ظلت السماء لآلاف السنين عالم الآلهة والكائنات الأسطورية، ولم تكن قطُّ مكانًا يُمكن للمرء أن يتخيل السفر إليه، باستثناء القمر الذي جعله وجهه المرئي يبدو كعالم حقيقي. ولكن مع ذلك، لم تكن ثَمَّة وسيلة للذهاب إليه غير الوسائل الخارقة للطبيعة. ورويدا رويدًا أضحى بوسعنا أن نتخيَّل إيجاد تكنولوجيا للهروب من كوكب الأرض في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، مع ظهور المناطيد، والسكك الحديدية، والسفن البخارية، وغيرها من الإنجازات التي تبدو إعجازية في وسائل المواصلات والاتصالات. ثمة تأثير آخر مهم وهو بزوغ علم الفلك الحديث في أوروبا؛ إذ حول القمر والكواكب إلى أماكن يستطيع المرء تخيل السير عليها، حتى وإن كان الذهاب إليها يبدو مستحيلًا.

نُشِرَ الكثير من الحكايات الخيالية، بل التهكُّمية، مُصوِّرة السفر إلى الفضاء، ولكن أكثرها تأثيرًا كانت مؤلفات الكاتب الفرنسي جول فيرن؛ فقصته «من الأرض إلى القمر» (1867) ومكملتها «حول القمر» (1870)، كانتا مثل باقي مؤلفاته في الخيال العلمي تضعان معيارًا جديدًا للواقعية التكنولوجية. وبصرف النظر عن حقيقة أنَّ المدفع العملاق الذي استخدمه لقذف المسافرين للفضاء كان سيسحقهم على الفور في لحظة إشعاله، إلا إنه ألهم الحالمين لتخيُّل رحلة للقمر وكيف يمكن حلٌّ تلك المعضلة.

أحد هؤلاء الحالمين كان كونستانتين تسيولكوفسكي، الذي ولد عام 1857، الذي انتصر على إعاقة السمع ليُصبح مدرسًا في كالوجا بروسيا القيصرية. كان مهووسًا في وقت فراغه بابتكار أفكار لرحلات الطيران في الجو وفي الفضاء وقضى وقتًا في تطوير أفكار المناطيد ذات المحرّكات أطول ممَّا قضاه في مَرْكبات الفضاء، ولكنه استوحى أفكاره من فيرن وأيضًا من فلسفة روسية غريبة يُطلق عليها «الكونية»، وهي فلسفة ترى أنَّ اختراع السفر عبر الفضاء ربما يُؤدِّي إلى كمال البشرية وإعادة إحياء الموتى، وشرع أيضًا في البحث عن طريقة لقذف الأشياء في الفراغ. وبحلول عام 1883م أدرك أنَّ الصاروخ يمكن أن ينجح في هذه المهمة. ¹

لم يكن استخدام علم الصواريخ في رحلات الفضاء أمرًا واضحًا بأي حال من الأحوال. كان الصينيون قد اخترعوا صواريخ المسحوق الأسود نحو عام 1100 قبل الميلاد، كتطوير لصواريخ البارود. وأصبحت مهمةً في الألعاب النارية وفي الحروب، خصوصًا في آسيا، وانتقلت إلى أوروبا في أواخر العصور الوسطى. وحظيت الصواريخ بفرصة ثانية للحياة في الحروب النابوليونية، عندما طوّر المخترع البريطاني ويليام كونجريف أغلفةً حديدية وأجرى تعديلات أخرى جعلتها أكثر تنافسية مع المدفعية التقليدية. ولكن علم الصواريخ خبا وهجه مرةً أخرى في أواخر القرن التاسع عشر نظرًا إلى أنَّ مواسير البنادق كانت تُتيح دقةً أكبر في التصويب مرة أخرى، نظرًا إلى أنَّ الصواريخ لم تكن سوى ألعاب نارية، فلم يكن ثَمة إمكانية واضحة لأن تحمل على متنها مركبةً بتلك السرعات التي لا يمكن تخيلها لرحلات الفضاء: 17500 ميل في الساعة لمدار الأرض المنخفض و25000 ميل في الساعة للهروب من الأرض، في الوقت الذي لم تكن فيه أية مركبة مأهولة قد سافرت حتى ذلك الحين بسرعة 100 ميل في الساعة. علاوة على ذلك، أدرك قليلون أنَّ قانون الحركة الثالث لإسحاق نيوتن الذي ينص على أن «لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار ومضاد له في الاتجاه» (كما في ردة فعل البندقية) ينطبق أيضًا على الصواريخ. وكانت الفكرة الخاطئة المسيطرة هي أنَّ دفقة العادم تحتاج إلى هواء لتدفع الصاروخ إلى الأمام.

