إبداع

هندسة المشاريع العملاقة بين مصاعد الفضاء وسور الصين العظيم

لطالما ألهمت المشاريع العملاقة المهندسين حول العالم

تعد مشاريع الهندسة العملاقة أكثر من مجرد مشاريع خيالية من الخيال العلمي. فقد تم التخطيط لها بنشاط في بعض أنحاء العالم وهي ليست بجديدة. فالبشر على مر التاريخ بنوا هياكل ضخمة وعظيمة. حيث أن الدافع لبناء مباني وآلات وهياكل أكبر وأكثر تعقيدًا قديم قدم البناء، ويعود تاريخه إلى أبعد مما قد تدركه.

ما هي الهندسة واسعة النطاق؟

تعتبر هندسة المشاريع العملاقة بشكل عام نوعًا من االتمرين، حيث يصمم المرء بقلم وورقة مشروعًا دون جدوى تجاه التكنولوجيا المعنية، أو الاحتياجات المادية، أو العمل واستثمار الوقت، وذلك على نطاق واسع.

نعرف هذه الهندسة على أنها علم “مدروس بشكل عام”، ذلك أن التعريف الأكثر دقة يترك لنا نقاشًا مثيرًا للاهتمام سنصل إليه بعد قليل. فعادةً ما تُعرّف بهندسة المشاريع العملاقة لتشمل أي هيكل أكبر من 1000 كلم (حوالي 620 ميلاً) في أي بُعد، مما يجعله بطول ميغامتر واحد. من الواضح أن هذه هي أنواع الهياكل التي يمكن العثور عليها في عوالم وعقول كتّاب الخيال العلمي، ولكن الأمر ليس حكرًا عليهم. فقد عمل العديد من العلماء البارزين أيضًا على أفكار هندسية ضخمة، بما في ذلك بعض أشهر الأمثلة على الهياكل العملاقة.

مقالة ذات صلة : الطاقة المتجددة أهم طموحات الصين القادمة وأولى مشاريعها في صحراء جوبي

أمثلة عن بعض المشاريع الهندسية الضخمة المبكرة

يقال إن عالم الرياضيات الشهير في اليونان القديمة، أرخميدس، ادعى فقال: “أعطني مكانًا أقف فيه، ورافعة طويلة بما يكفي، ويمكنني تحريك الأرض!”. كان لدى أرخميدس فهم عميق للرافعات ومفهوم “عزم الدوران”، مدركًا أنه إن وجدت رافعة طويلة بما يكفي مع محور محوري دقيق، حينها يمكن لشخص واحد أن يبذل العديد من مضاعفات القوة بما يتجاوز ما يمكن أن ينتجه جسده وحده. وعلى أي حال، فإن الرافعة التي كان سيحتاجها كانت لتكون طويلة جدًا، أطول بكثير مما يمكن لأي شخص في اليونان القديمة- أو حتى اليوم- إنتاجه. لكن هذا نوع من نقطة الهندسة العملاقة: خذ الأشياء التي نعرفها عن الهندسة والميكانيكا وقم بتطويرها إلى مستويات أبعد من متناولنا الحالي.

إحدى الحالات البارزة الأخرى في التاريخ كانت آلة كريستوف جرينبيرجر التي سماها “محرك الأرض الذهبية”. ولد جرينبيرجر عام 1561، كان كاهنًا يسوعيًا ليصبح لاحقًا المراجع الأكاديمي للعمل العلمي الذي وضعه المؤلفون اليسوعيون في ذلك الوقت. كان لديه أيضًا فهم أساسي لاستخدامات عزم الدوران لتضخيم القوة البشرية.

آلة كريستوف جرينبيرجر التي سماها “محرك الأرض الذهبية”.
المصدر: جامعة ستانفورد

من خلال العمل على أساس أن حصة العتاد 1:10 يمكن أن تسمح لعامل الرصيف برفع حمولة أثقل بعشر مرات مما كان يمكن أن يفعله بيديه وحدهما، جلس جرينبرجر بالحبر والورق وابتكر مجموعة من التروس والحبال التي من شأنها أن ترفع الكوكب بأكمله.

