فناوری فضایی؛ نماد پیشرفت تمدن بشری

امسال روزهای هفته جهانی فضا به موضوع های «فضا، جوانان و ایده های نو»، «فضا و توسعه گردشگری»،« فضا و توسعه ارتباطات»،« فضا و ارتقا، کیفیت زندگی»، «فضا و مدیریت منابع زمین»، «فناوری های فضایی و توسعه اقتصادی، حقوق فضا و همکاری های بین المللی» اختصاص یافته است. در این مقاله به اهمیت فناوری فضایی و  سه موضوع «فضا، جوانان و ایده های نو»، «فضا و توسعه گردشگری»،« فضا و توسعه ارتباطات» اشاره می شود که در ادامه آن را می خوانید.

چرا فناوری فضایی مهم است؟

فناوری فضایی یکی از پیشروترین شاخه‌های فناوری های هایتک و نماد پیشرفت تمدن بشری است و گردش مالی جهانی آن از 380 میلیارد دلار در سال فراتر می‌رود. راه حل‌ها و ایده‌هایی که پژوهشگران برای غلبه بر چالش‌های پر شمار فعالیت در محیط فضا چه برای فضانوردان و چه برای ماهواره‌ها و کاوشگرهای خود کار ارایه داده‌اند، سال‌هاست راه خود را به زندگی روزمره و فناوری‌های در دسترس عموم مردم باز کرده و داده‌های ارسالی ماهواره‌ها، زندگی بهتری را برای عموم مردم در سراسر این کره خاکی فراهم کرده است.

ایده‌های نو در صنعت فضایی

طی 10 سال اخیر، جوانان بسیاری در سراسر جهان به مدل کسب و کار دانش بنیان( استارت آپ) روی آورده‌اند و با جذب سرمایه‌ای قریب به 20 میلیارد دلار از صندوق‌های سرمایه گذاری خطرپذیر و بانک‌ها، حدود 500 شرکت موفق را در عرصه‌های مختلف صنعت فضایی راه اندازی کرده‌اند. رشد سریع و عملکرد چشمگیر استارت آپ‌ها در این بازه زمانی کوتاه، به خصوص در حوزه پرتاب به فضا، بسیاری از دولت‌ها را در سراسر جهان مجاب کرده است تا از سرمایه گذاری دولتی برای توسعه صنعت فضایی به تسهیل و گسترش اقتصاد دانش بنیان روی آورند.

روسیه: بیش از 100 شرکت و 250 هزار نفر چرخ صنعت فضایی روسیه را می‌چرخانند. مانند بسیاری از کشورها، نخستین قدرت فضایی جهان هم از نقش استارت آپ‌ها و بخش خصوصی در گسترش فناوری فضایی غافل نیست و با تاسیس مرکز نوآوری« سکولکوا» در حومه مسکو، فعالان فناوری‌های هایتک را تحت پوشش قرار داده است. استارت آپ‌های فضایی روسیه تقریبا در همه بخش های صنعت فضایی از نرم افزارهای تحلیل داده فضایی گرفته تا طراحی، ساخت و پرتاب ماهواره‌های کوچک و بزرگ فعالیت می‌کنند. در ادامه به ایده های نوی کشورهای مختلف در صنعت فضایی اشاره می شود.

ایالات متحده آمریکا: از سال 2000(1379) تا امروز، بیش از 60 درصد سرمایه گذاری در استارت آپ‌های فضایی را سرمایه داران آمریکایی انجام داده اند و طی 3 سال اخیر، استارت آپ های آمریکایی 75 درصد از سرمایه گذاری‌ها را جذب کرده اند. شرکت خصوصی اسپیس ایکس که فقط 16 سال از عمرش می گذرد امروز بیش از 25 میلیارد دلار ارزش دارد و به یکی از بازیگران اصلی رقابت فضایی تبدیل شده است.

چین: پس از روسیه و آمریکا، چین سومین کشور جهان است که به فناوری ارسال انسان به فضا و ساخت ایستگاه فضایی دست پیدا کرده است. بیش از 10 شرکت خصوصی و استارت آپ چینی طی 4 سال اخیر به پیشرفت‌های گسترده ای دست یافته اند. به طوری که موتورهای قدرتمندی با سوخت اکسیژن و متان مایع ساخته اند که محموله ای 1500 کیلوگرمی را درمدار 500 کیلومتری سطح زمین قرار می دهد.