نظرًا إلى أنَّ الصواريخ لم تكن سوى ألعاب نارية، فلم يكن ثمة إمكانية واضحة لأن تحمل على متنها مركبة بتلك السرعات التي لا يمكن تخيلها لرحلات الفضاء.

لكي يرى قدرة الصاروخ؛ حقق تسيولكوفسكي عدةَ وَثَبَاتٍ خيالية تتجاوز حدود المسحوق الأسود. فقد استعان هذا العالم الهاوي، الذي علم نفسه بنفسه، بآخر الإنجازات المحققة في الكيمياء ليفهم أن حرق وقودين سائلين سيزيد مُخرج الطاقة والكفاءة زيادةً هائلة. بالإضافة إلى ذلك، سيُنتج الأوكسجين السائل والهيدروجين السائل أعلى مُخرَج طاقةٍ ممكن تقريبا، لكل وحدة من كتلة الوقود السائل. أُنتج الأوكسجين السائل، الذي يتكثّف عند درجة حرارة –297 فهرنهايت، لأول مرة في معمل عام 1883، بينما أُنتج الهيدروجين السائل، الذي يتكلُّف عند درجة حرارة – 423 فهرنهايت، في عام 1898.) كذلك استخدم تسيولكوفسكي ميكانيكا نيوتن في حساب عجلة مثل هذا الصاروخ الافتراضي، الذي تتضاءل كتلته مع احتراق الوقود، وكان أول من كتب المعادلات الأساسية لحركة الصاروخ. وقد خلص من هذه الحسابات في النهاية إلى أن قصور أي جهاز يمكن أن يزيد عن طريق تكديس الأجهزة، وهو ما يُعرف حاليًّا باسم التكديس. وقد سمح ذلك بالتخلُّص من الوزن غير المرغوب فيه في طريق الصعود، مما أتاح الوصول إلى سرعات أعلى. في البداية كان ذلك المدرِّس الغريب الأطوار ينشر أفكاره في قصص الخيال العلمي التعليمية المعقدة في التسعينيات من القرن التاسع عشر، ثم بعد ذلك بدأ ينشرها كأوراقٍ علمية في عامي 1903 و1911. لكن منشوراته لم تكن مشهورةً في روسيا إلى أن بدأت الحرب العالمية الأولى، ولم تُعرَف على الإطلاق خارجها. وفي مستهل تسعينيات القرن التاسع عشر، نشر مخترع ألماني على القدر نفسه من الغرابة، يُدعى هيرمان جانسوينت، فكرة سفينة فضاء، تطرد كتلًا فردية لخلق نوع من الدَّفْعِ الرَّد فِعلي، ولكن علمه كان واهيًا وسرعان ما نُسِيَت فكرته. وحوالي عام 1908، اكتشفت مجموعة جديدة أصغر سنًا من المنظرين في أوروبا وأمريكا كلٌّ على حدة الكثير من أفكار تسيولكوفسكي. وكان كلٌّ مقتنعًا منهم تمام الاقتناع أنه أول شخص على وجه الأرض تُراوده هذه الأفكار. ²

حفزت الرحلات الجوية المذهلة للطائرات والمناطيد ذات المحركات في مستهل القرن العشرين الخيال. فإذا كان البشر يستطيعون الطيران في الغلاف الجوي، فماذا عن تجاوزه؟ وتجلى الرابط بين الاثنين واضحًا في حالة الفرنسي روبرت إسنو بيلتيري، الذي كان طيَّارًا ومخترع طائرات مهما، بدأ في التفكير في رحلات الفضاء باعتبارها التحدي التالي. ونشر ورقة علمية تسرد جزءًا من النظرية في 1912، ولكنه كان يتخيَّل أن الطاقة الذرية المكتشفة حديثًا يجب استغلالها بطريقة ما لتوليد السرعات المطلوبة، وفاتته احتمالات الصاروخ ذي الوقود السائل.

