با هشت سیارکی که فضاپیمای لوسی ملاقات خواهد کرد آشنا شوید

منظومه خورشیدی مملو از سیارک‌هایی به تنوع سیاره‌های آن است. کمربند سیارک اصلی، که بین مدار مشتری و مریخ واقع شده، خانه انواع گوناگونی از سنگ‌های فضایی است. اما ماموریت فضایی جدیدی به نام لوسی (Lucy) به زودی عازم مطالعه گروهی از سیارک‌ها می‌شود که شناخت دقیقی از آن‌ها نداریم: تروجان‌ها.

تروجان‌ها با سیارک‌های کمربند سیارک متفاوت هستند. همه سیارک‌ها بقایای دوران شکل‌گیری منظومه خورشیدی هستند. اما بر خلاف سنگ‌های کمربند سیارک که گستره‌های انعکاسی، یا اثر آلبیدو (Albedo)، بزرگی دارند، تروجان‌هااغلب سنگ‌هایی غیر بازتابنده هستند. تفاوت دیگر تروجان‌ها این است که مدار گردش‌شان از خورشید دورتر و نزدیک مدار مشتری قرار دارد.

ماموریت لوسی در تاریخ ۲۴ مهر عازم فضا شد تا این سنگ‌های منحصر به فرد را مطالعه کند. انرژی فضاپیما از راه پنل‌های خورشیدی تامین می‌شود و به چهار ابزار برای اندازه‌گیری دما، آلبیدو و خصوصیات سطح سیارک‌هایی که ملاقات می‌کند است. برنامه لوسی دیدار هشت سیارک است: یک سنگ در کمربند اصلی و هفت تروجان. در ادامه این نوشته با هر کدام از این اهداف بیشتر آشنا خواهید شد.

فضاپیمای لوسی اندکی به صورت یک شب‌دوست شباهت دارد؛ یک نخستی‌سان درختی با چشمانی بزرگ. لوسی به منظور تامین انرژی مورد نیاز برای رسیدن به مقاصد متعدد خود، به دو پنل خورشیدی کاغذی شکل و بزرگ مجهز است که هر کدام قطری ۷ متری دارند. در بین این دو پنل، پلتفرم نشانه‌روی ابزار (IPP) با ابعادی نسبتا کوچک قرار دارد که چهار ابزار اندازه‌گیری لوسی را در خود حمل می‌کند.

دو تا از این ابزارها ــ یک دوربین نور مرئی به نام دوربین عکس‌برداری مرئی چندطیفی (MVIC) و یک طیف‌سنج مادون قرمز به نام آرایه طیفی عکس‌برداری اتالون خطی ــ روی هم با نام لرالف (L'Ralph) شناخته می‌شوند. آن‌ها به دانشمندان کمک می‌کنند تا ترکیب اجزای تشکیل دهنده تروجان‌ها را شناسایی کنند. عکس‌بردار شناساگر دوربرد (L'LORRI) تصاویری با وضوح بالا از سنگ‌ها ثبت خواهد کرد. ابزار آخر طیف‌سنج انتشار حرارتی لوسی (L'TES) است که مانند یک ترموستات از راه دور تابش‌های هر سنگ را اندازه‌گیری می‌کند. لوسی همچنین یک آنتن دو متری با بهره بالا برای ارتباط با زمین با خود حمل می‌کند.

ابزارهای لوسی باید کاملا سالم باشند، چون این فضاپیما در حالی که با سرعت ۶ تا ۷ کیلومتر بر ثانیه از کنار اهدافش عبور می‌کند، باید از آن‌ها عکس‌برداری کند.

لوسی در لاکهید مارتین اسپیس سیستمز (Lockheed Martin Space Systems) در دنور کلورادو ساخته شده و توسط مرکز پرواز فضایی گادرد (Goddard Space Flight Center) ناسا در گرین‌بلت مریلند کنترل می‌شود. این ماموریت در ماه اکتبر ۲۰۲۱ توسط یک راکت اطلس ۵ ائتلاف پرتاب و راه‌اندازی (United Launch Alliance) به فضا پرتاب می‌شود و در سال ۲۰۲۷ به اولین تروجان هدف می‌رسد.

