کاوشگر جدید بین ستاره‌ای؛ هدف جدید ناسا پس از مأموریت‌های تاریخی وویجر

به عقیده‌ی دانشمندان در یکی از کنفرانس‌های اخیر، انسان برای بررسی فضای اطراف خود از زاویه‌ای دیگر باید به ساخت کاوشگری بین‌ ستاره‌ای فکر کند. فضاپیماهای وویجر 1 و 2، تنها ماشین‌هایی هستند که انسان به آن‌سوی منظومه‌ی شمسی فرستاده است؛ این دو فضاپیمای 42 ساله هنوز به ارسال اطلاعات از فضای بین ستاره‌ای ادامه می‌دهند. به نقل از استاماتیوس کریمگیس، پژوهشگر ارشد آزمایش ذرات باردار کم انرژی، کاوشگرهای وویجر تاکنون به دستاوردهای شگفت‌انگیزی رسیده‌اند. کریمیگس در کنگره‌ی بین‌المللی فضانوردها گفت: «مدل‌های فضای بین ستاره‌ای تا قبل از وویجر اشتباه بودند.»

یک نمونه‌ی بارز از خطاها هلیوسفر یا منطقه‌ای از فضا است که در آن جریان ذرات باردار خورشید، پوششی را دورتادور منظومه‌ی شمسی می‌سازند. دانشمندان تا دهه‌ی 2010 تصور می‌کردند شکل هلیوسفر مانند پنکه است، دو کاوشگر وویجر به ترتیب در سال‌های 2012 و 2018 وارد فضای بین‌ ستاره‌ای شدند و ثابت کردند ساختار هلیوسفر به حباب شبیه است.

شگفتی دیگر، نقطه‌ی افزایش سرعت پرتوهای کیهانی بود (پرتوهایی در آن سوی منظومه‌ی شمسی). قبل از رسیدن دو کاوشگر وویجر به فضای بین ستاره‌ای، تصور می‌رفت ذرات در منطقه‌ی شوک پایانی سرعت می‌گیرند؛ در این منطقه، معمولا سرعت ذرات خورشید به زیر سرعت صورت کاهش می‌یابد. دو کاوشگر وویجر نشان دادند افزایش سرعت دقیقا در نقطه‌ی هلیوشیت یعنی در آن سوی شوک پایانی رخ می‌دهد.

کاوش‌های وویجر

مأموریت اصلی کاوشگرهای وویجر، بررسی غول‌های گازی منظومه‌ی شمسی بود اما هر دو کاوشگر با خوش‌اقبالی موفق به فتح هلیوسفر و ورود به فضای بین ستاره‌ای شدند. از سوی دیگر، ساخت کاوشگر سفارشی مخصوص مأموریت‌های بین ‌ستاره‌ای با چالش‌های تخصصی متعددی همراه است. یکی از مشکلات، زمان است. مدت‌ مأموریت کاوشگرهای وویجر به قدری طولانی شد که دانشمندان و مهندسان چند نسل را به خود مشغول کرده است؛ از طرفی، این افراد باید با سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای کهنه‌ی دهه‌ی 1970 دست‌وپنجه نرم کنند.

هیچ ضمانتی برای هدایت فضاپیما به مدت چند دهه وجود ندارد. مهندسان معمولا فضاپیماها را به‌گونه‌ای می‌سازند که برای رسیدن به اهداف اولیه‌ی مأموریت به اندازه‌ی حداقل دو تا سه سال دوام بیاورد. البته بسیاری از تیم‌ها هم با هدف طول عمر بالا دست به طراحی می‌زنند. همیشه احتمال خرابی، خاموشی یا از بین رفتن توانایی‌های علمی کاوشگرها وجود دارد. همچنین در صورت آغاز پروژه‌های علمی جدید در ناسا یا سازمان‌های دیگر، احتمال قطع سرمایه‌گذاری پروژه‌های قبلی وجود دارد.

لئون آلکالای که مدیریت دفتر آزمایشگاه برنامه‌ریزی استراتژیک پیشرانش جت ناسا را برعهده دارد دو گزینه‌‌ی قابل برنامه‌ریزی را پیشنهاد می‌دهد که می‌توانند مأموریت بین ستاره‌ای را شاید در فاصله‌ی زمانی اندکی بیشتر از ده سال میسر کنند.

در هر دو مأموریت، کاوشگرها برای افزایش سرعت از سیاره‌های مختلف کمک می‌گیرند. مأموریت کندتر از سیاره‌ی مشتری به‌عنوان کمک جاذبه استفاده می‌کند به این ترتیب دانشمندان می‌توانند به رصدهای دقیق‌تری برسند. مأموریت سریع‌تر هم از خورشید به‌عنوان کمک جاذبه استفاده می‌کند که نتیجه‌ی آن رصدهای سریع با دقت کمتر خواهد بود.

به پیشنهاد آلکالای، فضاپیمای بین ستاره ای باید به گونه‌ای طراحی شود که قبل از رسیدن به مقصد نهایی، قادر به کاوش‌های متعدد باشد. هدف نهایی کاوشگر، بررسی فضای بین ستاره ای خواهد بود اما این فضاپیما می‌تواند در منظومه‌ی شمسی به بررسی اجرام کمربند کویپر در آن سوی نپتون بپردازد یا برای محاسبه‌ی بهتر فاصله‌ی سیاره‌های کوچک‌تر، اندازه‌گیری‌های موازی را انجام دهد. آلکالای می‌گوید:« کاوشگر در مسیر رسیدن به فضای بین ستاره‌ای، فعالیت‌های علمی زیادی را انجام خواهند داد.»

کاوش در منظومه‌ی شمسی

مأموریت جدید بین ستاره‌ای می‌تواند چشم‌انداز جدیدی از تغییرات منظومه‌ی شمسی را به‌عنوان یک موجودیت واحد ارائه دهد زیرا در این مأموریت می‌توان خارج از قلمروی نفوذ خورشید، مانند موجودی فرازمینی به بررسی سیاره‌ها پرداخت. به‌گفته‌ی روبرت ویار شوینگروبر رئیس مؤسسه‌ی فیزیک کاربردی و تجربی دانشگاه کیل آلمان، در این مأموریت می‌توان به چگونگی واکنش خورشید با گاز و غبار بین ستاره‌ها و چگونگی تعامل ستاره‌های دیگر با خورشید پی برد. او می‌افزاید:

روابط پیچیده‌ای بین فضای بین ستاره‌ای و بادهای خورشیدی وجود دارد و اطلاعات ناکافی، مانع از درک آن‌ها شده است». حتی دنیاهای نزدیک‌تر به فضای بین ستاره‌ای از جمله اجرام کمربند کویپر در ستاره‌‌شناسی کمتر شناخته‌شده‌اند و با این مأموریت گنجینه‌ای از اکتشافات فراهم خواهد شد.

 در پایان جلسه، رالف مک نات، دانشمند بخش فضایی آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز از افراد متولد 1990 به بعد، درخواست کرد بایستند. یک سوم افراد حاضر در جلسه برخاستند و مک نات چند توصیه‌ی شغلی به آن‌ها ارائه کرد. به عقیده‌ی مک‌نات، این گروه، کنترل مأموریت‌های نسل گذشته را برعهده خواهند گرفت.