انگلستان: صنعت فضایی انگلیس با تولید 40 درصد از ماهواره‌های کوچک و 25 درصد از ماهواره‌های مخابراتی جهان، سالانه 18 میلیارد دلار درآمد دارد. این کشور برای توسعه صنعت فضایی خود روی جوانان حساب ویژه ای باز کرده است. رقابت« Satelife Challenge» برای جوانان 11تا 22 ساله یکی از تمهیدات انگلیسی‌ها برای دست یابی به این هدف است و به بررسی پیشنهادهای نوآورانه ای می پردازد که از داده‌های ارسالی ماهواره ها و فضاپیماها برای بهبود شرایط اقتصادی، سلامت و محیط زیست استفاده می کنند. مجموع جوایز این رقابت سالانه به 65 هزار دلار می رسد.

کانادا: سابقه طولانی فعالیت‌های فضایی کانادا را می توان در همکاری موثر آن با ناسا، آسا و دیگر آژانس های فضایی خلاصه کرد. صنعت فضایی این کشور رشد آرامی را تجربه می کند و گردش مالی آن به حدود 6 میلیارد دلار در سال می رسد؛ با این حال جای خالی نهادهای قانونی برای توسعه اقتصاد دانش بنیان و استارت آپ ها در آن احساس می شود.

هند: سازمان تحقیقات فضایی هند(ISRO) با تدوین سیاست‌های دانش بنیان و تکیه بر نیروی داخلی توانست فضاپیمای «مانگالیان» را با فناوری صد در صد بومی بسازد و آن را یک دهم هزینه‌ای که ناسا برای ماهواره «MAVEN» صرف کرده بود، به سوی مریخ بفرستد. پرتاب موفق فضاپیمای مانگالیان به مدار مریخ در سپتامبر 2014(شهریور1393)، هند را به نخستین کشور تاریخ تبدیل کرد که در اولین تلاش خود به مقصد سیاره سرخ موفق شده است.

آژانس فضایی اروپا(ESA): آسا با بیش از 20 مرکز نوآوری در 15 کشور اتحادیه اروپا، بزرگترین اکوسیستم کارآفرینی مرتبط با فناوری فضایی را در جهان شکل داده است. تا تابستان 1397(2018) بیش از 620 شرکت در این اکوسیستم فعالیت کرده اند و سالانه 160 استارت آپ جدید در برنامه 2 ساله آژانس فضایی اروپا راه اندازی می شوند.

ایران: سازمان فضایی ایران(ISA) چند سالی است که همزمان با هفته فضا، رویداد شناسایی و توانمند سازی کسب و کارهای فضا پایه را با عنوان «نوآوردگاه فضایی» برگزار می کند. هدف از این برنامه تعاملی با استارت آپ ها، تشویق و ترغیب برنامه تعاملی با استارت آپ ها، تشویق و ترغیب جوانان علاقه مند به کارآفرینی در حوزه فضایی با استفاده از داده های فضاپایه و فناوری های توسعه یافته در سازمان فضایی برای توسعه کسب و کارهای نوپای غیر فضایی است.

فضا و توسعه گردشگری

فناوری فضایی، صنعت گردشگری را در قرن بیست و یک متحول کرده است به لطف داده‌های ارسالی رصد خانه های مداری پایش زمین، پیش بینی وضع هوا با دقتی بی سابقه امکان پذیر شده و با استفاده از آن می توان بهترین زمان ممکن را برای سفر انتخاب کرد. استفاده از تراشه های موقعیت یابی فضایی(جی پی اس آمریکا، گلوناس روسیه و گالیه اروپا ) در گوشی های همراه و نقشه های الکترونیک، ریسک سفر به مناطق خطرناک و صعب العبور را به شدت کاهش داده و گزینه های بیشتری را برای سفر در اختیار گردشگران بین المللی قرار داده است. راه اندازی توریسم فضایی در آینده نزدیک، صنعت گردشگری را دگرگون خواهد کرد.

