاهری مدرن‌تر و خاص‌تر به محصول ایسر داده است. شرکت تایوانی این لپ‌تاپ را با کارت گرافیک NVIDIA GeForce RTX 2070 و فناوری Max-Q Design یا آخرین نسخه از GeForce GTX موجود در زمان عرضه، با بازار معرفی خواهند کرد. البته، حفظ قیمت دستگاه در محدوده‌ای قابل‌قبول و به‌صرفه هم در دستور کار ایسر قرار دارد.

لپ‌تاپ جدید ایسر به‌نام Nitro 7، مخصوص گیمرهای عادی است که علاوه‌بر بهبود مشخصات و توانایی‌های اختصاصی برای بازی‌ها، بازی آنلاین را نیز در نظر دارند. به‌علاوه، لپ‌تاپ نیترو ۵ هم با طراحی جدید و استفاده از آخرین نسخه‌ی کارت گرافیک GeForce GTX عرضه خواهد شد. همچنین نمایشگر جدید با نرخ بازسازی تصویر ۱۴۴ هرتز و زمان پاسخگویی ۳ میلی‌ثانیه، در نیترو ۵ استفاده می‌شود.

لپ‌تاپ‌های عادی و کروم‌بوک

همان‌طور که گفته شد، ایسر تمرکز زیادی روی کروم‌بوک‌ها دارد و با عرضه‌ی Chromebook 714 و 715، جامعه‌ی مخاطبان تجاری را هدف گرفته است. محصولات جدید، کاربران امروزی خدمات ابری را با محصولی ساخته شده از آلومینیم با استانداردهای بالای نظامی، قطعا راضی خواهند کرد. به‌علاوه، حسگر اثر انگشت و مدرک تأییدیه‌ی Citrix هم در کروم‌بوک‌های جدید وجود دارند. نسخه‌ی ۷۱۵ از محصولات جدید ایسر هم، مجهز به صفحه‌کلید اختصاصی اعداد خواهد بود.

سری دیگر لپ‌تاپ‌های ایسر، با نام آشنای Aspire عرضه می‌شوند که بازه‌ی وسیعی از نیازهای مصرف‌کننده‌ها را تأمین می‌کنند. Aspire 7، لپتاپی مخصوص کاربران حرفه‌ای است که به حداکثر امکانات سخت‌افزاری نیاز دارند. محصول دیگر، Aspire 5، قدرت پردازشی میان‌رده را به کاربر عرضه می‌کند و Aspire 3، با تمرکز بر بازار پایین‌رده‌ها عرضه خواهد شد.

مشتریان تجاری که سفرهای کاری زیادی در برنامه‌ی خود دارند، می‌توانند از لپ‌تاپ TravelMate P6 ایسر استفاده کنند. محصولی بسیار نازک که ضخامت ۱.۵ سانتی‌متری، وزن حدود یک کیلوگرم و تا ۲۰ ساعت عمر باتری را به کاربر ارائه می‌کند. درواقع، با یک بار شارژ سروی تراول‌میت می‌توان پروازهای طولانی مسافرتی یا جلسه‌های متعدد در طول سفر را پشتیبانی کرد.

لپ‌تاپ چندکاره‌ی Spin 3، محصول دیگری است که توسط ایسر در خانواده‌ی لپ‌تاپ‌ها عرضه خواهد شد. تایوانی‌ها در این لپ‌تاپ از آخرین فناوری موجود همچون کارت گرافیک GeForce MX230 استفاده می‌کنند. به‌علاوه، عمر باتری اسپین نیز خدود ۱۲ ساعت عنوان شد.

کامپیوترهای دسکتاپ، نمایشگر و گجت‌های متفرقه‌ی گیمینگ

ایسر در خانواده‌ی کامپیوترهای دسکتاپ مخصوص بازی، Predator Orion 5000 را معرفی کرد که از نسل نهم پردازنده‌ی Core i9-9900K اینتل با تراشه‌ی Z390 بهره می‌برد. به‌علاوه، کارت گرافیک GeForce 2080 به‌همراه ارتباط اترنت Dragon 2.5 و طراحی باریک‌تر، از خصوصیات دیگر کامپیوتر دسکتاپ جدید برند تایوانی هستند.

ایسر، در بخش نمایشگرهای گیمینگ، Predator CG437K P را معرفی کرد که مخصوص کاربران فوق حرفه‌ای طراحی شده است. رزولوشن فوق‌العاده عالی ۲۱۶۰*۳۸۴۰ در ابعاد ۴۳ اینچی به‌همراه فناوری LFGD، کیفیت 4K را به کاربر ارائه می‌کند. نمایشگر جدید ایسر، نرخ بازسازی تصویر 144Hz دارد که تصویری نرم و باکیفیت را به کاربر ارائه می‌کند. ایسر، برای محصول جدید خود، تأییدیه‌ی Vesa-Certified Display HDR را هم دریافت کرد که نوید کنتراست بالاتر و دقت رنگ بیشتر را به خریداران می‌دهد.