مشاريع طموحة وخيالية ولكن لم تبصر النور

كان هناك العديد من المشاريع الهندسية المقترحة التي ربما لم تنتج هيكلًا واحدًا يبلغ طوله 620 ميلاً (1000 كيلومتر) لعرضه، ولكن بدون شك سيكون لها هذا النوع من التأثير الضخم لو تمت تجربتها.

أحد هذه المشاريع كان أتلانتروبا، وهو من بنات أفكار المهندس المعماري والمهندس الألماني هيرمان سورجيل الذي اقترح في عام 1927 أن تقوم أوروبا ببناء سد عبر مضيق جبل طارق والمواقع الرئيسية الأخرى في وحول البحر الأبيض المتوسط. توقع سورجيل أن يؤدي هذا إلى خفض مستوى سطح البحر في البحر الأبيض المتوسط ​​بما يصل إلى 660 قدمًا لتوفير أكثر من 148263229 فدانًا (600000 كيلومتر مربع) من الأراضي الصالحة للزراعة للاستعمار الأوروبي.

مشروع أتلانتروبا الهندسي العملاق، اقترحه المهندس المعماري الألماني هيرمان سورجيل
المصدر: Wikimedia Commons

كان هناك الكثير من الخطط المماثلة لخطة سورجيل، والكثير منها مليء بالمواقف العنصرية والاستعمارية الصريحة التي كانت مهيمنة في ذلك الوقت، ولكن على الرغم من أن الكميات الهائلة من استصلاح الأراضي لا تشبه تمامًا مصعد الفضاء الشاهق، إلا أن الحجم وخيال المشروع يتماشى مع ما نفكر فيه عندما نتحدث عن الهندسة الضخمة.

بحلول الوقت الذي نصل فيه إلى العصر الحديث، التقط كتّاب الخيال العلمي الكرة من المهندسين والعلماء الذين يحلمون بيومهم وقدموا لنا العديد من الهياكل العملاقة التي نفكر فيها اليوم.

مقالة ذات صلة : علماء يسعون لبناء مصعد الفضاء من القمر إلى الأرض

مشروع دايسون

كان فريمان دايسون، أحد الشخصيات الدافعة وراء اختراع المركبة الفضائية مشروع أوريون؟ أول من اقترح أشهر مشروع هندسي ضخم على الإطلاق: كرة دايسون.

عام 1960، كتب دايسون ورقة وهو يفكر في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض. قرر فيها أنه لا يكفي البحث عن البث اللاسلكي، لأن ذلك يتطلب وجود عِرق فضائي لإرسالهم في المقام الأول، وهذا غير مضمون. لكن وبحسب تقديره، فإن النمو الهائل في عدد السكان في عالم أرضي صالح للسكن، يفرض على أي نوع متقدم بما فيه الكفاية إيجاد أماكن للاستعمار بخلاف كوكبهم الأصلي. وقد تكون عمليات الانتقاء في نظامهم الشمسي المحلي ضئيلة.

عدة إحتمالات وحلول مختلفة

أحد الاحتمالات التي افترضها دايسون هو أن تقوم الحضارة الفضائية بتفكيك أي من عمالقة الغاز في نظامها للحصول على مواد لبناء منصات ضخمة ومتصلة، بسمك 6 إلى 10 أقدام (1.82 إلى 3.08 م)، في نوع من القشرة حول نجمهم المضيف. ستكون المنصات على مسافة من النجم للسماح لهم بتجربة نفس درجة الحرارة كما لو كانوا في عالمهم الأصلي. يمكن أن يعيش مثل هذا النوع من الكائنات الفضائية على المنصات في محيط حيوي اصطناعي. الأمر الذي اعتقد دايسون أننا سنكون قادرين على اكتشافه دون الحاجة إلى بث أي إشارات لاسلكية.

