زمان علیه کاوش: آیا فرصت برای مأموریت اورانوس ناسا از دست می‌رود؟
موانع متعدد می‌توانند تحقق رؤیای ناسا را برای ارسال فضاپیما و کاوش این غول یخی در آینده‌ای نزدیک سخت کنند.
در دیجیاتو ثبت‌نام کنید
جهت بهره‌مندی و دسترسی به امکانات ویژه و بخش‌های مختلف در دیجیاتو عضو ویژه دیجیاتو شوید.
عضویت در دیجیاتوتازههای تکنولوژی
اورانوس سیاره تنهایی است. تقریباً چهار دهه پیش، این غول یخی یک مهمان داشت، زمانی که فضاپیمای وویجر ۲ از فاصله ۸۱٬۸۰۰ کیلومتری آسمان ابری آن گذشت. فضاپیما قبل از این که برای خروج از منظومه شمسی سرعت بگیرد، هزاران عکس از سیاره گرفت و دنایی رازآلود را آشکار کرد و بیشتر از آن که به پرسش‌ها پاسخ دهد، پرسش‌هایی جدید به‌وجود آورد.
هیچ فضاپیمایی از آن زمان آنجا نرفته است. «فرانسیس نیمو» (Francis Nimmo)، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه کالیفرنیا سانتا کروز، می‌گوید: «منظومه اورانوس یکی از نقاط خالی بزرگی است که روی نقشه ما باقی مانده.»
سال گذشته، آکادمی ملی علوم، مهندسی و پزشکی آمریکا یک برنامه ده‌ساله را منتشر کرد که از ناسا می‌خواست مأموریت «پرچم‌دار» بزرگ بعدی خود را به این غول یخی بفرستد.
این برنامه به‌طور خاص مأموریتی ۴٫۲ میلیارد دلاری را توصیه می‌کرد که فضاپیمایی را برای سال‌ها در مدار اورانوس مستقر کند و شامل کاوشگری باشد که وارد اتمسفر سیاره شود ــ برای این که در نهایت به دانشمندان کمک کند ریشه‌ها و تکامل منظومهٔ شمسی و همچنین متداول‌تریم نوع سیاره در کهکشان را بفهمند.
اما بزرگ‌ترین شگفتی شاید در اعماق بزرگ‌ترین قمرهای اورانوس انتظار ما را بکشد که احتمالاً مانند بسیاری از اجرام یخی منظومهٔ شمسی میزبان اقیانوس‌های زیرسطحی آب مایع باشند.
حالا که نظر ناسا به اورانوس جلب شده، دانشمندان سیاره‌ای سراسر زمین سال گذشته را مشغول بحثی داغ بوده‌اند ــ بحث دربارهٔ علم کلیدی مأموریت و هرنوع پرسش مهمی که باید از پیش پاسخ داده شود. آنها امیدوار، اما عملگرا هستند. کنگره هنوز بودجه‌ای اختصاص نداده و زمان در حال سپری شدن است.
مأموریت برای این که در زمان اعتدال سیاره، زمانی که خورشید کاملاً سیاره و حلقه‌ها و قمرهایش را نورانی می‌کند، به غول یخی برسد، باید در کمتر از یک دهه اعزام شود. این زمانی بسیار اندک برای برنامه‌ریزی و اجرای مأموریتی با این مقیاس است، مخصوصاً الان که سازمان فضایی با پروژه‌هایی با قیمت‌های نجومی بمباران شده است.
و اوضاع از این بحرانی‌تر نمی‌شود: اگر مأموریت خیلی دیر برسد، بخش‌هایی از سیاره و قمرها به تاریکی بازمی‌گردند. پاسخ‌های ما نیز.
