كسوف شمسي صناعي: لماذا تسعى الأقمار الصناعية إلى حجب الشمس؟

عندما ترى كسوفًا للشمس، غالبًا ما يخطر ببالك أن القمر يمر بين الأرض والشمس، ثم يحجب ضوء الشمس مؤقتًا عن الوصول إلى الأرض. ويُعرف هذا الاصطفاف باسم "سيزيجي" (يبدو مثل سيزي-أو-جي).

ومع ذلك، أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) الأسبوع الماضي مركبتين فضائيتين تهدفان إلى محاكاة سلوك القمر من خلال خلق كسوف شمسي اصطناعي لأول مرة على الإطلاق. الفكرة؟ لإثبات جاهزية تقنية تسمى التحليق الدقيق للتشكيل (PFF) ودراسة الغلاف الجوي للشمس، المعروف باسم الهالة الشمسية. وتسمى هذه المهمة "بروبا-3" (مشروع للتحليق الذاتي على متن المركبة الفضائية).

قالت استر باستيدا، مهندسة أنظمة بروبا-3، في مقطع فيديو حديث لوكالة الفضاء الأوروبية: "في الوقت الحالي هذه الهالة الشمسية منطقة من الشمس لم يتم فحصها بشكل جيد، والعلماء في الوقت الحاضر لا يفهمون حقاً بعض الظواهر التي تحدث هناك." من بين الأسئلة الرئيسية حول الهالة الشمسية التي يريد العلماء فهمها هو لماذا هي أكثر سخونة بكثير من الشمس نفسها.

فبينما تبلغ درجة حرارة سطح الشمس حوالي 5500 درجة مئوية (9932 درجة فهرنهايت)، يمكن أن تصل درجة حرارة الهالة - الغلاف الجوي الخارجي الرقيق للشمس - إلى ما بين 1-3 ملايين درجة مئوية (1.8-5.4 مليون درجة فهرنهايت).

على الرغم من أن محيط الشمس يبلغ حوالي 4,373,000 كيلومتر (2,717,000 ميل)، إلا أن التوهجات الشمسية من الهالة الشمسية يمكن أن تصل إلى الأرض على بعد 150 مليون كيلومتر (93 مليون ميل).

كيف يخلق بروبا-3 الكسوف؟

أُطلق المسبار بروبا-3 في 5 ديسمبر في مركز ساتيش داوان الفضائي في الهند، وهو أحد أكثر مرافق الإطلاق الفضائية استخداماً في العالم.

سيتم حمل القمرين الفضائيين إلى الفضاء على ارتفاع حوالي 60,000 كيلومتر (37,280 ميلاً) فوق الأرض باستخدام صاروخ PSLV-C59، الذي بنته منظمة أبحاث الفضاء الهندية (ISRO). وستكون مركبة الفضاء Coronagraph (CSC) مسؤولة عن توجيه المركبة الفضائية الثانية (OSC)، وهي المركبة الفضائية الثانية التي تحتوي على قرص يبلغ قطره 140 سم (55 بوصة)، والذي سيلقي بظلاله على المركبة الفضائية Coronagraph.

ووفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية، ستستخدم المركبتان الفضائيتان تقنية التحليق الدقيق للتشكيل (PFF) لتضع كل منهما نفسها على مسافة 150 مترًا (492 قدمًا) بالضبط، بحيث تصطفان مع الشمس "بحيث تحجب إحدى المركبتين قرص الشمس اللامع عن الأخرى".

ستحتاج مناورة كسوف الشمس إلى دقة على مستوى المليمتر لكي تنجح، مما يخلق كسوفاً للشمس عند الطلب لمدة تصل إلى ست ساعات حتى يتمكن الباحثون من دراسة الهالة الشمسية.

ما الذي يأمل الباحثون تحقيقه خلال هذه المهمة؟

يتمثل أحد الأهداف في إظهار تقنية PFF، التي تستخدم النظام العالمي لتحديد المواقع والوصلات اللاسلكية بين الأقمار الصناعية لتحديد المواقع الأولية، مع الحفاظ على مسافة دقيقة بين كل من المركبة الفضائية Coronagraph والمركبة الفضائية Occulter.

في البداية، تظل المركبتان الفضائيتان متصلتين. ولكن بمجرد انفصالهما، يمكنهما الحفاظ على تشكيلهما - وسيكونان بعد ذلك على مسافة تتراوح بين 25 و250 متراً (82-820 قدماً).

والهدف الثاني هو استخدام المعدات المدمجة التي ستراقب الهالة لفهم سبب كون الهالة أكثر سخونة من الشمس. أحد الأجهزة الموجودة على متن المركبة هو جهاز كورونوغراف - وهو جهاز تلسكوبي يساعد على حجب الضوء من نجم أو جسم آخر شديد السطوع حتى يمكن رؤية أشياء أخرى. ويحمل جهاز "بروبا-3 كوروناغراف" اسمًا طويلًا: رابطة المركبات الفضائية للاستقصاء القطبي والتصويري لهالة الشمس (ASPICCS).

تحاكي هذه التقنية ظروف الرصد للكسوف الكلي للشمس بدقة ملحوظة، مع التخلص من التداخل الذي يسببه عادةً الغلاف الجوي للأرض.

لماذا هذا أمر مهم؟

عادة ما تظل الهالة الشمسية غير مرئية بسبب سطوعها المنخفض للغاية، حيث تبدو أخف بمليون مرة من سطح الشمس الساطع. وتصبح مرئية للعين المجردة فقط أثناء كسوف الشمس، عندما يحجب القمر ضوء الشمس الشديد.

وقالت وكالة الفضاء الأوروبية في مقطع فيديو حديث عن المهمة: "من خلال دراسة الهالة الشمسية، يمكننا التنبؤ بشكل أفضل بالطقس الفضائي والعواصف المغناطيسية الأرضية الشديدة، والتي يمكن أن تسبب اضطرابات كبيرة للأقمار الصناعية والأنظمة على الأرض".

والكسوف الكلي للشمس نادر جداً - أي أن أي بقعة على الأرض عادة ما تشهد كسوفاً واحداً فقط كل 375 عاماً، ولا يدوم سوى بضع دقائق.

إذا نجح المسبار "بروبا-3"، الذي يبلغ مداره 19 ساعة و36 دقيقة، في مهمته، فلن يحتاج العلماء إلى الانتظار. سيكونون قادرين على دراسة الهالة لمدة ست ساعات في كل دورة مدارية للمهمة.