ربات‌های تعمیرکار می‌توانند تلسکوپ نسل بعدی ناسا را در فضا ارتقا دهند

آیا مأموریت‌های فضانوردان شاتل فضایی ناسا برای تعمیر و ارتقای تلسکوپ فضایی هابل را به خاطر دارید؟ اکنون قرار است به‌جای فضانوردان، ربات‌ها این کار را برای تلسکوپ نسل بعدی ناسا انجام دهند.

ناسا از هم‌اکنون تلسکوپ پرچمدار بعدی‌اش با نام «رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر» یا به اختصار HWO را به‌گونه‌ای طراحی می‌کند که قابلیت سرویس‌دهی در فضا داشته باشد؛ یعنی باید راهکاری پیدا شود تا تعمیر، نگهداری و ارتقای این رصدخانه در فاصله تقریباً ۱٫۵ میلیون کیلومتری از زمین، امکان‌پذیر باشد.

شان دوماگال-گلدمن، مدیر بخش اخترفیزیک ناسا، در جریان دویست‌وچهل‌وهشتمین نشست انجمن نجوم آمریکا (AAS) در پاسادنا، از قابلیت سرویس‌دهی HWO خبر داد.

رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر، پرچم‌دار بعدی تلسکوپ‌های فضایی ناسا خواهد بود. اما آنچه این پروژه را از تلسکوپ‌هایی مانند هابل یا تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) متمایز می‌کند، هدف اصلی آن است: جست‌وجو و مطالعه سیاره‌های سنگی و زمین‌مانندی که به دور ستاره‌هایی شبیه خورشید می‌چرخند؛ یعنی یافتن دنیاهایی که شاید بتوانند میزبان حیات باشند.

تلسکوپ HWO تنها به دنبال یافتن نشانه‌های حیات فرازمینی نخواهد بود، بلکه سیاره‌های بالقوه زیست‌پذیر و جو آن‌ها را نیز بررسی می‌کند تا درک ما از جهان‌های دیگر گسترش یابد. درعین‌حال، HWO برای طیف گسترده‌ای از پژوهش‌های نجومی نیز به کار گرفته خواهد شد. قابلیت سرویس‌دهی نه‌تنها عمر عملیاتی این رصدخانه را افزایش می‌دهد، بلکه امکان استفاده از فناوری‌های آینده برای ارتقای آن را نیز فراهم می‌کند.

هابل موردی منحصربه‌فرد بود. این تلسکوپ تقریباً هم‌زمان با برنامه شاتل فضایی ناسا توسعه یافت و برای فعالیت در مدار نزدیک زمین طراحی شده بود؛ بنابراین طبیعی بود که فضانوردان بتوانند اقدام به مونتاژ، تعمیر و نگهداری آن کنند.

جان گرونسفلد، فضانورد پیشین ناسا و دانشمند ارشد سابق این سازمان که اکنون به‌عنوان مشاور مستقل در صنعت فضایی فعالیت می‌کند، به اسپیس‌دات‌کام می‌گوید: «از همان ابتدا تصمیم گرفته شده بود که سامانه‌های الکترونیکی [هابل] به‌صورت ماژولار طراحی شوند تا فضانوردان بتوانند کامپیوتر یا ژیروسکوپ اصلی تلسکوپ را با نمونه‌های جدید تعویض کنند.»

نقطه لاگرانژی ۲ که تلسکوپ فضایی جیمز وب نیز در آن قرار دارد، موجب می‌شود تلسکوپ همواره با زمین همگام بماند و ارتباط با آن آسان‌تر شود. بااین‌حال، اعزام فضانورد به چنین فاصله‌ای با فناوری‌های کنونی بسیار دشوار و شاید تقریباً غیرممکن است.

درحالی‌که جیمز وب بدون هیچ برنامه‌ای برای تعمیر و نگهداری در نقطه L2 مستقر شد، مقام‌های ناسا می‌گویند HWO ناگزیر باید قابلیت سرویس‌دهی داشته باشد. این سرویس‌دهی می‌تواند شامل تعویض ابزارهای علمی، انجام تعمیرات دوره‌ای یا رفع خرابی‌های موردنیاز باشد؛ حتی ممکن است مونتاژ خود رصدخانه نیز در فضا انجام شود.

دوماگال-گلدمن می‌گوید: «اگر تلسکوپ آن‌قدر بزرگ باشد که نتوان آن را به‌صورت کاملاً مونتاژشده پرتاب کرد، شاید لازم باشد در فضا سرهم شود.»

زمانی که جیمز وب به نقطه لاگرانژی ۲ رسید، تیم مأموریت متوجه شد مشکل ریزشهاب‌سنگ‌ها جدی‌تر از چیزی است که انتظار داشتند. گرونسفلد دراین‌باره گفت: «فهمیدیم تعداد ریزشهاب‌سنگ‌ها بیشتر و اندازه آن‌ها بزرگ‌تر از پیش‌بینی‌هاست. بنابراین شاید لازم باشد روی سپر خورشیدی یا بدنه تلسکوپ وصله‌ای نصب شود تا سوراخ‌های ایجادشده ترمیم شوند؛ و از نظر تئوری، ربات‌ها می‌توانند چنین کاری را انجام دهند.»

