آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که یک هواپیما به قدری سریع پرواز کند که بتواند سریع‌تر از خود زمین حرکت کرده و از آن سبقت بگیرد؟! ایده سبقت از چرخش زمین شاید در نگاه اول شبیه به یک داستان علمی-تخیلی به نظر برسد، اما با پیشرفت فناوری هوانوردی، این سوال به یک چالش مهندسی جذاب تبدیل شده است. در این مقاله، به دنیای سرعت‌های مافوق صوت سفر می‌کنیم تا بفهمیم آیا واقعاً می‌توانیم با هواپیما زمان را متوقف کرده یا حتی به عقب برگردانیم؟!
شاید تجربه “سفر در زمان” را در برخی پروازهای بین‌المللی، به خصوص هنگام عبور از خط بین‌المللی تاریخ (International Date Line)، حس کرده باشید. برای مثال، اگر روز پنجشنبه ساعت 5:00 بعد از ظهر از سان‌فرانسیسکو (San Francisco) به مقصد توکیو (Tokyo) پرواز کنید، حدود ساعت 8:00 شب روز جمعه به ژاپن خواهید رسید. با اینکه پرواز شما تنها 11 ساعت طول کشیده، اما 27 ساعت از زمان تقویمی گذشته است. این پدیده در مسیر بازگشت حتی عجیب‌تر هم می‌شود؛ می‌توانید سال نو را در توکیو جشن بگیرید، در اولین ساعات روز 1 ژانویه سوار هواپیما شوید و در غروب روز 31 دسامبر در سان‌فرانسیسکو فرود بیایید و دوباره خود را برای جشن سال نو آماده کنید!
البته این یک سفر در زمان واقعی نیست، بلکه محصولی از قراردادهای انسانی برای تعریف تاریخ و زمان است. اما این سوال را در ذهن ایجاد می‌کند: اگر هواپیمایی به اندازه کافی سریع وجود داشته باشد، آیا می‌تواند به معنای واقعی کلمه، از سرعت چرخش زمین سبقت گرفته و حرکت سیاره ما را پشت سر بگذارد؟
بازگشت به گذشته از نظر علمی غیرممکن است، اما سفر به آینده داستان متفاوتی دارد. یکی از جنبه‌های اصلی نظریه فضا-زمان آلبرت اینشتین این است که زمان برای ناظری که با سرعت بالا حرکت می‌کند، کندتر می‌گذرد. هرچه سریع‌تر حرکت کنید، گذر زمان برای شما آهسته‌تر می‌شود. به لحاظ نظری، اگر می‌توانستید به مدت یک ماه با سرعت نور به دور زمین بچرخید، پس از بازگشت به خانه متوجه می‌شدید که تمام افرادی که می‌شناختید، 40 سال پیرتر شده‌اند!
متاسفانه ما هنوز به فناوری سفر با سرعت نور دست نیافته‌ایم. با این حال، اگر بتوانید با سرعتی معادل سرعت چرخش زمین پرواز کنید، به طور بالقوه می‌توانید زمان را ثابت نگه داشته و کرده و برای همیشه در روشنایی روز یا تاریکی شب باقی بمانید. بیایید ببینیم برای رسیدن به این هدف، به چه چیزی نیاز داریم.
پرواز با سرعت زمین؛ چالش سبقت از چرخش زمین
اگر بخواهید یک روز را برای همیشه ثابت نگه دارید، باید با همان سرعتی پرواز کنید که نور خورشید از سطح زمین عبور می‌کند. به این ترتیب، همواره در معرض نور خورشید قرار می‌گیرد و روز پایانی نخواهد داشت. حال، اگر بتوانید از این سرعت پیشی بگیرید و به معنای واقعی به سبقت از چرخش زمین دست یابید، حتی قادر خواهید بودید یک روز کامل را در کمتر از 24 ساعت به پایان برسانید. اما برای رسیدن به چنین اهدافی، ابتدا باید بدانیم که دقیقاً به چه سرعتی نیاز داریم.
محیط کره زمین در خط استوا تقریباً 24,901 مایل (معادل 40,075 کیلومتر) است و سیاره ما هر 24 ساعت یک دور کامل به دور خود می‌چرخد. با یک محاسبه ساده می‌توان دریافت که سرعت چرخش زمین در خط استوا حدود 1,037 مایل بر ساعت (تقریباً 1,669 کیلومتر بر ساعت) است. این سرعت به مراتب بیشتر از سرعت صوت است که “تنها” حدود 761 مایل بر ساعت (1,225 کیلومتر بر ساعت) می‌باشد. بنابراین، سفر به دور دنیا با سرعتی که بتواند زمان را دستکاری کند، قطعاً کار آسانی نخواهد بود.