سرنخ‌های وسوسه‌کننده
وقتی وویجر ۲ از اورانوس گذشت، یک گوی مرمری دوران‌یافته به‌رنگ آبی شیری را آشکار کرد که با تمام سیاره‌های منظومهٔ شمسی متفاوت است. اتمسفر بالایی سیاره سرد است ــ چنان سرد که مدل‌ها نمی‌توانند توضیح دهند چرا سیارهٔ دورتر نپتون درواقع از اورانوس گرم‌تر است. بیش از یک دوجین حلقهٔ اسرارآمیز دور آن هستند و حداقل ۲۷ قمر ــ برخی از آنها مثل ماه‌هایی شبیه به هیولای فرانکنشتاین از وصله شدن موادی مختلف ساخته شده‌اند.
اما از همه عجیب‌تر شاید این حقیقت باشد که در نقطه‌ای ار گذشته، غول یخی برگشته است و در جهت پهلو به پهلوی خود می‌چرخد. نیمو می‌گوید: «باید واقعه‌ای تماشایی می‌بود، چیزی مثل برخوردی با زمین که ماه را به‌جود آورد ــ اما بسیار بزرگ‌تر.»
دانشمندان می‌خواهند برای فهم بهتر برخورد زیر ابرهای مرتفع این سیاره را بررسی کنند. از آنجا که آن رویداد احتمالاً درون اورانوس را ویران کرده است، یک مدارگرد که بتواند نوسان‌های میدان مغناطیسی سیاره را شناسایی کند، قادر است نقشه‌ای از هرگونه ناهنجاری درونی ناشی از برخوردی غول‌آسا را نقشه‌برداری کند.
به‌علاوه، دانشمندان می‌خواهند بهتر بفهمند که آثار آن برخورد باستانی چگونه همچنان بر اتمسفر سیاره باقی مانده است. سیاره‌ای که روی پهلویش خوابیده، فصل‌هایی شدید خواهد داشت که در آنها یک قطب در نور خورشید می‌سوزد و دیگری در تاریکی منجمد می‌شود. چون اورانوس هر ۸۴ سال یک بار به‌دور خورشید می‌گردد، این فصل‌ها می‌توانند دهه‌ها ادامه داشته باشند ــ و به‌ننحوی روی اتمسفر اثر بگذارند که دانشمندان هنوز نمی‌توانند تصورش را بکنند، با عواقبی در الگوهای شیمیایی، ابری و چرخه‌ای.
به این ترتیب مدارگرد مشاهداتی سراسری از سیاره خواهد داشت، در حالی که کاوشگر در اتمسفر فرو می‌رود تا اندازه‌گیری‌هایی با عمق بیشتر انجام دهد.
این مشاهدات جزئی سیاره به دانشمندان کمک می‌کند که نه تنها ریشه‌ها و تاریخ اورانوس و رفیق یخی‌اش نپتون را، بلکه همچنین تکامل و پیش‌زمینهٔ کیهانی منظومهٔ شمسی ما را نیز بفهمند. احتمال دارد که هر دو دنیا در ابتدای عمر خود مهاجرت کرده باشند، که باعث تغییر موقعیت‌شان در اطراف خورشید و فرستادن دنباله‌دارهای مملو از آب به سمت زمین و سیارات درونی دیگر شده باشد.
به‌طور کلی‌تر، اورانوس و نپتون روی هم می‌توانند نمایندهٔ یک طبقه از سیارات باشند که در سراسر کهکشان به‌وفور یافت می‌شود. تقریباً ۵۰٪ درصد سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده هم‌اندازهٔ غول‌های یخی هستند.
مدارگرد به بیرون و حلقههای سیاره نیز نگاه خواهد کرد ــ که برخی تخمین‌ها نشان می‌دهند قوانین فیزیک را زیر پا می‌گذارند. مانند حلقههای زحل، النگوهای اورانوس نیز از ذرات یخ بی‌شماری تشکیل شده که می‌توانند حاصل اندرکنش‌های گرانشی سیاره و ماه‌هایش بوده باشند.
