در سال ۲۰۴۰، اکتشافات فضایی به چه شکل خواهند بود؟

سی و سومین سمپوزیوم سالانه فضا، به تازگی در کلرادو برگزار شد و نمایندگان وبسایت New Atlas نیز در آن حضور یافتند تا در حاشیه این رویداد، به گفتگو به صاحب نظران بپردازند. در میان مدل های مختلف موشک ها، موتورهای جت و ماهواره ها، یک گوشه دنج پیدا کردیم تا با اسکات فوز، معاون مرکز فناوری های پیشرفته لاکهید مارتین، به گفتگو بنشینیم. در راستای مجموعه مصاحبه هایی که با عنوان “یک سوال بزرگ” انجام داده ایم، تصمیم گرفتیم نظر فوز را در مورد وضعیت ستارگان در آینده بدانیم؛ به همین دلیل از او پرسیدیم: در سال ۲۰۴۰، اکتشافات فضایی به چه شکل خواهند بود؟

گویا آی تی – او بسیار غنی از اطلاعات بود و همین باعث شد فرمت همیشگی مصاحبه های خود را کنار بگذاریم و فقط یک سوال از او بپرسیم. فکرش را هم نمی کردیم این طور شود! در ادامه، نسخه ویرایش شده مصاحبه ما را می خوانید.

یکی از چیزهایی که ما در حال حاضر انجام می دهیم، آغاز همکاری با طرح هایی است که توسط رئیس سابق مرکز تحقیقات ایمز (Ames) ناسا، پیت ووردن، هدایت می شد. آنها پروژه هایی با افق طولانی مدت را انجام می دهند. یکی از آنها Starshot نام دارد. ایده اصلی این پروژه آن است که به نزدیکترین ستاره، یعنی آلفا قنطورس (Alpha Centauri)، دسترسی پیدا کنند.
برای تحقق این هدف، در حال ساخت یک فضاپیمای تک تراشه (single chip) هستند که به یک بادبان نوری متصل می شود. در واقع یک ماهواره در مداری قرار می گیرد و در آن مدار، یکی از این بادبان های نوری منفجر می شوند. در این مرحله یک لیزر روشن می شود، به مدت دو دقیقه نور ساطع می کند و فضاپیما تا سرعتی به اندازه ۰٫۸ سرعت نور شتاب می گیرد. از آن به بعد، به تنهایی به حرکت خود ادامه می دهد. تعداد بسیار زیادی فناوری های بسیار جالب و فوق العاده در مورد نحوه ساخت آن فضاپیمای تک تراشه وجود دارد، و خود بادبان نوری یکی از جالب ترین هاست. در واقع بادبان نوری، چیزی بیش از یک بادبان صرف است، می تواند یک حسگر تصویربردار باشد، می تواند یک دستگاه مخابراتی باشد. بنابراین، یک مفهوم بسیار دور و بلندپروازانه را به ذهن تداعی می کند. در صحبت با بچه ها، متوجه شدیم که آنها فکر می کنند این نسخه از فضاپیماها ۲۰ تا ۳۰ سال دیگر تولید خواهند شد. اما من فکر می کنم تا سال ۲۰۴۰ بتوانیم شاهد ساخت چنین فضاپیمایی باشیم.

کمی نزدیکتر به خانه، شما می بینید که چه اتفاقی در زندگی روزمره شما می افتد، و بسیار جالب است که چطور کامپیوترهای سنتی، در حال ناپدید شدن هستند و در حال تبدیل شدن به یک دستگاه تعبیه شده در بدن ما هستند. همه چیز یک کامپیوتر است، پس مواقعی که ما با یک کامپیوتر در جلوی خود می نشینیم، در حال کاهش هستند. آنها همیشه ما را احاطه می کنند. بنابراین، به شیوه کاملا مشابهی امروز می توانید فکر کنید که فردا ماهواره های سنتی به چه شکل خواهند بود. همین حالا، یک ساختار کلی می سازیم تا شما همه جعبه هایی که دارید را درون آن قرار دهید، اما خود ما به نقطه ای فکر می کنیم که همه آن جعبه ها در خود ساختار تعبیه شوند.
چند سال پیش، یک پروژه مفهومی به نام PrintSat اجرا شد که در آن، یک خوشه رباتیک از ابزارهای افزودنی ساختیم که چاپ ماهواره ای را نشان می داد. در این پروژه، قطعات الکترونیکی و چیزهای دیگر را درست در خود ساختار مذکور تعبیه کردند. این مفهوم از سالها پیش مطرح شد، اما در حال حاضر با چالش های متعددی مواجه است. زیرا هنوز ابزارهای مهندسی سیستم که به ما امکان دهد این کار را با اطمینان انجام دهیم، ساخته نشده اند. اما شک ندارم که تا سال ۲۰۴۰، این ابزارها ساخته خواهند شد.

