گامی بزرگ برای بشریت؛ نگاهی به تاریخچه و آینده تلسکوپ‌های قمری

برای اخترشناسان رادیویی، زمین جایی بسیار پر سر و صدا است. بسیاری از دیوایس‌های الکترونیکی مدرن با طول موج‌های بلند نوری که در رصدخانه‌های رادیویی روی آن‌ها پژوهش می‌شود تداخل دارند. و برای چندین دهه، این آلودگی نوری نامریی باعث شده رصدخانه‌های رادیویی بیشتری به سمت مناطقی که «سکوت رادیویی» دارند کشیده شوند. در واقع این آلودگی اخترشناسان رادیویی را مجبور کرده که به نقاطی دور از دسترس مردم بروند، جاهایی نظیر صحرای آتاکاما در شیلی.

اما این فقط دیوایس‌های ساخته دست بشر نیستند که با سیگنال‌های رادیویی تداخل می‌کنند. پدیده‌های طبیعی زمین و خورشید هم می‌توانند عامل اختلال باشند. برای اینکه چالش‌ها از این هم بیشتر شود، یونوسفر زمین -جایی که پرتوهای خورشیدی، مولکول‌های اتمسفر بالایی کره ما را یونیزه می‌کنند- باعث می‌شود طولانی‌ترین طول موج‌های رادیویی اصلا به سطح سیاره نرسند.

تلسکوپ قمری

محققان برای مدت‌هایی طولانی چشم‌شان به راه حلی برای این مشکل بوده است: نیمه دوردست کره ماه. از آن‌جایی که این نیمه ماه هیچوقت رویش به سمت زمین نیست، یک تلسکوپ رادیویی در این نقطه می‌تواند به صورت تمام و کمال از نویز رادیویی زمینی در امان باشد. از آن‌جا، اخترشناسان می‌توانند گستره وسیعی از پدیده‌هایی را مشاهده کنند که از زمین یا حتی از تلسکوپ‌های فضایی درون مدار زمین قابل رصد نیستند.

تلسکوپی در ماه می‌تواند به ما نشان دهد که قبل از اینکه نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌های جهان شکل بگیرند، دقیقا چه اتفاقی افتاده. از سوی دیگر، قادر به مشاهده میدان‌های الکترومغناطیسی پیرامون سیارات فراخورشیدی نیز خواهیم بود و در این صورت درکی مهم از پتانسیل‌های حقیقی جهان برای شکل‌گیری حیات خواهیم داشت.

استیو اسکوایرس، محققی که روی سیارات مطالعه کرده و اکنون محقق ارشد پروازهای فضایی شرکت بلو اوریجین است می‌گوید: «شما در آن سوی کره ماه محیطی کاملا ساکت از لحاظ رادیویی دارید که اجازه می‌دهد دست به اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق بزنید که در جای دیگری امکان‌پذیر نیستند. آن محیط، واقعا برای کشف‌های تازه علمی سودمند است».

تلسکوپ آپولو ۱۶

تلسکوپ قمری

نخستین تلسکوپی که به ماه رفت یک تلسکوپ رادیویی نبود، اما دریچه‌ای به کیهان باز کرد که پیشتر از سطح کره زمین قابل دسترسی نبود. این دستگاه که «طیف‌سنج/دوربین فرابنفش دوردست» (Far Ultraviolet Camera/Spectrograph) یا به اختصار UVC نام داشت، توسط جرج کاروترز، محققی جوان در آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی آمریکا، ساخته شد که از پیش به یکی از سردمداران حوزه رصد با طیف فرابنفش تبدیل شده بود.

نور فرابنفش عمدتا با اتمسفر زمین فیلتر می‌شود - بنابراین مانند بسیاری از بخش‌های دیگر طیف رادیویی، باید از فضا مورد پژوهش قرار گیرد. بعد از اینکه آپولو ۱۱ در روز ۲۰ جولای ۱۹۶۹ با موفقیت بر سطح کره ماه فرود آمد، ناسا به سراغ جامعه آکادمیک رفت و به دنبال آزمایش‌هایی علمی بود که امکان انجام آن‌ها در ماموریت قمری بعدی وجود داشت.