از گجت‌های گیمینگ متفرقه‌ای که توسط برند تایوانی معرفی شدند، می‌توان به ماوس Predator Cestus 330 اشاره کرد که مجهز به حسگر جدید Pixart 3335 است. هدست گیمینگ Galea 311، محصول دیگر ایسر در این خانواده خواهد بود که از درایورهای ۵۰ میلی‌متری با کیفیت بالا بهره می‌برد. صفحه‌کلید Predator Aethon 300 و کوله‌پشتی مخصوص لپ‌تاپ Predator M-Utility، محصولات دیگر ایسر هستند که خانواده‌ی تجهیزات گیمینگ تایوانی‌ها را تکمیل خواهند کرد.

گزارش اخیر منتشرشده توسط نشریه مالی Nikkei Asian Review نشان می‌دهد تسلا و پاناسونیک قصد دارند فرایند توسعه آینده کارخانه گیگافکتوری خودروساز سیلیکون‌ولی در نوادا را متوقف کنند. بااین‌حال نشریه نیکی هنوز هیچ منبعی برای اطلاعات خود ارائه نکرده است. 

فروش خودروهای الکتریکی تسلا در ایالات متحده پایین آمده است. می‌توان مقداری از کاهش فروش را به تمرکز تسلا روی بازارهای خارج از این کشور مربوط دانست؛ اما نمی‌توان تمام دلایل کاهش فروش را به این موضوع ربط داد. علاوه‌بر این میزان فروش خودروهای برقی تسلا مدل اس و تسلا مدل ایکس نیز مانند گذشته نیست. درحالی‌که تسلا به‌تازگی گزارشی از سود خود منتشر کرده، ممکن است این سود مربوط‌به سه‌ماهه اول ۲۰۱۹ نباشد. چنین چیزی اصلا‌ً جای تعجب ندارد زیرا مدتی قبل نیز ایلان ماسک به این مسئله اذعان کرد.  

در گذشته تسلا به‌شدت تلاش کرده است تا دامنه فعالیت خود را برای آینده گسترش دهد؛ تلاش تسلا حتی با وجود کاهش احتمالی سود در کوتاه مدت، برای آینده توجیه‌پذیر بود. بااین‌حال برخی مواقع وضعیتی ایجاد می‌شود که شرکت‌های بزرگ باید برای گسترش فعالیت‌های خود تصمیم‌گیری کنند. اگر گزارش درست باشد، حتماً تسلا و پاناسونیک (Panasonic) به این نتیجه رسیده‌اند که تصمیم برای گسترش گیگافکتوری، در شرایط کنونی غیرضروری است. چنین ایده‌ای به‌ویژه در وضعیت مالی فعلی، باعث وارد آمدن فشار بیشتر به این شرکت می‌شود و همین تصمیم جدید تسلا را توجیه‌پذیر می‌کند. 

پس از آن‌که نشریه نیکی خبر داد پاناسونیک سرمایه‌گذاری برای گسترش گیگافکتوری را متوقف می‌کند، ارزش سهام تسلا کاهش یافت. پاناسونیک اعلام کرد که این شرکت به ظرفیت ۳۵ گیگاوات ساعت در سال رسیده است. چنین ظرفیتی در شرایط کنونی برای ساخت بیش از ۵۰۰ هزار دستگاه خودروی الکتریکی تسلا مدل ۳ در سال و پاوروال (Powerwall) کفایت می‌کند. 

به نظر می‌رسد که حتی با وجود تکمیل نشدن گیگافکتوری، ظرفیت آن برای وضعیت فعلی مناسب است. صادقانه بگوییم، کارخانه تولید باتری خودروی برقی نوادا می‌تواند به‌طور مداوم گسترش یابد. تسلا امکانات زیادی برای رشد و توسعه گیگافکتوری در اختیار دارد و به نظر می‌رسد که چنین امکاناتی، ظرفیت بی‌پایانی را برای توسعه و بهبود فراهم کرده‌اند. 

در گزارش نشریه نیکی با اشاره به موقتی بودن توقف گسترش گیگافکتوری تسلا آمده است:

تسلا و پاناسونیک قصد داشتند ظرفیت تولید را تا سال آینده ۵۰ درصد افزایش دهند، اما به‌دلیل مشکلات مالی مجبور به بازنگری شده‌اند. 

کارخانه گیگافکتوری از ابتدای سال ۲۰۱۷ تاکنون باتری‌های خودروی برقی تسلا مدل ۳ را به‌عنوان کوچک‌ترین سداناین شرکت تولید می‌کند. پاناسونیک سلول‌های (پیل‌ها) باتری را تولید می‌کند، درحالی‌که تسلا وظیفه مونتاژ آن‌ها را در پکیج باتری بر عهده دارد. با وجود ظرفیت کنونی ۳۵ گیگاوات ساعت در سال، این دو شرکت قصد داشتند ظرفیت تولید کارخانه نوادا را تا سال ۲۰۲۰ به ۵۴ گیگاوات ساعت در سال افزایش دهند. 

گزارش اخیر اشاره می‌کند که پاناسونیک در سال مالی منتهی به ماه مارس، حدود ۱۸۰ میلیون دلار زیان کرده است. پاناسونیک همچنین سرمایه‌گذاری موردنظر در کارخانه گیگافکتوری شانگهای را متوقف کرده است. با این وجود، هر دو شرکت هنوز هم قصد دارند در آینده با یکدیگر همکاری کنند. سخنگوی تسلا به نشریه نیکی گفت:

البته ما در صورت نیاز، به سرمایه‌گذاری‌های جدید در گیگافکتوری ۱ ادامه خواهیم داد.