فضاپیمای چاپگر چه فوایدی دارد؟
این فضاپیماها به شکل قابل توجهی سبک تر هستند. علاوه بر آن، هزینه تولید این فضاپیما بسیار کمتر از نمونه های دیگر است. امروزه، دو تا سه سال طول می کشد تا یک ماهواره نسبتا توانمند بسازیم. اما در آینده نزدیک شاید بتوانیم در مدت دو هفته یا یک ماه یک ماهواره چاپ کنیم. این کاهش زمان نیز یک مزیت بسیار مهم به شمار می رود، زیرا دیگر به نیروی انسانی برای مونتاژ قطعات مختلف ماهواره نیاز نیست. هر گاه به انجام کارهای یدی توسط انسان نیاز پیدا می شود، احتمال اشتباه هم وجود دارد.

این حسگرها چه شکلی هستند؟
یکی از چیزهایی که در آزمایشگاه خود روی آن کار کردیم، مفهومی است که آن را SPIDER (آشکارساز تصویربرداری مسطح چند قسمتی، برای شناسایی الکترواپتیکی) می نامیم. ما در حال ساخت سیستم های اپتیکی و حسگرهای اپتیکی هستیم تا از آنها در ساخت ماهواره استفاده کنیم. به همین منظور، باید چند نوع لنز یا آینه برای تشکیل تصاویر مختلف داشته باشیم. کیفیت تصویر، مستقیما با کیفیت آینه در ارتباط است. البته من نمی خواهم از یک لنز استفاده کنم،بلکه می خواهم یک حسگر اپتیکی کاملا مسطح بسازم. به همین دلیل، برای پردازش کامل تصاویر شکل گرفته، قصد داریم از قطعات فوتونیکی یکپارچه ای استفاده کنیم که پشت آن تصویر نشسته باشند. در واقع نمونه اولیه یکی از این دستگاه ها را با بودجه اعطایی DARPA ساخته ایم، اما هنوز برای تولید رسمی آن خیلی زود است. صادقانه بگویم، معتقدم تا سال ۲۰۴۰ این اتفاق خواهد افتاد.
حالا برگردیم به این مفهوم که کل ساختار این فضاپیما، چاپ می شود. و شما اساسا با یک یک حسگر که با همه محاسباتی که در پس آن وجود دارد مواجه هستید. ما در شرکت لاکهید، روی سایت های مختلف زمین کار می کنیم، اما به فیزیک منظومه ها نیز نظر داریم و در آنجا به خورشید توجه داریم. این حسگر نوری، یک ابزار کامل و حرفه ای برای انجام این کار خواهد بود. با امکان چرخش ۳۶۰ درجه ای، می توانید بر تمام فضای اطراف اشراف داشته باشید و اطمینان یابید که ماهواره ها یا چیزهای دیگری اطراف شما نیست و نوعی موضع دفاعی را برای خود متصور شوید.

این واقعا جالب است، زیرا از برخی اصول مشابه دستگاههای اولیه ای که در ستاره شناسی رادیویی به کار می رفتند، استفاده می کند. در ستاره شناسی رادیویی، چند تلسکوپ رادیویی داشتیم و تصاویر با ترکیب سیگنالهای حاصل از این تلسکوپ ها شکل می گرفتند. این همان کاری است که در تصویربرداری به روش تداخل سنجی انجام می گیرد. به همین دلیل، از اصول آزمون و خطا برای تشکیل تصاویر استفاده می کند، اما این بار در مقیاس بسیار جالبی این کار انجام می گیرد.
لیزرهای تبادلی
یکی از چیزهای دیگری که انتظار دارم با هزینه بسیار کمی ساخته شود، لیزرهای بسیار قدرتمند هستند. به نظر من در آینده با تعداد بیشتری از آنها سر و کار خواهیم داشت. این لیزرها نه تنها به ماهواره ها امکان می دهند تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، بلکه مهم تر از آن، احتمالا به ما امکان می دهند به مکان های بسیار دقیقی از فضای میان ماهواره ها برویم. در زمینه حسگرهای اپتیکی، این لیزرها به ما اجازه می دهند با داشتن چند تلسکوپ، بتوانیم دستگاههای بسیار بزرگتری بسازیم و در نتیجه تصاویری با وضوح بالا تهیه کنیم.
همین امروز، اگر من تعدادی ماهواره با دهانه یک متری داشته باشم، احتمالا می توانم تصویری بسازم، که با داشتن یک تلسکوپ با دهانه ۱۰۰ متری به دست می آید. اما برای انجام این کار، باید موقعیت های نسبی را به شکلی بسیار دقیق تعیین کنید. این مسئله هم موضوع دیگری است که کار روی آن را به تازگی شروع کرده ایم.