کاروترز یک تلسکوپ فرابنفش را به ناسا پیشنهاد داد و تا ماه آپریل ۱۹۷۲، همان تلسکوپ همراه با آپولو ۱۶ در راه کره ماه بود. فضانوردان از این دستگاه که لایه‌ای از طلا داشت برای ثبت ۱۷۸ تصویر از کیهان استفاده کرده و تصاویری از ابرهای ستاره‌ای دوردست، سحابی و حتی اتمسفر بیرونی زمین با خود به زمین آوردند. اما با اینکه این تلسکوپ فرابنفش (که عملا نوعی اثبات مفهوم بود) توانست به اهدافش برسد، ۴۱ سال طول کشید تا یک تلسکوپ دیگر به ماه فرستاده شود.

تلسکوپ قمری چین

بعد از یک وقفه بسیار طولانی، سازمان فضایی ملی چین در سال ۲۰۱۳ بالاخره تلسکوپی دیگر به قمر زمین فرستاد. اما این بار دیگر نیازی به ارسال فضانوردان هم نبود. نخستین تلسکوپ قمریِ کنترل از راه دور جهان، به شکل یک افزونه ساخته شده بود که همراه با فرودگر Chang'e-3 در مسیر خود حرکت می‌کرد.

با ضخامتی معادل تنها ۶ اینچ، «تلسکوپ فرابنفش قمری - Lunar-based Ultraviolet Telescope» یا به اختصار (LUT) همچنان تفاوت‌های زیادی با تلسکوپی دارد که اخترشناسان رویای ارسالش به ماه را در سر می‌پرورانند. اما حتی با این ابعاد، آنچه با LUT رصد می‌شود مکاشفات جدیدی راجع به کیهان برایمان به ارمغان می‌آورد و همه این‌ها بدون ذره‌ای تداخل از سوی کره زمین.

محققان چینی از LUT برای جمع‌آوری اطلاعاتی بالغ بر هزاران ساعت، پایش ستاره‌ها و حتی کهکشان‌ها استفاده کرده‌اند. و احتمالا مهم‌تر از همه این‌ها، عملکرد باثبات تلسکوپ باشد که نشان می‌دهد برای ماموریت‌های آتی به چه تکنولوژی‌هایی دسترسی خواهیم داشت.

طی سال گذشته میلادی، سازمان فضایی چین با ارسال یک تلسکوپ رادیویی کوچک به کره ماه، کاری که با LUT آغاز شده بود را ادامه داد. اوایل ماه ژانویه ۲۰۱۹، «طیف‌سنج رادیویی کم‌فرکانس» همراه با فرودگر Chang'e-4 در نیمه دورتر ماه فرود آمد.

محققان چینی از آن زمان با استفاده از این تلسکوپ، شروع به پژوهش جهان از طریق طول‌ موج‌های رادیویی‌ای کرده‌اند که پیشتر آن‌ها را رصد نکرده‌ایم. با این همه، به خاطر توانایی‌های متوسط تلسکوپ، رصدها عمدتا محدود به کائنات نزدیک‌مان بوده است.

ایده‌هایی برای تلسکوپ‌های قمری بعدی

پایش طول موج‌های رادیویی تازه‌ای که پیشتر در دسترس نبوده‌اند، برای چندین دهه ذهن اخترشناسان را به خود مشغول کرده است. حدودا ۴۰ سال پیش، اخترشناسان به صورت جدی به تفکر در این زمینه پرداختند که تلسکوپ‌های قمری گوناگون قادر به کشف چه چیزهایی هستند و هرکدام چگونه باید ساخته شوند.

حتی در آن زمان، براساس آنچه در مستندات «مشاهدات اخترشناسی آتی در کره ماه» ناسا آمده، محققان دریافتند که این سیاره می‌تواند یک لوکیشن ایده‌آل باشد که «آخرین پنجره را به روی طیف الکترومغناطیس با فرکانس‌های بسیار پایین باز می‌کند».

تا اوایل دهه ۱۹۸۰ میلادی، بیش از ۱۰ سال از ماموریت‌های آپولو گذشته بود و برنامه شاتل هم به نظر موفقیت‌آمیز می‌رسید. همین باعث شد که دوباره مباحثاتی راجع به بازگشت به کره ماه مطرح شود. محققان امیدوار بودند پیشرفت‌های حاصل شده منجر به ساخت مقرهایی در کره ماه شود که زیرساخت لازم برای پژوهش‌های علمی عمیق را فراهم می‌آورند.

