دیپ ایمپکت؛ شکارچی دنباله‌دارها در اعماق فضا

دیپ ایمپکت، فضاپیمای ناسا، با بیش از یک دهه فعالیت از رازهای متعدد دنباله‌دارها پرده برداشت و درک ستاره‌شناسان را تغییر داد.

 فضاپیمای دیپ ایمپکت ناسا با بیش از یک دهه فعالیت اکتشافی، تنها فضاپیمایی است که بیشترین مسافت را برای شکار دنباله‌دارها طی کرده است. تاکنون، این فضاپیما موفق شده از دو دنباله‌دار بازدید و تصاویر زیادی به زمین ارسال کند. از دیگر مأموریت‌های این فضاپیما می‌توان به شکار سیاره‌های فراخورشیدی و بررسی جوّی آن‌ها اشاره کرد.

دیپ ایمپکت کمک زیادی به کشف آب روی ماه کرد و به‌عنوان ایستگاهی بازپخش برای مجموعه آزمایش‌های اینترنتی میان‌سیاره‌ای از آن استفاده شد. سرانجام پس از گذشت ۹ سال از آغاز مأموریت، در سال ۲۰۱۳ ارتباط اعضای تیم دیپ ایمپکت (Deep Impact) با این فضاپیما قطع شد. مایکل ای. هرن، پژوهشگر مأموریت دیپ ایمپکت می‌گوید:

دستاوردهایی مثل برخورد با دنباله‌دار تمپِل ۱ و عبور از کنار دنباله‌دار هارتلی ۲ و دریافت سیگنال از دنباله‌دار جرارد، نتایج شگفت‌انگیزی به‌دنبال داشته و درک ما از نحوه‌ی شکل‌گیری دنباله‌دارها و عملکرد آن‌ها را تغییر داده است. دنباله‌دارها اجرام کوچک یخی و از بقایای شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی هستند. این اجرام تنوع زیادی دارند و برخلاف پیش‌بینی‌ها، هر دنباله‌دار با دیگری متفاوت است و این تفاوت حتی در بخش‌های مختلف هر دنباله‌دار هم دیده می‌شود.

دنباله دار تمپل ۱

حفاری دنباله‌دار

مأموریت دیپ ایمپکت از دو فضاپیما تشکیل شده بود. فضاپیمای اصلی به‌اندازه‌ی میز قهوه و دومی کاوشگر کوچک‌تری است که برای برخورد با دنباله‌دار اول این مأموریت، یعنی تمپِل ۱ طراحی شده بود. این فضاپیما ۲۱ژانویه‌ی۲۰۰۵ از منطقه‌ی کیپ کاناورال به فضا پرتاب شد. دیپ ایمپکت در همان سال به دنباله‌دارِ تمپِل ۱ (9P) رسید. 9P نامی رسمی است که معمولا به‌صورت خلاصه برای دنباله‌دار تمپِل ۱ به‌کار می‌رود.

طول و عرض و ارتفاع تقریبی دیپ ایمپکت به‌ترتیب ۳.۳ و ۱.۷ و ۲.۳ متر بود. این فضاپیما علاوه‌بر واسطه‌های علمی حامل، یک زوج پنل خورشیدی و یک محافظ بود تا از آن درمقابل برخورد مواد و سنگ‌ریزه‌ها محافظت کند. دو واسطه‌ی دیپ ایمپکت شامل HRI (واسطه‌ی تفکیکی قوی) و MRI (واسطه‌ی تفکیکی متوسط) بودند که تصاویر دنباله‌دارها و اجرام سیاره‌ای را جمع‌آوری می‌کردند. علاوه‌براین، دیپ ایمپکت دو واسطه‌ی طیف‌سنج مادون‌قرمز را هم با خود حمل می‌کرد.

این فضاپیما ۴ژوئیه‌ی۲۰۰۵، واسطه‌ی کوچک‌تر جداکننده‌ی خود را به مسیر تمپِل ۱ فرستاد. این جداکننده که با توان کم هدایت می‌شد، حسگر هدف‌یاب برخورد بود، این حسگر ردیابی ستاره‌ای با دقت زیاد محسوب می‌شد که بر مسیر فضاپیما نظارت می‌کرد و از فاصله‌ی نزدیک از دنباله‌دار عکس‌برداری کرد. این تصاویر هم‌زمان به فضاپیمای اصلی منتقل می‌شدند. تصویر آخر هم ۳.۷ ثانیه قبل از برخورد ارسال شد.

