ناسا فسیل های فضایی منظومه شمسی را با کاوشگر لوسی بررسی می کند - زعفران

هنگامی که فضاپیمای لوسی طبق برنامه ریزی فعلی، 16 اکتبر (24 مهر) در ساعت 05:34 منطقه زمانی شرقی (13:04 به وقت تهران) به فضا پرتاب گردد، سفری را آغاز می کند که شبیه هیچ مأموریت دیگری نیست. در طول 12 سال این فضاپیمای سرگردان از کنار هشت سیارک بزرگ که بیشتر آن ها در نزدیکی مشتری هستند، پرواز خواهد کرد.

دانشمندان این مأموریت، خود را دیرینه شناسان کیهانی می دانند و به همین دلیل مأموریت را بر اساس اسکلت معروف لوسی (Lucy) نامگذاری کرده اند که فصل تازه ای از تاریخ تکامل بشر را آشکار کرد.

فضاپیمای لوسی در پی گروهی از سیارک های تروجان است. این نوع سیارک ها قطعاتی فسیل-مانند هستند که از دوران شکل گیری سیاره مشتری به جای مانده اند و این غول گازی آن ها را در دو منطقه تحت حفاظت گرانشی خود جای داده است.

از روی زمین، سیارک های تروجان فقط به عنوان یکه های نوری دیده می گردد و به همین دلیل مأموریت 981 میلیون دلاری لوسی ناسا، تلاشی برای مطالعه این فسیل های سیاره ای از نزدیک است.

لوری گلیز (Lori Glaze) مدیر بخش علوم سیاره ای ناسا درباره این مأموریت گفت: هر آنچه لوسی پیدا می کند، به ما سرنخ های مهمی درباره منشأ منظومه شمسی می دهد.

فضاپیمای اختصاصی تروجان ها

پیش از این ده ها فضاپیما به سیارک ها سفر کرده اند و حتی برخی مانند هایابوسا 2 (Hayabusa2) ژاپن یا اسیریس-رکس (OSIRIS-REx) ناسا، نمونه های سیارکی هم جمع آوری کرده اند اما بیشتر این مأموریت ها حداکثر از دو سیارک یا دنباله دار بازدید کرده اند اما لوسی قرار است چهار برابر اهداف بیشتری داشته باشد.

پس از پرتاب، فضاپیما تا چند دور پیرامون خورشید، در نزدیکی زمین باقی می ماند و سپس از گرانش زمین برای دورتر شدن و دستیابی به مدار مشتری استفاده می کند. در راستا، فضاپیما ابزار علمی خود را بر روی یک جرم اصلی کمربند سیارکی اصلی یعنی سیارک 52246 دونالدجوهانسون (52246 Donaldjohanson) آزمایش می کند که در سال 2015 نام یکی از دیرینه شناسان کاشف اسکلت لوسی بر آن گذاشته شد.

اما رویداد اصلی فضاپیمای لوسی در سال 2027 آغاز می گردد که این کاوشگر به دسته پیشرو سیارک های تروجان جلوتر از مشتری می رسد. این گروه در ناحیه ای حرکت می کنند که گرانش سیاره، گرانش خورشید را خنثی می کند و سرپناهی داده است که باعث شده در طول قرن ها، هزاران سنگ فضایی در آن روی هم انباشته شده اند. لوسی در آنجا اطراف چهار سیارک می چرخد و هر کدام را از فاصله حدود 1000 کیلومتری بررسی می کند.

یکی از برجسته ترین سیارک های این گروه اوریباتس (Eurybates) یا سیارک 3548 است که با عرض حدود 65 کیلومتر میزبان سیارک قمر-مانندی است که به دور آن می چرخد. برنامه ریزان مأموریت از مشاهده این همدم خوب از طریق هابل در سال 2018، درست پس از برنامه ریزی راستا فضاپیمای لوسی هیجان زده بودند.

یک حماسه با دست پر

در طول 6 سال آینده، لوسی برای شتاب گیری دوباره به سوی زمین حرکت می کند. این عمل فضاپیما را در راستای قرار می دهد تا بتواند از کنار یکی از آخرین هدف ها در دومین گروه تروجان ها که غول گازی را تعقیب می کنند، بگذرد.