اهمیت صنعت گردشگری

*بیش از 290 میلیون نفر متناظر با 10 درصد اشتغال جهان، درآمد خود را از فعالیت در صنعت گردشگری حاصل می کنند.

*صنعت گردشگری با گردش مالی سالانه 8 هزار میلیارد دلار، 10 درصد از تولید ناخالص جهان را به خود اختصاص داده است

*برآورد می شود تا سال 1030(1409) گردش مالی جهانی صنعت گردشگری به 13 هزار میلیارد دلار در سال برسد.

*برآورد می شود که تا سال 2030 تعداد گردشگران بین المللی در سال به 18 میلیارد نفر برسد.

در ادامه به چند مورد از مهمترین دستاوردهای فناوری فضایی در صنعت گردشگری اشاره می شود.

هتل فضایی: ایستگاه فضایی بین المللی، بزرگترین و گران قیمت ترین سازه ای است که بشر تاکنون درمدار زمین مستقر کرده و تا امروز 150 میلیارد دلار برای آن هزینه شده است. این ایستگاه ظرفیت پذیرایی طولانی مدت از 6 سرنشین را دارد؛ ولی عمر مفید آن از نصف گذشته است. ساخت هتل فضایی برای اقامت چند روزه گردشگران فضایی بدون صرف هزینه ای به مراتب گزاف تر و همکاری بین المللی گسترده تر، امکان پذیر نیست.

آسانسور فضایی: سخت ترین چالش کنونی فناوری فضایی، ابداع روشی ارزان قیمت و کم انرژی برای رسیدن به مدار کم ارتفاع زمین است. موشک های شیمیایی کنونی، بخش اعظم سوخت خود را برای رسیدن از سطح زمین به ارتفاع 200 کیلومتری مصرف می کنند. آسانسور فضایی، بهترین راه حلی است که تا امروز برای حل این مشکل پیشنهاد شده است. کابلی بلند، بندرگاه فضایی را که روی خط استوا واقع شده است به وزنه مهار کننده در مدار زمین آهنگ( 36 هزار کیلومتر دورتر از سطح زمین) متصل می کند. ایستگاه فضایی در ارتفاع مناسب( مثلا 400 کیلومتری زمین) مستقر می شود و سرنشینان و تجهیزات سوار بر ارابه های فوق سبک، از سطح زمین به ایستگاه منتقل می شوند. آسانسور فضایی مهم ترین گام بشر برای دستیابی به سفرهای فضایی مقرون به صرفه ومیان سیاره ای است.

پرواز زیر مداری: شرکت های خصوصی و استارت آپ ها در حال طراحی و ساخت هوا-فضاپیماهایی هستند که می توانند با پرواز در ارتفاع‌های چند ده کیلومتری و پشت سر گذاشتن خط کایمن( مرز فضا)، هم پروازهای زیر مداری را با هزینه ای نه چندان گران برای علاقه مندان امکان پذیر کنند و هم مسافران را تا 30 برابر سریع تر در سفرهای میان قاره ای جا به جا کنند. این هوا-فضا پیماها همچنین می توانند برای چند ده دقیقه، تجربه شرایط بی وزنی را در اختیار سرنشینان قرار دهند.

باستان شناسی فضایی: استفاده از فناوری فضایی در یافتن جاذبه های باستانی و مقاصد گردشگری جدید آنقدر گسترده است که به شکل گیری حوزه تحقیقاتی جدید با عنوان «باستان شناسی فضایی» منجر شده است. پژوهشگران این حوزه با استفاده از داده‌های فضاپیما و تحلیل های رایانه‌ای، شهرها و سازه های باستانی پنهان در زیر خاک را آشکار می کنند.

سفر به مدار زمین: شرکت های خصوصی مانند اسپیس ایکس و بلواوریجین در حال ساخت مدارگردهای سرنشین داری هستند که گردشگران فضایی را به مدار کم ارتفاع زمین منتقل می کنند. هرچند در دهه 2000(1380) نخستین گروه از گردشگران فضایی با هزینه چشمگیر 20 میلیون دلار سفری یک هفته ای را به ایستگاه فضایی بین المللی تجربه کردند اما مدارگردهای خصوصی قرار است هزینه این سفر را به چند درصد نخستین فاکتورهای گردشگری فضایی کاهش دهند.