برخورد دهنده کوچک

این تصویر را فضاپیمای دیپ ایمپکت ناسا ۴‌ژوئیه‌ی۲۰۰۵ و تنها ۶۷ ثانیه پس از برخورد کاوشگر جداکننده به دنباله‌دار تمپِل ۱ (Tempel 1) ثبت کرده است.

این فضاپیما دیسکی شامل ۶۲۵،۰۰۰ اسم را با خود حمل می‌کرد که مردم سراسر دنیا ثبت کرده بودند و همراه‌با این فضاپیما نابود شد. انرژی آزادشده از برخورد واسطه‌ی جداکننده‌ی  مسی ۳۷۰ کیلوگرمی با دنباله‌دار تمپِل ۱ برابر با ۱۹ گیگاژول بود که به ایجاد حفره‌ای روی سطح آن منجر شد. این انرژی برابر با ۴.۳۵ تن است. براساس اندازه‌گیری‌های ناسا در مأموریت ۲۰۱۱، این واسطه با سرعت برخورد ۳۷،۰۰۰ کیلومتربرساعت، حفره‌‌ای به عرض ۱۵۰ متر را روی دنباله‌دار تمپِل ۱ به‌وجود آورده است.

حرارت و تشعشعات خورشیدی سطح این گلوله‌های برفی غبارآلود (دنباله‌دارها) را می‌پزد و باعث ایجاد حفره‌ها و لکه‌هایی روی پوسته‌ی خارجی دنباله‌دارها می‌شود. براثر برخورد واسطه‌ی کوچک، ابری از ذرات وارد فضا شد و ستاره‌شناسان دریافتند سطح تمپِل ۱ با ترکیب مشابه پودر تالک پوشیده شده است. پیتر اسکولتز، دانشمند دیپ ایمپکت از دانشگاه براون راد آیلند می‌گوید:

همین دنباله‌دار را در نظر بگیرید. این جرم کوچک شناور در خلأ که وسعت آن به‌اندازه‌ی یک شهر است، تنها زمانی تغییر می‌کند که نور خورشید سطح آن را بپزد یا جرمی به وزن ۳۷۰ کیلوگرم و با سرعت ۳۷،۰۰۰ کیلومتر با آن برخورد کند (در این نمونه برخورددهنده). 

براساس بررسی دانشمندان، دنباله‌دارها اجرامی پفکی هستند؛ به‌طوری‌که ۵۰ درصد هسته‌ی دنباله‌دار و ۷۵ درصد از پوسته‌ی سطحی آن را فضای خالی تشکیل می‌دهد. این بررسی مشاهده‌های غیرمستقیم قبلی درباره‌ی وجود حفره روی دنباله‌دارها را اثبات می‌کند.

براساس مشاهده‌های تلسکوپ فضایی سویفت ناسا، تقریبا ۲۲۷،۰۰۰ تن آب براثر این برخورد آزاد شده است که این میزان از حد پیش‌بینی بیشتر بوده است. براساس مشاهدات اشعه‌ی ایکس، دنباله‌دار تمپِل ۱ پس از ۱۲ روز به حالت عادی بازگشته است. مشاهده‌های اشعه‌ی ایکس سویفت نشان می‌دهند چگونه جریان‌های باد خورشیدی مواد دنباله‌دارها و سیاره‌ها را جذب می‌کنند. جان نوساک، رئیس عملیات پن استیت (کنترل عملیات پرواز)، دراین‌باره می‌گوید:

برای اولین‌بار می‌توانیم ببینیم چگونه مواد آزادشده از سطح دنباله‌دار به بخش فوقانی جوّ آن می‌رسند. درنتیجه، اطلاعات جذابی درباره‌ی جوّ دنباله‌دار و واکنش آن به بادهای خورشیدی به‌دست می‌آوریم. این، قلمروی بکر است.

گروه دیپ ایمپکت برای ساخت فهرستی از مواد تشکیل‌دهنده‌ی دنباله‌دارها از تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا کمک گرفتند. ای. هرن می‌گوید:

حالا زمان آن رسیده حدس و گمان درباره‌ی دنباله‌دارها را کنار بگذاریم و با کنارهم قراردادن این اطلاعات ارزشمند به‌نحوه‌ی شکل‌گیری سیاره‌های خود و همچنین دنیاهای دیگر پی ببریم.