ناسا هنوز جزئیات دقیقی از نحوه سرویس‌دهی HWO منتشر نکرده است؛ موضوعی که با توجه به نهایی‌نشدن طراحی این رصدخانه کاملاً طبیعی به نظر می‌رسد. بااین‌حال، با توجه به فاصله بسیار زیاد L2 از زمین، منطقی است که تعمیر و نگهداری آن به‌وسیله ربات‌ها انجام شود، نه فضانوردانی که مانند مأموریت‌های هابل در فضا پیاده‌روی می‌کردند.

هنوز معلوم نیست این «رباتیک‌های تعمیرکار فضایی» چه شکلی خواهند داشت، اما برای کار روی چنین رصدخانه قدرتمندی در فاصله‌ی بسیار زیاد از زمین، باید توانایی‌های بسیار پیشرفته‌ای داشته باشند. به‌گفته‌ی گرونسفلد، رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر، «بدون تردید پیچیده‌ترین تلسکوپی خواهد بود که تاکنون ساخته‌ایم.»

قابلیت سرویس‌دهی HWO فقط برای افزایش طول عمر آن نیست؛ بلکه می‌تواند توان علمی این رصدخانه را به شیوه‌هایی گسترش دهد که امروز حتی قابل تصور نیست.

اگر به تاریخچه هابل نگاه کنیم، ابزارهای علمی آن درطول سال‌ها با نمونه‌های جدیدتر و پیشرفته‌تر جایگزین شدند؛ اقدامی که نه‌تنها باعث تداوم فعالیت تلسکوپ شد، بلکه امکان همگام‌شدن آن با پیشرفت فناوری را نیز فراهم کرد. از ژیروسکوپ‌ها گرفته تا دوربین میدان‌ عریض ۳ که در سال ۲۰۰۹ نصب شد، هابل بارها از ارتقاهای فناورانه بهره برد. همین موضوع می‌تواند درباره HWO نیز صادق باشد.

رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارد و تا زمان پرتاب آن که فعلاً برای دهه ۲۰۴۰ میلادی پیش‌بینی شده، سال‌ها باقی مانده است. بااین‌حال، ناسا از هم‌اکنون با مأموریت پرچم‌دار بعدی خود، یعنی تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، زیرساخت‌های فناورانه این پروژه را آماده می‌کند.

تلسکوپ رومن به فناوری آزمایشی تاج‌نگار مجهز است؛ ابزاری که در عمل نوعی «دوربین سیاره‌های فراخورشیدی» محسوب می‌شود و با مسدودکردن نور خیره‌کننده ستاره‌های دوردست، امکان تصویربرداری مستقیم از سیاره‌های در حال گردش به دور آن‌ها را فراهم می‌کند.

رومن سکوی آزمایشی فناوری نسل جدید تاج‌نگار خواهد بود. اما حتی اگر HWO تا پنج، ۱۰ یا ۱۵ سال بعد با نسخه پیشرفته‌ای از این فناوری پرتاب شود، احتمال دارد تا آن زمان فناوری‌های بسیار بهتری برای شناسایی سیاره‌ها ابداع شده باشند.

گرونسفلد گفت: «مطمئنم اگر سیاره‌ای کوچک و سنگی در اطراف یکی از ستاره‌های نزدیک پیدا کنیم که تا حدی شبیه زمین باشد، انگیزه بسیار زیادی خواهیم داشت تا هرچه سریع‌تر طیف‌سنجی با وضوح بالاتر یا نوع دیگری از آشکارسازها را به آنجا بفرستیم. بنابراین مهم‌ترین دلیل سرویس‌دهی، امکان نصب ابزارهای علمی جدید است.»

گرونسفلد گفت: «تصور کنید ۲۰ یا ۲۵ سال دیگر، صنعت خدمات‌رسانی فضایی آن‌قدر پیشرفت کرده باشد که یک شرکت تجاری بتواند ابزارهای علمی جدید را به رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر برساند. آن‌ها فقط ابزارهای قدیمی را بیرون می‌کشند و ابزارهای جدید را جای آن‌ها نصب می‌کنند.»

اما قابلیت سرویس‌دهی تنها خبر مهمی نبود که ناسا در نشست انجمن نجوم اعلام کرد. دوماگال-گلدمن همچنین فاش کرد که HWO به آشکارسازهای پرتو گاما نیز مجهز خواهد شد.

هنوز مشخص نیست این آشکارسازها دقیقاً چه ویژگی‌هایی خواهند داشت یا برای کدام اهداف علمی به کار گرفته می‌شوند؛ اما از آنجا که HWO قابلیت تعمیر و ارتقا خواهد داشت، این سامانه‌ها نیز می‌توانند در طول زمان همراه با خود رصدخانه تکامل پیدا کنند و راه را برای پژوهش‌های نجومی آینده‌نگرانه‌ای هموار کنند که شاید امروز حتی تصورش را هم نتوانیم بکنیم.