جک او. برنز، اخترشناس دانشگاه کلرادو بولدر که مدیر شبکه اکتششاف و علوم فضایی (سازمانی با حمایت ناسا) و چندین دهه در ساخت تلسکوپ‌های قمری پیشرو بوده می‌گوید: «تنها اخترشناسان هستند که می‌توانند راهی برای تعبیه تجهیزات علمی در کره ماه بیابند».

حالا برای نخستین بار -به لطف پیشرفت‌های علم رباتیک و از راه رسیدن کمپانی‌های فضایی خصوصی- برنز عقیده دارد که این ایده دیوانه‌وار بالاخره می‌تواند تبدیل به واقعیت شود. دانشجویان او حالا به صورت مداوم با ربات‌های کنترل از راه دور و الگوریتم‌های یادگیری ماشینی سر و کله می‌زنند  - چیزهایی که به عقیده خود برنز، حتی تصورشان هم در دهه ۱۹۸۰ میلادی غیرممکن بود. «تکنولوژی بالاخره به نقطه لازم رسیده و شاید این همان چیزی باشد که نیاز داشتیم».

به خاطر این پیشرفت‌های تکنولوژیک، تلسکوپ‌های قمری دیگر نیازمند خدمه‌های فضانوردی برای ساخت و ساز و برنامه‌های فضایی با بودجه ۱۰۰ میلیارد دلاری نیستند. در عوض، این تلسکوپ‌ها را می‌توان با ماه‌نورد‌هایی که همراه با موشک‌های چندبار مصرف خصوصی به ماه می‌روند، ساخت.

تلسکوپ FARSIDE

برنز و همکارانش اخیرا با بودجه ناسا به پژوهش روی یک تلسکوپ قمری که با ماه‌نورد ساخته می‌شود و با ۱۲۸ آنتن و طولی معادل ۶ مایل، شکلی شبیه به گل می‌یابد پرداختند. آن‌ها این پروژه را «Farside Array for Radio Science Investigations of the Dark ages and Exoplanets» نامیده‌اند که به اختصار FARSIDE خوانده می‌شود.

FARSIDE می‌تواند میدان‌های مغناطیسی سیاره‌های پیرامون ستاره‌های دوردست را رصد و به اخترشناسان کمک کند که درکی بهتر از زیست‌پذیری سیارات فراخورشیدی داشته باشند. این تلسکوپ ضمنا می‌تواند شانسی واقعی به اخترشناسان بدهد تا روی برهه‌ای مهم در تاریخ کیهان‌شناسی که «عصر تاریک» نامیده می‌شود تحقیق کنند. در این برهه، ستاره‌ها و کهکشان‌ها هنوز شکل نگرفته بودند و بنابراین نمی‌توانیم هیچ یک از موادی که در آن دوران وجود داشتند را رصد کنیم.

ناسا بودجه یک پژوهش دیگر را هم تامین کرده که روی یک تلسکوپ شبیه به رصدخانه آرسیبو درون یک چاله قمری تمرکز دارد. این پروژه توسط ساپتارشی باندیوپادهی، متخصص رباتیک در آزمایشگاه Jet Propulstion هدایت می‌شود. او سه سال از وقتش را صرف بررسی طراحی‌های مختلف تلسکوپ کرده و سپس به سراغ انستیتوی طرح‌های مفهومی پیشرفته ناسا رفته تا بودجه لازم برای ادامه کار را دریافت کند.

او می‌گوید اگرچه همین حالا طرح‌هایی پیشنهادی داریم که پا را بسیار فراتر از پژوهش‌های چند دهه اخیر گذاشته‌اند، اما «همچنان مسیری بسیار طولانی پیش رویمان است».

اما برنز خوش‌بین است. او حالا برای بلو اوریجین، شرکت فضایی زیر نظر جف بزوس کار می‌کند و این شرکت توانسته فرودگری برای کره ماه بسازد که قادر به حمل ۵ تن محموله است. چنین ظرفیتی، به مراتب از ظرفیت مورد نیاز تلسکوپ FARSIDE بیشتر خواهد بود. حالا آن‌ها تنها ۱ میلیارد دلار بودجه لازم دارند تا همه رویاهایشان را تبدیل به واقعیت کنند.