براساس این مشاهده‌ها، دنباله‌دارها در بخشی از منظومه‌ی شمسی به‌وجود آمدند که امروزه، سیاره‌های اورانوس و نپتون اشغال کرده‌اند. این یافته مدل Nice درباره‌ی شکل‌گیری سیاره‌ها را تقویت می‌کند براساس این مدل، سیاره‌های نپتون و اورانوس از موقعیت اولیه‌‌شان جابه‌جا شده‌اند و براثر این جابه‌جایی، دنباله‌دارها وارد اعماق فضا شده‌اند.

دیپ ایمپکت در اعماق فضا

این تصویر هنری، نگاهی دقیق به فضاپیمای دیپ ایمپکت ناسا را به‌دست می‌دهد

EPOXI؛ دو مأموریت در یک مأموریت

گروه دیپ ایمپکت پس از عبور این کاوشگر از کنار تمپِل ۱، طرحی برای توسعه‌ی مأموریت و تعبیه‌ی دو مأموریت در یک مأموریت پیشنهاد کرد. این طرح شامل بازدید از دنباله‌دار دیگر و شکار سیاره‌های فراخورشیدی بود. بررسی توسعه‌یافته‌ی دیپ ایمپکت (DIXI) همراه‌با بررسی توصیف و رصد سیاره‌ی فراخورشیدی (EPOCh) در قالب مأموریتی به‌نام EPOXI ادامه یافت.

در ابتدای این مأموریت توسعه‌یافته، دیپ ایمپکت دنباله‌داری به‌نام 85P/Boethin بازدید کرد که اولین‌بار در سال ۱۹۸۶ رصد شده بود. این دنباله‌دار به‌دلیل مدار ۱۱.۸ ساله‌ی خود فقط طی ۶ ماهی از زمین مشاهده‌کردنی است که در نزدیک‌ترین فاصله به خورشید قرار دارد. ستاره‌شناسان با ۱۰ عدد از تلسکوپ‌های بزرگ‌ جهان همراه‌با اسپیتزر تشعشعات این دنباله‌دار را جست‌وجو کردند که ای. هرن آن را تلاشی قهرمانانه نامید.

متأسفانه آن‌ها نتوانستند مقصد این تشعشعات را پیدا کنند و درنهایت، به این نتیجه رسیدند این دنباله‌دار براثر انفجار متلاشی شده است. با از‌بین‌رفتن مقصد اصلی، ستاره‌شناسان به دنباله‌دار Hartley 2 روی آوردند که مارس‌۱۹۸۶ کشف شده بود. این دنباله‌دار مداری مشخص داشت؛ اما درمقایسه‌با Boethin، دسترسی به این دنباله‌دار به دو سال زمان نیاز داشت.

دیپ ایمپکت در ادامه‌ی مأموریتش سیاره‌های فراخورشیدی را بررسی کرد

EPOXI در ادامه‌ی مأموریتش، چشم‌های مکانیکی خود را به‌سمت سیاره‌های خارجی دوخت. قبل از ظهور فضاپیمای کپلر، رصد دنیاهای اطراف ستاره‌ها مسئله‌ای بزرگ بود. دیپ‌ ایمپکت تاحدزیادی این مشکل را حل کرد.

این فضاپیما غول‌های گازی در اطراف ۵ ستاره‌ی مختلف را بررسی کرد (دنیاهایی موسوم به مشتریان داغ). گمان می‌رفت هرکدام از ۵ ستاره‌ میزبان سیاره‌ی دوم کوچک‌تری هم باشند. هدف دیپ ایمپکت بررسی سیاره‌های داغ شبه‌مشتری براساس تأثیر جاذبه‌ی آن‌ها بر مدار سیاره‌های شناخته شده بود.

با اینکه EPOXI موفق نشد سیاره‌ی جدیدی بیابد، شواهدی از وجود سیاره‌ی دومی در اطراف یکی از ستاره‌ها (Glies 436) کشف کرد. هنوز وجود هیچ سیاره‌ی دومی در اطراف این ستاره کاملا تأیید نشده است؛ اما باتوجه‌به منابع دیگر نشانه‌هایی از وجود آن دیده می‌شود.