اولین مقصد دونالدجانسون (Donaldjohanson) است؛ کوچک‌ترین هدف و تنها سیارک غیر تروجان. این سیارک ۴ کیلومتری ساکن کمربند اصلی یک هدف تمرینی برای ابزار ماموریت است.

اخترشناسان تصور می‌کنند که این شیء کوچک و تاریک حاصل تصادم گروهی از سیارک‌ها است که بزرگ‌ترین آن‌ها اریگونه (Erigone) نام دارد. دونالدجانسون یک سیارک نوع C است، به این معنی که احتمالا مقادیر کربن زیادی دارد، و خصوصیات آن مشابه با سیارک‌هایی است که ماموریت‌های نمونه‌برداری OSIRIS-REx ناسا و Hayabusa2 ژاپن مطالعه کرده‌اند. لوسی در تاریخ ۲۰ آوریل ۲۰۵۰ از کنار این سیارک عبور می‌کند.

اوریباتس (Eurybates) و همراه کوچکش کوئتا (Queta) اهداف بعدی لوسی هستند. آن‌ها اولین سنگ‌های تروجان هستند که لوسی در تاریخ ۱۲ آگوست ۲۰۲۷ از کنارشان عبور می‌کند.

اوریباتس به اندازه قابل توجهی از دونالدجانسون بزرگ‌تر است؛ این تروجان بزرگ قطری در حدود ۶۴ کیلومتر دارد. اوریباتس یک نقطه شروع عالی برای متخصصان ماموریت است که به دنبال مقدمه‌ای قوی برای دیدار با تروجان‌ها هستند. اخترشناسان تصور می‌کنند که این سیارک بزرگ‌ترین بازمانده یک تصادم عظیم است. به علاوه، این سیارک نوع C یک تروجان عجیب به حساب می‌آید، چون سیارک‌های نوع C معمولا در کمربند سیارک اصلی یافت می‌شوند. حضور آن در گروه تروجان‌ها یکی دیگر از معماهایی است که دانشمندان امیدوارند با کمک لوسی به پاسخ آن برسند.

داده‌های تلسکوپ فضایی هابل در سال ۲۰۱۹ وجود یک قمر طبیعی را در مدار این سیارک آشکار کردند که حالا کوئتا نام دارد. قطر آن حدود یک کیلومتر تخمین زده می‌شود. تروجان‌های شناخته شده‌ای که با ود یک همراه دارند انگشت‌شمار هستند.

ایستگاه بعدی لوسی، یک ماه بعد و سیارک پُلی‌مله (Polymele) خواهد بود. این اولین باری است که لوسی با یک سیارک نوع P ملاقات خواهد کرد؛ طبقه‌ای از سیارات که رنگ قرمز دارند و تصور می‌شود که از عناصر ارگانیک تشکیل شده‌اند.

پلی‌مله ۲۱ کیلومتر قطر دارد و لوسی در تاریخ ۱۵ سپتامبر ۲۰۲۷ از کنار آن عبور می‌کند. لوسی در ادامه ماموریت خود از کنار سیارک‌های نوع P دیگری نیز عبور می‌کند، اما آن‌ها بسیار بزرگ‌تر هستند و دانشمندان می‌توانند مقایسه جالبی بین آن‌ها داشته باشند.

هدف بعدی لوسی لئوکوس (Leucus) است؛ سیارکی با قطر ۴۰ کیلومتر. این سیارک از نوع D است، که تصور می‌شود آن نیز عناصر ارگانیک تشکیل شده باشد.

سرعت چرخش لئوکوس بسیار آهسته است و ۴۴۶ ساعت طول می‌کشد تا این سیارک یک بار به دور خود بچرخد. لوسی تعیین خواهد کرد که این چرخش آهسته اختلاف دمای قابل توجهی را در این سیارک ایجاد می‌کند یا نه. دانشمندان فکر می‌کنند که لئوکوس بیضی‌شکل است، چون روشنایی بسیار متغیری دارد. لوسی در تاریخ ۱۸ آوریل ۲۰۱۸ لئوکوس را ملاقات می‌کند.