اما حلقههای اورانوس بسیار باریک‌تر از چیزی هستند که دانشمندان فکر می‌کنند امکانش وجود داشته باشد. به آن به‌عنوان تسمه‌ای با شعاع ۵۰٬۰۰۰ کیلومتر و لبه‌ای تنها ۱۰ کیلومتری فکر کنید. متیو هدمن (Matthew Hedman)، دانشمند سیاره‌ای دانشگاه آیداهو، می‌گوید: «چنین چیزی نباید اتفاق بیفتد.»
او می‌گوید: «ذرات باید با هم برخورد کنند و پخش شوند. چیزی این مواد را در موقعیتی خاص نگه می‌دارد.» شاید ماه‌هایی کوچک درون حلقه‌ها لانه کرده‌اند. شاید به‌علت ناتقاونی درون اورانوس باشد. یا شاید حلقه‌ها اصلاً طبق چیزی که فکر می‌کنیم پخش نمی‌شوند.
هدمن می‌گوید: «شاید ما دربارهٔ چیزی بنیادین اشتباه می‌کنیم.»
درحالی که برخی دانشمندان از مدارگرد برای جستجوی قمرهای چوپان استفاده می‌کنند، بقیه به بررسی ماه‌های بزرگ‌تر ماه خواهند پرداخت.
کاتلین مانت (Kathleen Mandt)، دانشمند سیاره‌ای در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینر، می‌گوید: «وویجر تصاویری از سطح قمرها فراهم کرد که هیچ شباهتی به چیزی که انتظار داشتیم نداشتند.»
میراندا را در نظر بگیرید؛ قمری با شکاف‌های عمیق، پهنه‌هایی پر از چاله و برآمدگی‌هایی جالب، گواهی ساکت از این که قمر مدت‌ها پیش از هم گسیخته و دوباره بدون هیچ ظرافتی سرهم شده است. طبیعت ناهموار میراندا نشان از یک پوستهٔ ضعیف ــ و درنتیجه نسبتاً گرم ــ دارد. درواقع آنقدر گرم که نیاز نیست برای رسیدن به دمای بالای ذوب آب چندان به اعماق رفت.
پس این احتمال وجود دارد که اقیانوس‌هایی درون میراندا و دیگر ماه‌های اورانوس پنهان شده باشند. برای صحت‌سنجی این احتمال وسوسه‌کننده، مدارگرد میدان‌های مغناطیسی قمرها را زیر نظر می‌گیرد تا ببیند این میدان‌ها در اثر جریان‌های درونی آب مایع تغییر می‌کنند یا نه. همچنین از سطح کامل قمرها نیز برای یافتن فعالیت‌های ژئولوژیکی تصویربرداری می‌کند ــ چیزی که وویجر ۲ از عهدهٔ آن برنیامد.
وقتی آن فضاپیمای تاریخ ساز در سال ۱۹۸۶ از کنار غول یخی گذشت، تنها نیمی از هرکدام از قمرها را دید. در آن زمان، سیاره و بسیاری از ماه‌های آن در انقلاب تابستانی جنوبی بودند، با قطب‌های جنوب کاملا روشن و قطب‌های شمال فرورفته در تاریکی.
لِی فلچر (Leigh Fletcher)، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه لستر انگلیس، می‌گوید «ناحیه‌هایی روی آن قمرهای اورانوس هستند که هیچ چشمی ــ انسانی یا رباتیک ــ تا به حال نتوانسته است آنها را ببیند.»
طبیعتاً دانشمندان دوست دارند مأموریت بعدی اورانوس در زمان اعتدال به آن منظومه برسد، زمانی که خورشید تمامسیاره و ماه‌هایش را از قطب شمال تا جنوب غرق در نور کرده است. این اتفاق در سال ۲۰۵۰ رخ خواهد داد. با این که به‌نظر می‌رسد زمان زیادی تا این تاریخ داریم، مأموریت برای این که بتواند فاصلهٔ بزرگ زمین تا اورانوس را طی کند باید نیبتاً زود پرتاب شود.
