بعثات فضائية تكشف أسرار الكون والحياة

إطلاق تلسكوب SPHEREx ومهمة PUNCH من وكالة ناسا

إنها صفقة كونية مزدوجة. أحدث تلسكوب فضائي لوكالة ناسا، SPHEREx - المصمم للبحث عن المكونات الرئيسية للحياة في مجرة درب التبانة - ومهمة تركز على الشمس تسمى PUNCH في طريقها إلى الفضاء.

تفاصيل الإطلاق والتحديات

أقلعت المهمتان معاً على متن صاروخ فالكون 9 التابع لشركة سبيس إكس في الساعة 11:10 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة (8:10 مساءً بتوقيت المحيط الهادئ) يوم الثلاثاء من قاعدة فاندنبرغ للقوات الفضائية في كاليفورنيا.

ويأتي هذا الإطلاق بعد أن تسبب الطقس ومشاكل التكامل - التي ظهرت أثناء قيام المهندسين بربط المهمتين بالصاروخ وتغليفهما داخل غطاء واقٍ - في سلسلة من التأخيرات بعد أن كانت الفرصة قد فُتحت في 28 فبراير.

على الرغم من أن المهمتين لهما أهداف مختلفة تماماً، إلا أن إطلاق PUNCH كمهمة ثانوية إلى جانب SPHEREx يساعد على "نقل المزيد من العلوم إلى الفضاء بتكلفة أقل"، كما قال الدكتور نيكي فوكس، المدير المساعد لمديرية المهام العلمية في ناسا. ومما يساعد أن البعثتين ستذهبان إلى مكان متشابه: مدار متزامن مع الشمس حول قطبي الأرض، مما يعني أن كل مركبة فضائية تحافظ على نفس الاتجاه بالنسبة للشمس على مدار العام.

أهداف تلسكوب SPHEREx في استكشاف الكون

يهدف SPHEREx، أو مقياس الطيف الضوئي لتاريخ الكون وعصر التأين واستكشاف الجليد، إلى تسليط الضوء على كيفية تطور الكون والعثور على مكان نشأة المكونات الرئيسية للحياة في الكون.

ستدرس مهمة PUNCH، أو المقياس القطبي لتوحيد الهالة والغلاف الشمسي، كيفية تأثير الشمس على النظام الشمسي. ستراقب البعثة الغلاف الجوي الخارجي الساخن للشمس، المسمى الهالة الشمسية، وتدرس الرياح الشمسية، أو الجسيمات النشطة التي تخرج في تيار مستمر من الشمس.

تَعِد كلتا البعثتين الرائدتين بالكشف عن جوانب غير مرئية وغير معروفة من قبل في نظامنا الشمسي ومجرتنا.

قال الدكتور مارك كلامبن، نائب المدير المساعد لمديرية المهام العلمية في ناسا: "تغطي هاتان المهمتان النطاق الكامل للعلوم التي تقوم بها ناسا كل يوم". "ستدرس PUNCH ... الشمس بتفصيل كبير، في حين أن SPHEREx هي مهمة استبيان ستمسح السماء بأكملها وستراقب مئات الملايين من النجوم. لذا في كل دقيقة من اليوم، تستكشف بعثات ناسا العلمية الكون على نطاقات مختلفة لمساعدتنا حقاً على فهم الكون الذي نعيش فيه وفهم الشمس التي تبقي كوكبنا على قيد الحياة."

جمع البيانات عن المجرات والنجوم

بعد الإطلاق، سيقضي التلسكوب SPHEREx ما يزيد قليلاً عن عامين يدور حول الأرض من على بعد 404 أميال (650 كيلومترًا) فوق الأرض، ليجمع بيانات عن أكثر من 450 مليون مجرة. كما سيقوم التلسكوب باستبيان أكثر من 100 مليون نجم في مجرتنا.

وسيساعد رسم خرائط لتوزيع المجرات العلماء على فهم ظاهرة كونية تسمى التضخم، أو ما أدى إلى زيادة حجم الكون بمقدار تريليون ضعف تقريباً بعد الانفجار العظيم.

سيُنشئ المرصد خريطة للسماء بـ 102 لون من الأشعة تحت الحمراء، وهي غير مرئية للعين البشرية ومثالية لدراسة النجوم والمجرات. وسيقوم التلسكوب بتقسيم ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى أطوال موجية منفردة، مثل المنشور. يمكن أن تساعد ألوان الضوء المختلفة العلماء في الكشف عن تكوين الأجرام السماوية من خلال عزل مركباتها الكيميائية.

قال جيمي بوك، الباحث الرئيسي في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وكلاهما في باسادينا بكاليفورنيا، في بيان: "نحن أول مهمة تنظر إلى السماء بأكملها بألوان عديدة." "كلما نظر علماء الفلك إلى السماء بطريقة جديدة، يمكننا أن نتوقع اكتشافات."

وسيقوم SPHEREx أيضاً بقياس التوهج الكلي للضوء المنبعث من جميع المجرات، بما في ذلك تلك المجرات البعيدة والخافتة جداً بحيث لا يمكن رصدها بواسطة التلسكوبات الأخرى، وذلك لتوفير نظرة واسعة على جميع مصادر الضوء الرئيسية في جميع أنحاء الكون.