من بين منظري رحلات الفضاء الأوائل، يبرز اثنان باعتبارهما ندين لتسيولكوفسكي: روبرت إتش جودارد في الولايات المتحدة وهيرمان أوبرث في وسط أوروبا. (كان أوبرث ألمانيا إثنيًا من ترانسيلفينيا، التي كانت جزءًا من الإمبراطورية النمساوية المجرية حتى عام 1918 ثم أصبحت جزءًا من رومانيا فيما بعد.) عندما كان جودارد طالبًا في السابعة عشرة من عمره في ورسستر بماساتشوستس، أصبح مهووسًا برحلات الفضاء في عام 1899 بعدما قرأ قصة إتش جي ويلز «حرب العوالم» عن غزو رجال المريخ للأرض. وبينما كان جالسًا فوق شجرة كرز في الباحة الخلفية لمنزل والديه واتَتْه رؤية لمركبة تصعد إلى كوكب المريخ. كانت تلك هي الطبيعة شبة الدينية للتجربة، حتى إنه عندما ضرب إعصار نيو إنجلاند الهائل عام 1938 الشجرة، كتب في مذكراته: «سقطت شجرة الكرز؛ سأضطر لأن أكمل المسيرة وحدي.»

شكل 1-1: كونستانتين تسيولكوفسكي؛ مدرس روسي غريب الأطوار كان أول من اكتشف الأفكار والمعادلات الجوهرية لإثبات أن علم الصواريخ يمكن أن يجعل السفر عبر الفضاء ممكنا. بدأ الكتابة والنشر في أواخر القرن التاسع عشر، قبل باقي المنظرين بعقدين كاملين (المصدر: المتحف الوطني للطيران والفضاء).

حثَّته رؤياه على أن يبحث عن ضالته المنشودة في نظام دفع يستطيع العمل في الفضاء؛ وفي مستهل عام 1909، أدرك أنه هو الصاروخ وبدأ يضع كلَّ المبادئ. وبعد ذلك بفترة قصيرة، وصل أوبرث، الذي ولد عام 1894، إلى النتائج نفسها بعد أن ألهمته كتابات فيرن. وقد ساعده كونه ابن طبيب وأنه هو نفسه درس الطب في النهاية في أن يُجرِيَ أول الأبحاث عن الآثار الممكنة لانعدام الوزن. ورغم أنه لم يبد في البداية بنفس غرابة أطوار جودارد وتسيولكوفسكي، فقد انتهى به الأمر كمخبول يؤلّف كتبا عن التواصل بتوارد الخواطر مع الكائنات الفضائية؛ ومن ثم يبدو أن موضوع السفر إلى الفضاء كان يجذب على الأحرى غريبي الأطوار. ولذا ظلَّ بالنسبة إلى الأغلبية العظمى من الناس، إما ثوريا للغاية أو جنونيًّا تمامًا. ³