خبر بد برای مسافرانی که به این ایده امیدوارند اینکه هواپیماهای تجاری امروزی حتی به نزدیکی سرعت لازم برای غلبه بر چرخش زمین هم نمی‌رسند. سرعت متوسط یک جت تجاری در ارتفاع کروز بین 550 تا 600 مایل بر ساعت (885 تا 965 کیلومتر بر ساعت) است. این سرعت به سختی نیمی از سرعت مورد نیاز برای همگام شدن با گذر روز است. برای آنکه واقعاً بتوانید از زمین پیشی بگیرید، به یک هواپیمای مافوق صوت نیاز دارید و در تاریخ هوانوردی، تنها تعداد انگشت‌شماری از هواپیماها توانسته‌اند به این سرعت دست پیدا کنند.
هواپیماهایی که توانستند سرعت چرخش زمین را شکست دهند
اولین هواپیمایی که در تاریخ توانست به سرعت چرخش زمین برسد، یک هواپیمای بریتانیایی به نام فیری دلتا 2 (Fairey Delta 2) بود که در سال 1956 ساخته شد. این هواپیما توانست به حداکثر سرعت 1,132 مایل بر ساعت (1,822 کیلومتر بر ساعت) دست یابد. با این حال، تنها دو فروند از این هواپیما ساخته شد و هرگز به تولید انبوه و استفاده گسترده نرسید. پس از این موفقیت، پیشرفت در حوزه هواپیماهای مافوق صوت به سرعت شتاب گرفت و ظرف یک دهه، هواپیماهایی ساخته شدند که سرعت فیری دلتا 2 در برابر آن‌ها کند به نظر می‌رسید.
سریع‌ترین هواپیمای سرنشین‌دار تاریخ، لاکهید اس‌آر-71 بلک‌برد (Lockheed SR-71 Blackbird) بود. این پرنده افسانه‌ای در اوج جنگ سرد با یک هدف مشخص ساخته شد: آنقدر سریع باشد که هیچ دشمنی نتواند آن را ساقط کند. این هدف، یک چالش مهندسی عظیم بود، زیرا هرچه هواپیما سریع‌تر پرواز کند، اصطکاک آن با هوای اطراف بیشتر می‌شود و دمای بدنه به شدت افزایش می‌یابد. یک جت که با سرعت 2,000 مایل بر ساعت (3,218 کیلومتر بر ساعت) حرکت می‌کند، هوای اطراف خود را تا بیش از 1,000 درجه فارنهایت (538 درجه سانتی‌گراد) گرم می‌کند. به همین دلیل، بدنه SR-71 باید از تیتانیوم ساخته می‌شد. نام “بلک‌برد” یا “پرنده سیاه” نیز از رنگ سیاه ویژه‌ای گرفته شد که به جذب و تابش گرما کمک می‌کرد.
هواپیمای SR-71 Blackbird اولین بار در سال 1964 آزمایش شد و در سال 1966 به خدمت نیروی هوایی ایالات متحده درآمد. در یکی از پروازهای تاریخی خود در سال 1976، یک فروند SR-71 به سرعت باورنکردنی 2,193.167 مایل بر ساعت (3,529.56 کیلومتر بر ساعت) دست یافت که تا به امروز به عنوان رکورد رسمی سریع‌ترین هواپیمای سرنشین‌دار تاریخ ثبت شده است. اگر بلک‌برد می‌توانست این سرعت را در یک سفر بدون توقف به دور دنیا حفظ کند، می‌توانست این مسیر را در کمتر از 12 ساعت طی کند. با این حال، ما هرگز نخواهیم دید که این سفر چقدر طول می‌کشید، زیرا ارتش ایالات متحده در سال 1990 به دلیل کاهش بودجه، ناوگان SR-71 خود را بازنشسته کرد. با این وجود، این هواپیما همچنان یک نماد بی‌بدیل در تاریخ هوانوردی باقی مانده است.
کنکورد: جت تجاری که می‌توانست زمین را پشت سر بگذارد
هواپیماهای مافوق صوت تقریباً به طور انحصاری برای مقاصد نظامی ساخته شده‌اند، اما یک استثنای نمادین و مشهور وجود داشت: کنکورد (Concorde). این هواپیما که با همکاری شرکت فرانسوی آئروسپاسیال (Aérospatiale) و شرکت هواپیمایی بریتانیا (British Aircraft Corporation) طراحی شد، اولین هواپیمای مسافربری مافوق صوت جهان بود. کنکورد در سال 1976 به طور همزمان توسط ایر فرانس (Air France) و بریتیش ایرویز (British Airways) وارد خدمت شد و عمدتاً برای پروازهای فرااقیانوسی بین اروپا و آمریکا مورد استفاده قرار گرفت.