تماسهای خدماتی ماهواره ها
یکی دیگر از اتفاقاتی که به نظر من تا سال ۲۰۴۰ رخ می دهد، و نمونه های اولیه آن امروزه نیز قابل مشاهده هستند، خدمات ماهواره می باشند. در طی چند سال اخیر، شرکت لاکهید تلاش کرده دستگاههای را به فضا بفرستد و با استفاده از آنها ماهواره ها مجددا سوخت گیری کنند. اما به نظر ما فناوری رباتیک می تواند تا جایی پیشرفت کند که سیستم هایی برای خدمات دهی و تعمیر ماهواره ها نیز ساخته شوند.
موضوع دیگری که در موردش صحبت کردیم، آغاز ساخت ماهواره هایی در خارج از جو زمین است. به این ترتیب، خدمات رباتیکی به معنای واقعی کلمه در همان جا انجام می گیرد و صفحات مختلف جایگزین می شوند. این بدان معناست که می توانیم یک ماهواره را به پرواز درآوریم و سه یا چهار سال بعد، از لحاظ محاسباتی و قدرت ذخیره سازی، آن را ارتقا دهیم.
در این قسمت از مصاحبه، ریک امبروس، معاون اجرایی شرکت لاکهید، در مورد ماهواره ای که با نرم افزار تعریف شده، صحبت کرد. امروزه این ماهواره ها را می توانید روی هواپیماهای جنگنده ببینید. تقریبا ۸۰ درصد از قابلیت های هواپیمای F-35 با نرم افزارهای مختلف به وجود آمده اند. پس این هواپیما را می توان یک جنگنده تعریف شده با نرم افزار دانست. درست است؟ همین امکان را می توان در ماهواره ها نیز به وجود آورد.
در خودروهای تسلا نیز این فناوری را می بینید. با ارتقای نرم افزارهای تسلا، به طور ناگهانی ده ها قابلیت جدید به خودروی شما اضافه می شود. بنابراین، نرم افزارها بخش مهمی از فناوری های آینده را تشکیل می دهند. دیدن این فناوری ها در فضا، بسیار جالب خواهد بود. باید منتظر بود و دید که آیا بهتر است ماهواره ها را در همان جای خودشان تعمیر کنیم، یا یک ماهواره جدید به جای آنها به فضا بفرستیم.

انسان و ماشین
عرصه بزرگی که کمی بیشتر از عرصه های دیگر توجه مرا به خودش جلب کرده، همکاری و همراهی انسان و ماشین است. چگونه می توانیم به قابلیت های مختلف ماشین ها،مانند هوش مصنوعی، تحلیل داده های بزرگ، یادگیری عمیق و سایر فناوری های مربوطه دست پیدا کنیم و آنها را در کنار انسان ها قرار دهیم، تا مجموعه انسان و ماشین، قدرتمندتر شود؟
یکی از همکاران ما به نام بیل کیس بیر، در حال تشکیل تیمی با عنوان “تقویت عملکرد انسان” است. او و تیمش روی تشخیص وضعیت انسان توسط ماشین و انجام کارهایی بر اساس این تشخیص حالت، کار می کنند. در واقع انجام این کارها، در جهت تقویت عملکرد مجموعه انسان و ماشین صورت می گیرد. بیل، یک عصب شناس است و تلاش می کند نحوه تفکر انسان ها را تشخیص دهد و در نهایت تحقیقات خود را در جهتی هدایت کند که عملکرد انسان را به اوج خود برساند.
یکی از دوستان خوب من، مدیر برنامه شرکت DARPA است. او یک زمانی مدیر پروژه Siri بود و بعد از آن بار دیگر به DARPA برگشت. او در حال حاضر روی پروژه ای در مورد هوش مصنوعی تبیین پذیر کار می کند.

وقتی در مورد نحوه همکاری ما فکر می کنید، سوالاتی در مورد آن می پرسید و من به شما پاسخ می دهم؛ اما بعد از آن توضیحات بیشتری ارائه می کنم. اگر تنها چیزی که به شما ارائه کنم، همان پاسخ اولیه باشد، دیگر نمی توانیم اعتماد متقابل را میان خود افزایش دهیم. ما باید بدانیم شما در مورد جهان چگونه فکر می کنید. به همین دلیل او تلاش می کند به این دانش دست یابد. او و همکارانش در حال کار روی یک برنامه کاملا جدید در مورد هوش مصنوعی تبیین پذیر هستند. به نظر من این پروژه ، بخش مهمی از دانش مذکور را تشکیل می دهد.
یکی از چیزهایی که برای من بسیار جالب است، پیشرفت قدرت محاسباتی و نوع فناوری های نرم افزاری می باشد. این فناوری ها تا جایی پیش رفته اند که می توانیم این نوع کارها و تحقیقات را انجام دهیم. من سی سال پیش در یک شرکت کوچک فعال در زمینه هوش مصنوعی کار می کردند و همان موقع هم در مورد اینگونه کارها صحبت می کردیم، اما این توان محاسباتی بالای امروز، آن موقع وجود نداشت. وقتی در مورد شکل و شمایل مغز انسان فکر می کنید، و به قدرت محاسباتی که امروزه بشر به دست آورده نگاه می کنید، می بینید که ما به اهداف خود بسیار نزدیک شده ایم.

من مطمئنم که تا سال ۲۰۴۰، نقش این پروژه ها و دانش ها در فناوری های فضایی بسیار پررنگ تر خواهد شد. همین امروز هم شاهد نقش مهم آنها در فضای نظامی هستیم.