پایان مقصد نهایی یک سیارک دوگانه است که اطراف یکدیگر می چرخند و بدین ترتیب شمار کل سنگ های فضایی بررسی شده به 8 می رسد. هال لویسون (Hal Levison) پژوهشگر اصلی مأموریت لوسی از مؤسسه تحقیقات جنوب غربی بولدر، کلرادو گفت: با لوسی ما بیش از هر فضاپیمای دیگری در تاریخ از سیارک ها دیدن می کنیم.

این واقعیت که یک مدار حلقوی واحد می تواند فضاپیما را به سیارک های زیادی برساند که همگی در راستا خود به دور خورشید می چرخند، حتی برنامه ریزان مأموریت را هم شگفت زده کرده است.

آن ها در ابتدا قصد داشتند دو سیارک با رنگ های متفاوت سرخ و خاکستری را مطالعه کنند اما سیارک های دیگر هم با این راستا هماهنگ شدند تا حماسه ای بسیار کامل تر از آنچه تصور می کردند، در اختیار دانشمندان قرار دهد. لویسون گفت: این یک راستا شگفت انگیز است که در آینده نزدیک دوباره امکان پذیر نخواهد شد.

تأمین نیروی لوسی

علاوه بر گذر از شمار زیادی سیارک، لوسی همچنین از خورشید، دورتر از هر فضاپیمای خورشیدی دیگری در تاریخ حرکت خواهد کرد. برای زنده ماندنن در اعماق فضا، لوسی دو آرایه خورشیدی در اطراف بدنه اصلی حمل می کند. با باز شدن کامل آرایه های خورشیدی، طول لوسی به مقدار یک ساختمان 5 طبقه خواهد شد. این مساحت زیاد، توان جمع آوری حدود 500 وات را در مدار مشتری دارد که حتی به مقدار مصرف یک سشوار هم نیست!

اما این مقدار بیش از قدرت مورد نیاز برای دوربین های کم مصرف و ابزارهای گوناگون لوسی خواهد بود که پژوهشگران از آن ها برای ثبت هر چه بیشتر داده های پرواز استفاده می کنند. یک دوربین رنگی برای بررسی ساختار سطحی سیارک ها در این فضاپیما وجود دارد. یک دوربین فروسرخ در پی اثری از آب به جا مانده در مواد معدنی می گردد و یک دوربین با وضوح بالا هم برای ثبت حلقه ها و قمرهای سیارکی و همچنین شمارش دهانه های سطح هر سیارک استفاده می گردد.

یک دستگاه فروسرخ دیگر شیوه انتشار گرمای هر سیارک را تحت نظر خواهد داشت و با رهگیری مقدار حرکت لوسی به سمت هدف به دلیل گرانش، پژوهشگران قادر خواهند بود تا جرم هر سیارک را مقدار گیری کنند.

در مجموع، این داده ها بررسی دقیقی از اجرامی خواهند بود که پژوهشگران با تلسکوپ های خود آن ها را فقط به صورت نقاط قرمز و خاکستری می بینند و هر یک را به یک کپسول زمانی تبدیل می کند که میلیون ها سال دست نخورده است.

لویسون گفت: با وجود اینکه آن ها در منطقه کوچکی از فضا هستند اما از نظر فیزیک بسیار با هم تفاوت دارند. این واقعیت چیزی بسیار اساسی درباره شکل گیری منظومه شمسی به ما می گوید.

آینده ای از احتمالات

پس از آخرین پرواز در سال 2033 میلادی، ناسا ممکن است سفر لوسی را تمدید کند. برای نمونه صفحات خورشیدی فضاپیما طوری طراحی شده اند که حتی در صورت از دست رفتن بخش هایی به دلیل استهلاک یا برخورد ریزشهاب ها، همچنان کار کنند. ریچ لیپ (Rich Lipe) مدیر برنامه فضاپیما در لاکهید مارتین گفت: ما می توانیم حتی با وجود مواجهه با مسائل مأموریت را ادامه دهیم.

اگر لوسی در اواسط دهه 2030 میلادی همچنان فعال باشد، لویسون هم اکنون فهرستی بلند از اجرامی دارد که فضاپیما می تواند در راستا خود بررسی کند. هنگامی که مأموریت در نهایت به پایان برسد، لوسی همچنان برای میلیون ها سال به یک راستا حلقوی 6 ساله میان سیارک های تروجان جلو و عقب ادامه می دهد و به گفته لویسون پایان خودش به یک فسیل تبدیل می گردد.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از فضاپیمای لوسی در کنار یک سیارک تروجان در نزدیکی مشتری

Credit: Southwest Research Institute

منبع: Popular Science