سرعت کروز متوسط کنکورد 1,345 مایل بر ساعت (2,164 کیلومتر بر ساعت) بود؛ یعنی تقریباً دو برابر سرعت صوت و بیش از 300 مایل بر ساعت سریع‌تر از سرعت چرخش زمین. این سرعت خیره کننده به کنکورد اجازه می‌داد تا از دید مسافرانش، زمان را دستکاری کند.
مشهورترین نمونه این پدیده در تاریخ 30 ژوئن 1973 رخ داد. در آن روز، نمونه اولیه کنکورد (Concorde 001) در مسیر یک خورشیدگرفتگی کامل پرواز کرد. این هواپیما که حامل گروهی از دانشمندان بود، سایه ماه را بر فراز شمال آفریقا برای بیش از یک ساعت دنبال کرد. در حالی که ناظران روی زمین این خورشیدگرفتگی را حداکثر به مدت هفت دقیقه مشاهده کردند، مسافران خوش‌شانس کنکورد شاهد یک منظره خیره کننده به مدت 74 دقیقه بودند! این هواپیما عملاً گذر زمان را از دید آن‌ها کند کرده بود. با این حال، در نهایت سایه ماه از هواپیما پیشی گرفت و این نمایش شگفت‌انگیز به پایان رسید.
هرچقدر هم که کنکورد سریع بود، این لذت برای همیشه دوام نیاورد. این هواپیماها فوق‌العاده گران بودند و بلیط‌های آن تنها برای ثروتمندترین مسافران قابل دسترس بود. علاوه بر این، مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه‌ای آن بسیار بیشتر از هواپیماهای تجاری استاندارد بود. در نهایت، کنکورد در سال 2003 رسماً بازنشسته شد و رویای سفرهای مسافربری مافوق صوت برای مدتی به پایان رسید.
چرا حتی سریع‌ترین هواپیماها هم (هنوز) نمی‌توانند زمان را شکست دهند؟
کنکورد می‌توانست با سرعتی دو برابر سرعت صوت پرواز کند، پس شاید فکر کنید که سبقت از چرخش زمین برای آن کار ساده‌ای بوده است. اما واقعیت این است که عوامل دیگری به جز سرعت خام بر چنین سفری تأثیر می‌گذارند.
مهم‌ترین مسئله این است که هیچ هواپیمایی نمی‌تواند تمام مسیر دور دنیا را بدون سوخت‌گیری مجدد طی کند. این توقف‌ها، حتی اگر سوخت‌گیری به صورت هوایی و توسط یک هواپیمای دیگر انجام شود، زمان سفر را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. علاوه بر این، قوانین سختگیرانه‌ای برای محدود کردن سرعت پرواز هواپیماها بر فراز خشکی وجود دارد. غرش صوتی که توسط هواپیماهای مافوق صوت ایجاد می‌شود، می‌تواند تا کیلومترها پژواک داشته باشد و باعث ایجاد مزاحمت جدی برای مردم و طبیعت روی زمین شود.
کنکورد توانست رکورد سریع‌ترین سفر به دور دنیا را ثبت کند، اما این رکورد برای غلبه بر سرعت چرخش زمین کافی نبود. در سال 1995، یک جت کنکورد سفری به دور دنیا را به سمت شرق آغاز کرد که از نیویورک شروع و در همان شهر به پایان رسید. به دلیل ترکیبی از محدودیت‌های ذکر شده، این پرواز در مجموع 31 ساعت و 27 دقیقه به طول انجامید و این نزدیک‌ترین تلاشی است که بشر برای شکست دادن سرعت چرخش زمین داشته است.
با این حال، آینده ممکن است بستر اتفاقات هیجان‌انگیزتری باشد. چندین شرکت در حال حاضر روی احیای پروازهای تجاری مافوق صوت کار می‌کنند و در تلاش برای ساخت هواپیماهایی هستند که بتوانند بدون ایجاد غرش صوتی، از سرعت صوت فراتر بروند. این فناوری می‌تواند راه را برای ثبت رکوردهای جدید هموار کرده و شاید حتی پروازی را شاهد باشیم که بتواند کره زمین را در کمتر از 24 ساعت دور بزند و رویای سبقت از چرخش زمین را به واقعیت تبدیل کند. نظر شما چیست؟