سفربه دیگر اجرام سماوی: هدف نهایی از گردشگری فضایی، سفر به ماه، مریخ، سیارک ها و دیگر اجرام منظومه شمسی است. چنین سفرهایی با چالش های علمی-فناوری عظیمی همراهند و اطلاعاتی که طی شش دهه فعالیت فضایی از تاثیر محیط فضا بر بدن و روان انسان گردآوری شده، آنقدر کافی نیست که بتوان برای ایمنی و سلامت روان فضانوردان در سفرهای طولانی روی آنها حساب کرد. گردش مداری به دور ماه، احداث پایگاه در سطح ماه، سفر مداری به سیاره سرخ و در نهایت، مسکونی کردن مریخ، گام های بلندی است که برخی از کارآفرینان بلند پرواز مانند« ایلان ماسک» در تلاشند به آن دست یابند.

فضا و توسعه ارتباطات

پدیده های الکترومغناطیسی، بنیان ارتباطات بشر را تشکیل می دهند. ارتباطات راه دور( رادیو و مخابرات بی سیم) با تکیه بر بازتاب امواج رادیویی از یونوسفر برقرار شده است، فیبرهای نوری حجم عظیمی از اطلاعات را در قالب پرتوهای لیزربین نقاط مختلف زمین جا به جا می کنند، امواج تلویزیونی از ماهواره های مخابراتی به تمام گیرنده ها در سراسر زمین می رسند و گجت های ریز و درست به همراه هوشمند و جدایی ناپذیر عموم افراد تبدیل شده اند. فناوری فضایی نقش مهمی در هماهنگی زیر ساخت‌های ارتباطی بشر ایفا می کند و با پایش وضعیت فضا، ما را در حفاظت از این زیر ساخت های حیاتی یاری می‌رساند.

ماهواره های مخابراتی: 35786 کیلومتر بالاتر از خط استوا، ارزشمندترین مدار زمین واقع شده است. مدار دایروی زمین آهنگ که اجرام درون آن هر شبانه روز یک بار به دور زمین می گردند. از آنجایی که این دوره تناوب با گردش وضعی زمین برابر است، ماهواره های این مدار نسبت به سطح زمین، جایگاه ثابتی دارند و می توان از آنها برای خدمت ارتباطی بهره گرفت. هر چند فقط با 3 ماهواره مخابراتی می توان تمام زمین را تحت پوشش قرار داد اما امروز بیش از 570 ماهواره مخابراتی در این مدار فعالیت دارند و بیش از 200 ماهواره کم ارتفاع تر هم به ارایه خدمات ارتباطی مشغولند.

برج های مخابراتی: با پیشرفتت فناوری فضایی، استفاده مستقیم از خدمات ماهواره‌ای ارزان‌تر و گسترده‌تر خواهد شد اما محیط فضا و پدیده‌های مخربی مانند توفان‌های خورشیدی و پرتوهای کیهانی خطرناک‌تر از آن هستند که بتوان روی استفاده صرف از فناوری فضایی حساب کرد. برج های مخابراتی و ارتباطات زمینی که هم اکنون بار اصلی مخابرات را به دست دارند، در آینده هم به عنوان شبکه پشتیبان حضور خواهند داشت.

برق بی سیم: یکی از ایده‌های قدیمی در حوزه انرژی، انتقال بزرگ مقیاس انرژی الکتریکی بدون استفاده از سیم است. این ایده برای صنعتی شدن با چالش‌های گسترده‌ای روبه رو است اما اگر به واقعیت بپیوندد می‌تواند بسیاری از مشکل‌های زیر ساختی را برای توسعه ارتباطات و مخابرات را برطرف کند.

توفان های خورشیدی: شراره‌ها و فوران‌های خورشیدی، توده‌های عظیمی از ذرات باردار پر انرژی را به فضا منتشر می‌کنند. اگر این ذرات به زمین برسند، می‌توانند ماهواره‌ها را از بین ببرند. شبکه‌های ارتباطی و انتقال قدرت را در زمین مختل کنند و تمامی ابزارهایی را که درون آنها از فناوری الکترومغناطیسی استفاده شده، از کار بیندازند.