دیپ ایمپکت در مأموریتش زمین را هم بررسی کرد. این فضاپیما ۵ بار به دور زمین چرخید و برای درک بهتر از سیاره‌ی میزبان حیات و مقایسه‌ی آن با سیاره‌های فراخورشیدی، دوره‌ی چرخش کامل آن را بررسی کرد. با اینکه فضاپیماهای دیگر قبلا از زمین و ماه تصویربرداری فضایی کرده بودند، دیپ ایمپکت اولین فضاپیمایی بود که جزئیات حفره‌های ماه و اقیانوس‌ها و قاره‌های زمین را دقیق بررسی کرد.

براساس مشاهده‌های دیپ ایمپکت که بسیاری از آن‌ها به‌صورت ویدئویی منتشر شدند، درخشندگی زمین باتوجه‌به چرخش آن تغییر می‌کرد. براساس این بررسی، درخشندگی زمین به بازتاب نور از کاپوت خودرو تشبیه شده است. این بازتاب از فاصله‌ی تقریبا ۱۸ میلیون کیلومتری مشخص بود. دیمینگ می‌گوید:

دلیل اهمیت درخشندگی زمین، مقایسه‌‌ی آن با درخشندگی دوره‌ای سیاره‌های فراخورشیدی است. بر‌این‌اساس، می‌توانیم وجود اقیانوس‌ها یا مناطق پوشیده‌شده با مایعات ازجمله آب را تشخیص دهیم. درصورت یافتن مناطق آبی روی سیاره‌های دوردست، می‌توانیم به یافتن حیات در آن امیدوار شویم.

EPOXI با اشعه‌ی مادون‌قرمز هم زمین را رصد کرد. اشعه‌ی مادون‌قرمز فراتر از بینایی انسان است. نور قرمز کنتراست بهتری بین زمین و آب ایجاد می‌کند و به تشخیص گیاهان کمک می‌کند. دیمینگ می‌گوید:

مردم اغلب زمین را سبز می‌بینند. دلیل این مسئله حساس‌نبودن چشم‌ها به نور مادون‌قرمز است. گیاهان در نور مادون‌قرمز بهتر دیده می‌شوند.

این فضاپیما در کشف اولین علائم آب روی سطح ماه، نقشی مهم ایفا کرد. دیپ ایمپکت که با فضاپیمای چاندرایان ۱ هندوستان و فضاپیمای کاسینی ناسا هم همکاری کرده است، فرم‌های مایع شبنم‌مانندی روی سطح ماه آشکار کرد که در بعضی روزهای قمری روی سطح ماه دیده می‌شوند.

هارتلی 1

تصویر دنباله‌دار هارتلی ۲ که توسط کاوشگر دیپ ایمپکت ناسا در طی اولین عبور آن از دنباله‌دار در ۴ نوامبر ۲۰۱۰ ثبت شده است.

هارتلی ۲

یکی از مأموریت‌های مهم دیپ ایمپکت، عبور آن از کنار دنباله‌دار هارتلی ۲ بود. این فضاپیما ۴‌نوامبر۲۰۱۰ از فاصله‌ی ۷۰۰ کیلومتری این دنباله‌دار عبور کرد. بدین‌ترتیب، هارتلی ۲ پنجمین دنباله‌داری است که تاکنون از آن بازدید شده است. دیپ ایمپکت با پرواز در فاصله‌ی نزدیک به هارتلی ۲، آزادشدن مقادیر بسیاری سیانید بدون غبار از سطح این دنباله‌دار را شاهد بود که تا ۸ روز ادامه داشت. ای. هرن می‌گوید:

این فعالیت در دنباله‌دارها بی‌سابقه بود و می‌توانست بر کیفیت رصدهای ستاره‌شناسان مستقر در زمین تأثیر بگذارد.