كان جودارد واحدًا من المنظرين القلائل الذين نجحوا في تجارب الصواريخ. وقد عانى من نوبة من مرض السل كادت تودي بحياته، ثُم حصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء وأصبح أستاذًا في جامعته الأم جامعة كلارك في ورسستر. وبدأ تجارب اختبارية، منها إثبات أنَّ الصاروخ يعمل في وعاءٍ مُفرَّغ من الهواء. واستنتج من خلال التجارب الكم المطلوب من المسحوق الوامض ليُثبت أنَّ أحد صواريخه قد ارتطم بالجانب المظلم من القمر. وفي أواخر عام 1916، كتب إلى مؤسسة سميثونيان في واشنطون العاصمة طالبًا تمويلا أكثر مما يستطيع الحصول عليه في جامعة كلارك. وحالفه الحظ في طلبه؛ إذ كان دائمًا شديد الحرص فيما يتعلق بالإفصاح عن أحلامه العريضة في مجال رحلات الفضاء، فحاول إقناعهم باختراع صاروخ جديد له القدرة على حمل معدات إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي. وكان هذا يتَّفق بشدَّة مع برنامج تشارلز جريلي أبوت، مدير مرصد سميثونيان للفيزياء الفلكية، الذي أراد قياس الناتج الإشعاعي للشمس في غياب الغلاف الجوي. وفي بداية عام 1917، بينما كانت الحرب تستعر في أوروبا، حصل جودارد على خطاب يعده بخمسة آلاف دولار وهو ما يكافئ عشرين ضعف المبلغ اليوم). وعندما دخلت الولايات المتحدة الحرب العالمية الأولى، كان يقوم بأعمال صواريخ تكتيكية لصالح الجيش. وبعد أن وضعت الحرب أوزارها، ضغط عليه أبوت لينشر ورقة علمية حول عمله وأفكاره.

يبدو أن موضوع السفر إلى الفضاء كان يجذب على الأحرى غريبي الأطوار. ولذا ظل بالنسبة إلى الأغلبية العظمى من الناس، إما ثوريًّا للغاية أو جنونيًّا تمامًا.

هوامش

(1) Asif A. Siddiqi, The Red Rockets’ Glare: Spaceflight and the Soviet Imagination, 1857–1957 (Cambridge: Cambridge University Press, 2010), 18–30; James T. Andrews, Red Cosmos: K. E. Tsiolkovskii, Grandfather of Soviet Rocketry (College Station: Texas A&M University Press, 2009). For an unflattering view, see Michael Hagemeister, “The Conquest of Space and the Bliss of the Atoms: Konstantin Tsiolkovskii,” in Soviet Space Culture: Cosmic Enthusiasm in Socialist Societies, edited by Eva Maurer, Julia Richers, Monica Rüthers, and Carmen Scheide (Basingstoke, UK: Palgrave Macmillan, 2011), 27–41.

(2) Tom D. Crouch, Aiming for the Stars: The Dreamers and Doers of the Space Age (Washington, DC: Smithsonian Institution Press, 1999); Christopher Gainor, To a Distant Day: The Rocket Pioneers (Lincoln: University of Nebraska Press, 2008).

(3) David A. Clary, Rocket Man: Robert H. Goddard and the Birth of the Space Age (New York: Hyperion, 2003). The only Oberth biography available in English is a translation from the German of a book originally published in Russian: Boris V. Rauschenbach, Hermann Oberth: The Father of Space Flight (Clarence, NY: West-Art Press, 1994). It is not critical or scholarly.

(4) A Method was republished in Robert H. Goddard, Rockets (New York: American Rocket Society, 1946). On its impact, see Frank H. Winter, “The Silent Revolution: How R. H. Goddard Helped Start the Space Age,” in History of Rocketry and Astronautics: Proceedings of the Thirty-Eighth History Symposium of the International Academy of Astronautics, Vancouver, British Columbia, Canada, 2004, edited by Å. Ingemar Skoog (San Diego: Univelt, Inc., 2011), 3–54.

مواضيع ذات صلة

Cosmic synchrotron radiation

Universal gravitation

Kepler’s laws

The Relation of Physics to Astronomy

الكوارث الكونية والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء

نشأة علم فلك الأشعة السينية

الجدات ورواد الفضاء

قانون الجذب العام (نيوتن وثمرة التفاح)

حساسات النانو في خدمة رحلات الفضاء الخارجي

الأجسام الصلبة والفضاء الخاوي

العوالم الأخرى: قد لا نكون بمفردنا في هذا الكون

كوكبة الحوت الجنوبي Piscis Australis