البحث عن مكونات الحياة الأساسية

ويتمثل أحد الأهداف الرئيسية ل SPHEREx في البحث عن أدلة على وجود الماء وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والمكونات الأخرى الضرورية للحياة المتجمدة داخل سحب الغاز والغبار التي تؤدي إلى ظهور الكواكب والنجوم.

وعلى وجه الخصوص، يتوق علماء الفلك إلى البحث داخل السحب الجزيئية، أو المناطق العملاقة المليئة بالغاز والغبار، التي قد تحتوي على نجوم حديثة التكوين. ومن المحتمل أن تكون هذه النجوم محاطة بأقراص من المواد، التي تشكل الكواكب. ويعتقد علماء الفلك أن الجليد المتصل بحبيبات الغبار الصغيرة هو المكان الذي يمكن العثور فيه على معظم المياه في الكون - ومن المحتمل أن يكون هو المكان الذي نشأت فيه المياه التي كونت محيطات الأرض.

إن تحديد مكونات الحياة عبر مجرتنا ووفرتها سيمكن الباحثين من تحديد كيفية دمجها في الكواكب حديثة التكوين.

التعاون مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي

سيكون SPHEREx بمثابة شريك لتلسكوب جيمس ويب الفضائي. وفي حين أن تلسكوب ويب هو تلسكوب مستهدف، بمعنى أنه يرصد منطقة صغيرة ولكن بتفصيل أكبر، فإن SPHEREx هو تلسكوب استبيان يرصد أجزاء كبيرة من السماء بسرعة. يمكن أن يؤدي الجمع بين البيانات من كلا التلسكوبين إلى ربط التفاصيل الدقيقة بالصورة الأكبر. إذا رصد SPHEREx شيئاً ما مثيراً للاهتمام، فيمكن لتلسكوب ويب أو تلسكوب هابل الفضائي تكبيره.

مهمة PUNCH ودورها في دراسة الشمس

PUNCH هي مجموعة من أربع مركبات فضائية صغيرة بحجم حقيبة السفر ستقضي العامين المقبلين في الدوران حول الأرض لمراقبة الشمس والغلاف الشمسي، أو فقاعة الشمس من المجالات المغناطيسية والجسيمات التي تمتد إلى ما بعد مدار بلوتو.

Loading image...

تكنولوجيا الأقمار الصناعية لمهمة PUNCH

يحمل كل قمر صناعي كاميرا تعمل كأداة افتراضية واحدة متزامنة مع رؤية الشمس دون انقطاع إلى حد كبير. والكاميرات مزودة بمرشحات استقطاب، شبيهة بالنظارات الشمسية المستقطبة، تمكنها من رسم خرائط للخصائص في الهالة الشمسية وعبر النظام الشمسي.

وستعمل الأقمار الصناعية الأربعة معاً على إنشاء عمليات رصد عالمية ثلاثية الأبعاد للمكان الذي يتحول فيه الغلاف الجوي الخارجي للشمس ليصبح الرياح الشمسية لمساعدة العلماء على فهم كيفية حدوث هذه العملية. كما سيلقي بانش نظرة على كيفية تأثير الهالة والرياح الشمسية على بقية النظام الشمسي. وستكون أول مهمة لتصوير الهالة والرياح الشمسية معاً.

تأثير الرياح الشمسية على الأرض

الرياح الشمسية، وكذلك العواصف الشمسية، هي المسؤولة عن الطقس الفضائي الذي يمكن أن يؤثر على الأرض، مما يخلق شفقاً جميلاً بالقرب من القطبين، ولكنه يتداخل أيضاً مع الأقمار الصناعية للاتصالات ويؤدي إلى انقطاع شبكات الطاقة. ستساعد القياسات التي يجمعها مشروع PUNCH العلماء على فهم أفضل لكيفية تشكل العواصف الشمسية وتطورها، مما قد يؤدي إلى تنبؤات دقيقة للوقت الذي يمكن أن يؤثر فيه الطقس الفضائي على الأرض. وسيراقب "بانش" الشمس في وقت حاسم خلال فترة الذروة الشمسية، خلال دورتها التي تستمر 11 عاماً، حيث من المتوقع حدوث المزيد من التوهجات والعواصف الشمسية.

وقال كريغ ديفوريست، الباحث الرئيسي لـ PUNCH في قسم علوم واستكشاف النظام الشمسي بمعهد ساوث ويست للأبحاث في بولدر بولاية كولورادو، في بيان: "ما نأمل أن يجلبه PUNCH للبشرية هو القدرة على رؤية المكان الذي نعيش فيه داخل الرياح الشمسية نفسها لأول مرة."

وعلى غرار SPHEREx وتلسكوب ويب، سيتمكن PUNCH من العمل جنباً إلى جنب مع مسبار باركر الشمسي التابع لناسا، الذي أُطلق في عام 2018 وقام مؤخراً بأقرب مرور له إلى الشمس، لالتقاط الصورة الأكبر بالإضافة إلى التفاصيل القريبة.

وقال جو ويستليك، مدير قسم الفيزياء الشمسية في ناسا، في بيان: "إن PUNCH هو أحدث إضافة فيزيائية شمسية إلى أسطول ناسا الذي يقدم علومًا رائدة في كل ثانية من كل يوم". "إن إطلاق هذه المهمة كمهمة مشتركة يعزز قيمتها للأمة من خلال تحسين كل رطل من قدرة الإطلاق لتعظيم العائد العلمي مقابل تكلفة الإطلاق الواحد."