این فضاپیما از میان طوفان یخی دنباله‌دار پر از جریان‌های گاز کربن‌دی‌اکسید حامل یخ‌آب عبور کرد. این اولین‌بار بود که ستاره‌شناسان ابرهای یخی را در اطراف دنباله‌دار مشاهده می‌کردند که با گاز کربن‌دی‌اکسید هدایت می‌شدند. گروه دیپ ایمپکت در اطراف دنباله‌دار تمپِل ۱ هم به‌دنبال رویدادی مشابه رفت؛ اما به نتیجه‌ای نرسید. اسکولتر می‌گوید:

وقتی اولین‌بار این توده‌ها را در اطراف دنباله‌دار دیدیم، دهانمان از تعجب بازماند. براساس تصاویر دریافتی، گلوله‌های برفی در جلو و پشت دنباله‌دار دیده می‌شدند.

دیپ ایمپکت نزدیک‌ترین تصاویر این دنباله‌دار را فرستاد که براساس آن، دانشمندان می‌توانند به ارتباط بین جریان‌های گاز و غبار با ویژگی‌های سطحی دنباله‌دار پی ببرند. پژوهشگران متوجه شدند کربن‌دی‌اکسید نقش نیروی پیشرانه‌ی جریان‌ها در هارتلی ۲ را برعهده دارد.

جریان‌های کربن‌دی‌اکسیدی هارتلی ۲ در میان دنباله‌دارها بی‌سابقه است

به‌طورکلی، هارتلی ۲ می‌تواند نسل جدیدی از دنباله‌دارها باشد. پژوهشگران هنوز مطمئن نیستند دنباله‌دارها براساس جاذبه از توده‌ی گاز و غبار به‌وجود آمده‌اند یا ترکیب نامنظمی از دنباله‌دارهای کوچک‌تر هستند. حداقل دو یا حتی سه نوع یخ در هسته‌ی هارتلی وجود دارد؛ اما سازگاری ترکیب آن، احتمال سوم را هم ارائه می‌دهد. مایکل موما، از مرکز پرواز فضایی گادارد ناسا می‌گوید:

قبل از این هم دنباله‌دار مشابهی پیدا کرده‌ایم؛ اما هارتلی ۲ می‌تواند اولین دنباله‌دار از نسل جدیدی باشد.

هارتلی ۲ دنباله‌داری به‌شدت فعال است که هم‌زمان با چرخش دور محورش روی محور دیگر هم نوسان می‌کند. دنباله‌دارهای به‌شدت فعال تقریبا ۵ تا ۱۰ درصد کل دنباله‌دارها را تشکیل می‌دهند. این دنباله‌دارها علاوه‌بر جریان‌های کربن‌دی‌اکسیدی ازنظر فرایندهایی مثل توزیع گاز هم با دنباله‌دارهای عادی تفاوت دارند.

دیپ ایمپکت پس از عبور از هارتلی ۲ دنباله‌دارهای جرارد و ایسون را بررسی کرد که در دوردست‌ترین بخش منظومه‌ی شمسی قرار دارند. اعضای تیم هم هدف سوم فضاپیما را شکار کردند.

قطع ارتباط

۸‌اوت‌۲۰۱۳، ارتباط ناسا با فضاپیمای دیپ ایمپکت قطع شد. گروه دیپ ایمپکت متأسفانه در آن مرحله، هنوز موفق نشده بود تصاویر دنباله‌دار ISON را دریافت کند. در آن زمان، این فضاپیما ۷.۵۸ میلیارد مسافت را در فضا طی کرده بود.

اپراتورهای مأموریت پس از قطع ارتباط، چند هفته برای ارسال دستور و فعال‌سازی مجدد سیستم‌های دیپ ایمپکت تلاش کردند. مشکلی در زمان‌بندی کامپیوتری باعث قطع کنترل جهت‌گیری فضاپیما در فضا شده بود. درنتیجه، موقعیت آنتن‌های رادیویی و آرایه‌های خورشیدی این فضاپیما دچار مشکل شد و برقراری ارتباط و تولید توان را دشوار کرده بود.

۱۶‌سپتامبر۲۰۱۳، پژوهشگران تشخیص دادند راهی برای بازیابی کنترل این فضاپیما وجود ندارد. بدین‌ترتیب، از‌دست‌رفتن کامل این مأموریت را اعلام کردند. ای. هرن می‌گوید:

دیپ ایمپکت فضاپیمای بادوام و خارق‌العاده‌ای بود که فراتر از انتظار ما عمل کرد. این فضاپیما درک ما از دنباله‌دارها و عملکرد آن‌ها را تغییر داد.

منبع space

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده
تبلیغات

بیشتر بخوانید