برنز در نهایت می‌گوید: «سی سال پیش، تمام این‌ها غیر ممکن بود. امروز اما این نوعی تکنولوژی دم دستی است».

مطالب مرتبط

کروموزوم ایکس انسان برای اولین بار به طور کامل توالی یابی شد

محققان با انجام تحقیقی قابل توجه موفق شدند کروموزوم ایکس انسان را از ابتدا تا انتها به طور کامل تعیین توالی کرده و از سه میلیون جفت‌باز که تا پیش از این از آن‌ها نقشه برداری نشده بود، نقشه برداری کنند.پروژه ژنوم انسان (HGP)، یکی از بلندپروازانه ترین پروژه‌های علمی تاریخ است. بین سال‌های ۱۹۹۰... ادامه مطلب

توسعه پنل آلومینیومی که با نور خورشید آب را تصفیه می‌کند [تماشا کنید]

تامین آب سالم و تمیز در مناطقی که منابع کمی وجود دارد، یک چالش بسیار بزرگ است و حالا تیمی از ارتش ایالات متحده آمریکا و دانشگاه «راچستر» یک پنل آلومینیومی توسعه داده‌اند که با نور خورشید، آب را تصفیه می‌کند.پنل‌های خورشیدی یک انتخاب محبوب برای تصفیه‌کننده آب با هزینه کم محسوب می‌شوند و نور... ادامه مطلب

کره جنوبی جنگنده نسل پنج می‌سازد؛ تجهیز به موشک‌های مافوق صوت

صنایع هوا و فضای کره جنوبی (KAI) از برنامه‌ریزی خود برای رونمایی از اولین پروتوتایپ جت چندمنظوره «جنگنده آزمایشی کره‌ای» (KF-X) در فروردین ۱۴۰۰ خبر داد.به گزارش Interesting Engineering به نقل از جدیدترین شماره مجله «Fly Together»، شرکت KAI که تنها سازنده هواپیما در کره محسوب می‌شود، هم اکنون تولید بخش‌های بالایی، پایینی و میانی بدنه... ادامه مطلب

چرا آمریکا دیگر جذابیت گذشته را برای مهاجران نخبه ندارد؟

چندین دهه است که دولت آمریکا با وعده بهره مندی از فرصت‌هایی که زندگی هر فردی را متحول می‌کنند، بهترین و درخشان‌ترین استعدادهای دنیا را از پروسه بسیار سخت مهاجرتی عبور داده است. چندین دهه است که افراد مستعد از سراسر دنیا برای داشتن تحصیل، کار و زندگی بهتر به ایالات متحده مهاجرت می‌کنند.اما این... ادامه مطلب

شرایط جوی پرتاب فضاپیمای امارات به سوی مریخ را به تعویق انداخت

امارات متحده عربی در شرف انجام اولین مأموریت به مقصد مریخ است و قصد دارد به عنوان اولین کشور در میان کشورهای عربی به یک سیاره دیگر پرواز کند.فضاپیمای اماراتی‌ها که ابعادی برابر با یک اتومبیل شاسی بلند دارد، Hope (امید) نام داشته و سفر هفت ماه‌اش به مریخ را به زودی آغاز می‌کند. این... ادامه مطلب

هرآنچه باید درباره «نئووایز» بدانید؛ دنباله‌دار درخشانی که تا ۶۸۰۰ سال دیگر برنمی‌گردد

ویروس کرونا باعث شده خبرهای خوب در رسانه‌ها کم‌رنگ شوند، اما اگر از علاقه‌مندان به دنیای نجوم باشید، یک خبر خوشحال‌کننده برای شما داریم. یک دنباله‌دار که ناسا آن را «C/2020 F3 NEOWISE» نام‌گذاری کرده، با عبور از زمین یک منظره جذاب ایجاد کرده، بنابراین مشاهده دنباله‌دار نئووایز را به شما پیشنهاد می‌کنیم.قبل از اینکه... ادامه مطلب

نظرات ۰

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