کمی بیش از نیم سال زمینی، لوسی به اوروس (Orus) می‌رسد. اوروس، باز هم یک سیارک نوع D، رنگ قرمز تیره دارد. قطر این سیارک ۵۱ کیلومتر و تقریبا هم‌اندازه اوریباتس است. مقایسه این دو شیء، که فقط از لحاظ رنگ تفاوت دارند، ستون فقرات ماموریت لوسی خواهد بود.

اوروس آخرین عضو خوشه L4 است که لوسی از آن ملاقات می‌کند. حرف L در این نام‌گذاری به نقطه لاگرانژ اشاره دارد، مکان‌هایی در منظومه خورشیدی که گرانش پایدار است. نقاط لاگرانژ در نزدیکی مشتری تروجان‌ها را برای میلیون‌ها سال در خود حفظ کرده‌اند. لوسی دو خوشه تروجان را در دو نقطه لاگرانژ متمایز ملاقات می‌کند؛ نقطه L4 جلوتر از مشتری و نقطه L5 در پشت آن.

وقتی لوسی در تاریخ ۱۱ نوامبر ۲۰۲۸ از کنار اوروس عبور کند، خوشه L4 را ترک کرده و روانه مرکز منظومه خورشیدی می‌شود تا با استفاده از گرانش زمین وارد مسیر جدید خود شود.

پنج سال بعد از ملاقات اوروس، لوسی از کنار دو سیارک در خوشه L5 عبور می‌کند که مشتری را در چرخش به دور خورشید دنبال می‌کنند.

پاتروکلوس (Patroclus - چپ) و منوئتیوس (Menoetius - راست) یک زوج سیارک نسبتا هم‌اندازه را تشکیل داده‌اند، که پدیده نادری در منظومه خورشیدی داخلی به حساب می‌آید. این تروجان‌های نوع P مملو از عناصر ارگانیک، بزرگ هستند؛ پاتروکلوس ۱۱۳ کیلومتر قطر دارد و قطر منوئتیوس اندکی کوچک‌تر و حدود ۱۰۴ کیلومتر است.

متخصصان ماموریت لوسی چشم انتظار این ملاقات هستند، چون امیدوارند که این زوج مثالی بکر از چیزی باشد که سیاره‌ها از آن تشکیل شدند. و این خوش‌شانسی محض است که لوسی می‌تواند از این زوج دیدن کند: این دو سیارک در یک مدار به شدت مایل نسبت به صفحه منظومه خورشیدی دوران می‌کنند. خوشبختانه زمانی که لوسی از همسایگی این دو سیارک عبور می‌کند، آن‌ها بالاتر یا پاین‌تر از میدان دید فضاپیما قرار ندارند. این ملاقات در تاریخ ۳ مارچ ۲۰۳۳ روی می‌دهد.

لوسی سفر شگفت‌انگیزی را در سرتاسر منظومه خورشیدی انجام خواهد داد تا سیارک‌هایی را ببیند که می‌توانند چیزهای زیادی درباره منشاء منظومه خورشیدی به دانشمندان نشان دهند.

مسیر پر پیچ و خم این فضاپیما به سمت اهدافش، که این شکل از چپ به راست نشان می‌دهد، با دو دوران به دور زمین پیش از روانه شدن به سمت دونالدجانسون آغاز می‌شود. نام این سنگ فضایی برگرفته از دیرین‌مردم‌شناس آمریکایی است که بقایای انسان‌تبار دوپا، لوسی، را کشف کرد.

هنگام کشف لوسی در سال ۱۹۷۴، این یافته قدیمی‌ترین و کامل‌ترین نیای شناخته شده انسان بود. ماموریت ناسا نام خود را از این انسان‌تبار می‌گیرد؛ با الهام از توسعه‌هایی که کشف لوسی در علم دیرین‌مردم‌شناسی رقم زد.

اخترشناسان امیدوارند که این سفر دور و دراز برای مطالعه دو خوشه سیارک در اطراف مشتری، پایه و اساسی باشد برای چشم‌اندازی نو به خانه کیهانی ما.