سيؤدي وجود هذه المنصات الكبيرة إلى حجب نسبة كبيرة من الضوء المرئي من نجمها المضيف. لكن حرارة النجم الذي يصطدم بالمنصات ستظل تشع إلى الفضاء بطريقة ما، وإلا ستذوب المنصات. سيكون هذا الإشعاع، في طيف الأشعة تحت الحمراء، مرئيًا لنا بغض النظر عن مدى هدوء الأنواع الغريبة التي قد ترغب في البقاء، وهذا ما اقترحه دايسون وبدأنا في البحث عنه.

خطأ شائع

اشتبه دايسون في أن الناس في ذلك الوقت أخطأوا في استخدام كلمة “المحيط الحيوي” باعتبارها مجالًا حقيقيًا. ومضوا إلى الناس بهذه الفكرة، وقد يكون على حق. لكن علماء فيزيائيين ومهندسون آخرون يقولون إن نوعًا من الكرة أو الهيكل المحيط بالنجم الذي يحول 100٪ من طاقته إلى الاستخدام العملي ليس بعيد المنال كما اعتقده دايسون. من الواضح أن علم المواد لدينا ليس متقدمًا بما يكفي لهذا النوع من المشاريع، ولكن بينما ننقل البشرية إلى الفضاء، فإن بناء شيء مثل كرة دايسون هو مسألة موارد ووقت وعمل أكثر من كونه فكرة مستحيلة.

في الواقع، أفاد العلماء عام 2015 أن الضوء المنبعث من النجم KIC 8462852، على بعد حوالي 1480 سنة ضوئية منا، كان يتصرف بطريقة غير قابلة للتفسير. كانت هناك العديد من النظريات التي تم طرحها، بما فيها إحدى النظريات القائلة بأن هذا يمكن أن يكون هيكلًا فضائيًا عملاقًا حقيقيًا.

“غلاف دايسون”
المصدر: Wikimedia Commons

لكن حقيقة، كان الضوء الأزرق القادم من النجم مبالغًا به مقارنة بالعتمة في كرة دايسون. لكن اللغز لا يزال مفتوحًا، وكذلك فكرة غلاف دايسون لا تزال ممكنة (حيث بدلاً من وجود كرة حول النجم، فإن هناك سحابة من الملايين من مجمعات الطاقة الشمسية لتحقيق نفس النتيجة).

مقالة ذات صلة : براءة إختراع مصعد فضائي هل هذه حقيقة؟

مصاعد الفضاء

من المحتمل أن يكون المصعد الفضائي ثاني أكثر الهياكل العملاقة شهرة بعد كرة دايسون. وإذا قامت البشرية ببناء هيكل ضخم تم وصفه لأول مرة في رواية خيال علمي، فقد يكون هذا هو الذي نبنيه. تكمن الفكرة الأساسية في تشغيل سلك مثبت على الأرض في الفضاء بعد المدار الثابت بالنسبة للأرض. بعد هذه النقطة، يقوم الثقل الموازن للكتلة الكافية بتثبيت السلك في الفضاء بحيث يكون توتر السلك دائمًا مشدودًا. مثل خط البرقوق الموجود هنا على الأرض. من هناك، ستحتاج فقط إلى مركبة متسلقة لتوصيل السلك إلى المدار. وبما أنه يمكن القيام بذلك باستخدام مركبة تعمل بالطاقة الشمسية. فلن تضطر إلى استهلاك الوقود في هذه العملية. مما يجعل الرحلات إلى الفضاء استثمارًا أساسيًا حيث يتم دفع جميع التكاليف تقريبًا مقدمًا. بدلاً من التكلفة المستمرة لإطلاق الصواريخ بكلفة عشرات الآلاف من الدولارات لكل كيلوغرام من وزن صاروخك.

يكمن التحدي الذي تواجهه المصاعد الفضائية في أن قوة الدوران حول محور الأرض كل يوم كبيرة جدًا. حتى بالنسبة للمواد الأكثر تقدمًا التي طورناها. هناك حديث عن كون الأنابيب النانوية الكربونية حلاً محتملاً. ولكن هناك من يعتقد أن المصعد الفضائي- الأرضي هو ببساطة غير وارد من وجهة النظر المادية.