در حقیقت، برنامهٔ ده‌ساله پرتاب در سال ۲۰۳۲ را پیشنهاد می‌کرد ــ برنامه‌ای زمانی که امکان می‌دهد فضاپیما از گرانش عظیم مشتری برای سرعت گرفتن و رسیدن به اورانوس پیش از اعتدال استفاده کند و بتواند این گذار فصلی تاریخی را کامل تماشا کند.
مسابقه با خورشید
رسیدن به پرتاب سال ۲۰۳۲ نیازمند محرکی عظیم است. و این که جامعهٔ علمی بتواند در کمتر از یک دهه آماده شود، پرسشی بی‌پاسخ است. اگر این اتفاق نیفتد، دانشمندان فرصت دیدن منظومهٔ اورانوس را در حالت کاملاً نورانی از دست می‌دهند ــ این خصوصاً نگران کننده است، زیرا فرصت بعدی تا سال ۲۰۹۱ مهیا نخواهد شد.
کیسی درایر (Casey Dreier)، رییس سیاست فضا در انجمن سیاره‌ای، می‌گوید: «هیچ مدارگرد اورانوسی در قفسه‌های والمارت نیست که بتوان با کشیدن یک کارت اعتبار آن را خرید و سرهم کرد.»
گرچه برنامهٔ ده‌ساله فضاپیمایی مشابه با مأموریت بسیار موفق کاسینی ناسا پیشنهاد کرد، که از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۷ منظومهٔ زحل را کاوش می‌کرد، غول یخی هیولایی کاملاً متفاوت است. دانشمندان به داده‌های تلسکوپی بهتری از اتمسفر بالایی سیاره نیاز دارند تا بتوانند یک چتر فرود و یک سپر گرمایی طراحی کنند که از فرودگر محافظت کند و آن را به سرعتی برساند که برای علم بیشتری دستاورد را خواهد داشت.
آنها همچنین باید مراقب آواره‌های خطرناک میان اتمسفر بالایی و حلقه‌ها باشند ــ ناحیه‌ای که فضاپیما برای ورود موفق به مدار اورانوس باید از آن عبور کند. به این ترتیب، بسیار از رصدخانه‌ها، ازجمله تلسکوپ فضایی جیمز وب، چشمان خود را در چند سال آینده به اورانوس می‌چرخانند.
فلچر می‌گوید: «چون مطالعهٔ اورانوس از دید زمین بسیار سخت‌تر است، باید هرچیزی را که در زرادخانهٔ خود داریم به‌کار ببریم تا بتوانیم پیش از تنها فرصت عمرمان برای فرستادن یک فضاپیما به آنجا، خصوصیات محیط آن را شناسایی کنیم.»
با این حال، در نهایت عامل سرنوشت‌ساز مأموریت ناسا نه رصدهای تلسکوپی یا تکنولوژی راکت، بلکه بودجهٔ آن خواهد بود. در درخواست بودجهٔ ناسا که ماه گذشته منتشر شد، آژانس فضایی اعلام کرد که تا سال ۲۰۲۵ برای این مأموریت پولی درخواست نخواهد کرد و بعد از آن میزان بودجه را به‌تدریج افزایش خواهد داد.
درایر می‌گوید: «این شما را به پرواز سال ۲۰۳۲ نمی‌رساند.»
اما جامعهٔ علم سیاره‌ای اطمینان دارد که سازمان فضایی در نهایت این مأموریت را اعزام خواهد کرد، تنها به این دلیل که دولت فدرال ایالات متحده توصیه‌های برنامهٔ ده‌ساله را مقدس می‌شمارد.
برای مثال، برنامهٔ قبلی توصیه می‌کرد که جامعهٔ علمی دو پرچم‌دار را در اولویت خود قرار دهد ــ یکی بازگرداندن نمونه‌ها از مریخ و دیگری کاوش قمر یخی مشتری، اروپا. این دو اولویت حالا به مأموریت‌هایی واقعی تبدیل شده‌اند.