یونوسفر: از ارتفاع 60 تا 1000 کیلومتری بالاتر از سطح زمین، مولکول های جو تحت تاثیر پرتوهای خورشیدی یونیزه می‌شوند و لایه‌های یونوسفر را شکل می دهند. ماهواره‌های کم ارتفاع درون این لایه بسیار رقیق حرکت می‌کنند و مدار آنها به خاطر اصطکاک ناچیز با مولکول‌های هوا دچار افت ارتفاع می‌شود. توفان‌های خورشیدی با افزایش اختلالات یونوسفر می‌توانند خطاهایی در سیستم‌های موقعیت یابی فضایی ایجاد کنند. فناوری فضایی تنها روش ممکن برای پایش این لایه مهم از جو است.

ارتباطات امن: طی چند سال اخیر شاهد پیشرفت‌های خیره کننده‌ای در فناوری ارتباطات کوانتومی بوده‌ایم. دراین روش، پژوهشگران برای جا به جایی اطلاعات از فوتون‌های خاصی استفاده می‌کنند که در حالت« درهم تنیدگی کوانتومی» قرار دارند. اگر کسی برای شنود خط ارتباطی اقدام کند، فرستنده و گیرنده هر دو متوجه خواهند شد.

مخابرات هوایی: با استفاده از سیستم‌های ماهواره‌ای، هواپیماها حتی برای فرار از اقیانوس هم می‌توانند به شبکه‌های ارتباط همراه و اینترنت متصل شوند. البته هزینه بالای این خدمات باعث شده گروهی از غول‌های فناوری مانند گوگل و فیس بوک به استفاده از هواگردهای بلند پرواز مانند هواپیماهای خورشیدی استراتوسفری و بالن‌های هلیومی برای ارایه خدمات ارتباطی در نقاط دور افتاده روی آورند.

مناطق قطبی: در مناطق دور افتاده‌ای مانند شمالگان و جنوبگان، تنها گزینه ارتباطی مطمئن و در دسترس، استفاده از خدمات ماهواره‌ای است. ایریدیوم، معروف‌ترین ارایه دهنده خدمات مخابرات ماهواره‌ای در سراسر نقاط زمین است.

موقعیت یابی: با استفاده از ارتباطات و موقعیت یابی ماهواره‌ای، خدمات حمل و نقل زمینی و دریایی را می‌توان به مراتب ساده‌تر و ایمن‌تر انجام داد. در صورت بروز سانحه یا خطر، هشدار لازم بلافاصله از طریق سیستم‌های ماهواره‌ای به مرکز بحران مخابره می‌شود و طی چند ساعت، گروه امداد به کمک آسیب دیدگان می‌آید.

گردشگری فضایی: بر خلاف تصور عموم، دسترسی به خدمات ارتباطی در مدار زمین کار سختی است و پهنای باند دیتا بسیار ناچیز است زیرا ماهواره‌ها با سرعت‌های بسیار زیاد( چند کیلومتر بر ثانیه) در جهت‌های مختلفی حرکت می‌کنند. برای مثال، سرعت اتصال فضا نوردان ساکن در ایستگاه فضایی بین المللی به اینترنت تفاوت چندانی با سرعت خدمات تلفنی(دایال آپ) ندارد. شبکه ارتباطی میان ماهواره‌ای می‌تواند پهنای باند ارتباطی بین ماهواره‌ها و ایستگاه‌های زمینی را افزایش دهد.

پایش فضا: رصد خانه‌های خورشیدی در مداری مستقر شده‌اند که ماهواره را در موقعیت ثابتی نسبت به خورشید و زمین قرار می‌دهد. این رصد خانه‌ها پیوسته ستاره منظومه شمسی را زیر نظر دارند و تنها 8 دقیقه پس از وقوع توفان‌های خورشیدی خطرساز، به ایستگاه‌های کنترل زمینی هشدار می‌دهند تا اقدام‌های لازم برای محافظت از ماهواره‌ها و زیرساخت‌های حیاتی (انتقال برق، ارتباطات همراه و …) آغاز شود.

 

No tags for this post.