لكن حين نتحدث بعيدًا عن الأرض، على القمر والمريخ مثلًا. حيث تكون الجاذبية أقل بكثير من الجاذبية الأرضية. يمكن إنشاء مصعد فضائي باستخدام المواد المتوفرة بين أيدينا، مثل ألياف كيفلر. بالنسبة لبعثات الفضاء المستقبلية، قد تكون المصاعد الفضائية ضرورية لاستخراج الموارد، والنقل البشري، وغير ذلك. وستكون لها فائدة كونها عملية أيضًا، بمجرد أن نترك الجاذبية الأرضية.

هل بنت البشرية هيكلًا ضخمًا؟

في الوقت الذي تبقى فيه المشاريع الهندسية الضخمة مجرد تخمينات بحتة. إلا أن هناك نقاشًا صادقًا حول ما إذا كان الأمر كذلك دائمًا. فعلى سبيل المثال، يبلغ طول سور الصين العظيم، أكثر من 13,000 ميلًا (حوالي 21,000 كلم). ما يجعله يتجاوز عتبة الميغامتر ليتم اعتباره هيكلًا ضخمًا. ولكن عندما يذكر أحدهم السور العظيم، فإن المتابعين الأكثر اهتمامًا بهذه المشاريع الهندسية يتجاهلونه تحت عدة ذرائع. منها أنه قديم وذو تقنية متواضعة، مبني من الحجر، والخشب، وقذائف الهاون، لذا يجدونه مختلفًا عن مفهوم “البنية العملاقة” الذي يعنونه.

ربما استغرق بناء السور وقتًا طويلاً، بدءًا من القرن السابع قبل الميلاد حيث تم الانتهاء من الأجزاء المحافظ عليها حتى الآن في القرن السابع عشر الميلادي. أي ما يقرب من ألفي عام من البداية إلى النهاية.

سور الصين العظيم
المصدر: Wikimedia Commons

في المقابل، لم يُنظر لسور الصين العظيم على أنه هيكل واحد. ففي القرن الثالث، ربط الإمبراطور تشين شي هوانغ، الذي وحد الصين، عددًا من الجدران الدفاعية الموجودة في نظام واحد. تمت إضافة الجدار بمرور الوقت، بما في ذلك الفروع والأقسام الثانوية الأخرى. وفي بعض الأحيان، كان الجدار يصل لحالة سيئة قبل أن يعاد بناؤه من قبل الأباطرة في وقت لاحق. مما جعله من هندسة المشاريع العملاقة.

مشروع طموح بحق

كان هذا هو نوع المشروع الذي كان طموحًا أكثر من كونه خطة ملموسة. وكان معظم سور الصين العظيم الذي يقف اليوم هو نتيجة العمل المنجز في عهد الإمبراطور هونغجي (1487-1505).

كم الوقت الذي نحتاجه لبناء كرة دايسون حول نجم؟ حتى مع وجود جيش من الماكينات النانوية يعمل بدون توقف، فأنت لا تزال تنظر إلى عمل سيستغرق قرونًا أو أكثر.

إن كون سور الصين العظيم مشروعًا واقعيًا قد أنجزته الأيادي البشرية بالفعل. ربما، يطعن في أهليته ليتناسب مع هذه المشاريع الهندسية الضخمة الأخرى. وكأنه يخون روح مشروع هندسي ضخم بطريقة ما.

وفي الخلاصة، فإن مشاريع الهندسة العملاقة وهياكل الميغا الهندسية تهدف لأن تكون أفكارًا خيالية أكثر من كونها مخططات واقعية. ولكن يمكن قول الشيء نفسه عن سور الصين العظيم- إلى أن شرع شخص ما في وضع حجر الأساس لبنائه.

مقالة ذات صلة : مصاعد الفضاء هل يمكن أن تكون المستقبل

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

شاهد أيضاً
إغلاق
زر الذهاب إلى الأعلى