اما این فهرست‌های اولویت ده‌ساله مشکل‌ساز نیز هستند. با کار روی دو پرچم‌دار و جلوتر از مأموریت اورانوس در صف، بخش علم سیاره‌ای ناسا تحت فشار بودجه‌ای بسیار زیادی قرار دارد. درایر می‌گوید: «این تعهدی خارق‌العاده است.»
او می‌گوید برنامهٔ بازگشت نمونه از مریخ خصوصاً نگران‌کننده است؛ به‌علت فازهای متعدد این مأموریت (و بودجهٔ مولتی‌میلیارد دلاری) شامل همکاران بین‌المللی که در تقویم‌های زمانی حساسی کار می‌کنند. در چنین مأموریتی، درجه‌ای از تأخیر یا تسریع اجتناب‌ناپذیر به‌نظر می‌رسد و می‌تواند آثاری ویرانگر روی برنامه‌ای بسیار تنگ برای علم سیاره‌ای داشته باشد.
او می‌گوید: «به این دلیل، کاری دشوار خواهد بود ــ نه غیرممکن، اما دشوار ــ که برای پرچم‌دار اورانوس درخواست بودجه شود.»
به‌علاوه، مریخ و مشتری تنها مکان‌های صف سیاره‌ای نیستند. ناسا به‌زودی مأموریت‌هایی به زهره، قمر زحل تایتان و حتی یک سیارک دور خواهد داشت ــ آخرین حد تلاش را از نیروی کار خود خواهد گرفت.
برای مثال، مأموریت سایک (Psyche) که قرار بود به دیدار یک سیارک برود، در تابستان سال گذشته به‌تعویق افتاد؛ بخشی به دلیل نبود نیروی کار. فضاپیا آمادهٔ پرتاب بود، راکت در دسترس بود و آب و هوا عالی. اما کارکنان کافی دراختیار نبودند که نرم‌افزار فضاپیما را به‌موقع به‌طور کامل تست کنند.
ویلیام مک‌کینون (William McKinnon)، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس، می‌گوید: «این فراوانی بیش از حد غنائم است. ما مأموریت‌های تصویب‌شده، استعدادها و اهدافی فوق‌العاده داریم. اما ثابت شده است که تلاش برای انجام همزمان همه چیز چالشی بیش نیست.»
همچنان، مک‌کینون و همکارانش امیدوارند که پس از اعزام مأموریت اروپا، دریچه‌ای باز شود ــ هم در نیروی کار و هم در بودجه ــ برای تمرکز روی اورانوس. و درایر اشاره می‌کند که «فقط چون چیزی الان کمی سخت به‌نظر می‌رسد، به این معنی نیست که شرایط تغییر نخواهد کرد.»
او مأموریت اروپا را مثال می‌زند که حالا اروپا کلیپر (Europa Clipper) نامیده می‌شود. در اکثر دههٔ ۲۰۱۰، بودجهٔ آژانس فضایی درحال کاهش بود؛ رفتن به اروپا با ریسک کافی تمام شدن پول مواجه بود و رویایی تقریبا غیرممکن به‌نظر می‌رسید ــ حداقل تا پیش از آن که مبلغان علمی مأموریت یک حامی سیاسی نامحتمل پیدا کردند: جان کالبرسسن (John Culberson) نمایندهٔ جمهوری‌خواه ایالت تگزاس که به‌تنهایی صدها میلیون دلار به این تلاش اختصاص داد. حالا، اروپا کلیپر در انتظار پرتاب اکتبر سال بعد است.
زمان خواهد گفت که غول‌های یخی خود را پیدا خواهند کرد یا نه. درایر می‌گوید: «این یک نبرد دشوار است، اما ما قبلاً چنین کاری را انجام داده‌ایم. نباید فقط فرض کنیم که هنگام دریافت داده‌های مأموریت اورانوس در قبر خود خوابیده‌ایم.»
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.