اجتمع خمسة علماء في مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا يوم الثلاثاء (10 أكتوبر) لوضع مخططات مهمة فضائية مبهجة من المقرر إطلاقها في غضون يومين فقط. يطلق عليه النفسية.
تم تسمية هذا المسعى على اسم هدفه، وسيرسل مركبة فضائية في رحلة مثيرة للإعجاب تبلغ 2.2 مليار ميل (3.5 مليار كيلومتر) نحو كويكب يطلق عليه اسم 16 Psyche – ولكن الأمر الأساسي هنا هو أن هذا الكويكب هو أكثر بكثير من مجرد صخرة فضائية بسيطة. . قد يكون هذا هو اللب المعدني الباقي لكوكب تم تجريد طبقاته الخارجية منذ فترة طويلة.
إذا كانت الوكالة على حق بشأن هذه الفرضية، فإن 16 Psyche لديه القدرة على أن يقدم لنا طريقة فريدة من نوعها لدراسة قلب كوكب الأرض. وذلك لأنه من المتوقع أن يكون لكل منهما تركيبات معدنية مماثلة، حيث يمتلك مزيجًا من الحديد والنيكل. ولكن حتى لو كان الفريق مخطئًا، وكان Psyche في الواقع نوعًا آخر من الأجسام الكونية بخلاف البذرة الموجودة في مركز كوكبنا، فسيظل هناك سبب للاحتفال.
وكما تقول ليندي إلكينز تانتون، الباحثة الرئيسية في Psyche، فإن الفكرة الرائدة الثانية لما يمكن أن تكون عليه Psyche مثيرة للاهتمام بنفس القدر مثل الأولى – وقد يجادل المرء في الواقع بأنها أكثر إثارة.
متعلق ب: سيتم إطلاق مسبار Psyche التابع لوكالة ناسا إلى كويكب معدني في 12 أكتوبر – ويلقي العلماء نظرة خاطفة على الهدف
من المحتمل أن 16 Psyche مصنوع من مادة تشكلت بالقرب من الشمس في وقت ما، ثم تم “تصغيرها” بحيث تم فصل ذرات الأكسجين في المادة عن ذرات الحديد. وفي المقابل، فإن ذرات الحديد قد أصبحت شكلها المعدني. وقال إلكينز تانتون خلال المؤتمر الصحفي يوم الثلاثاء (10 أكتوبر): “هذا نوع من المواد التي افترضها علماء الكواكب لفترة طويلة، لكننا لم نعثر على أي منها من قبل”. “لذا فكر فيما يعنيه هذا عندما يكون هناك كائن واحد فقط مثل Psyche في النظام الشمسي بأكمله.”
وقال بن فايس، نائب الباحث الرئيسي في مهمة سايكي، خلال المؤتمر الصحفي: “الفكرة الأخرى هي أن سايكي هو نوع من الأجسام البدائية غير المنصهرة، والتي تشكلت بشكل أساسي من المواد الأولى في النظام الشمسي التي تجمعت معًا تحت الجاذبية”. محفوظًا في هذه الحالة البدائية منذ ذلك الحين.” في هذه الحالة، سننظر إلى أحفورة مذهلة للنظام الشمسي القديم.
وفي كلتا الحالتين، فإن هذا العمل الفذ الطموح (المقرر حاليًا إطلاقه على متن صاروخ SpaceX Falcon Heavy في 12 أكتوبر) لا بد أن ينتهي بإضافة بعض الحواشي إلى كتب علم الفلك لدينا. بالفعل، في الواقع، لقد حددت Psyche عددًا لا بأس به من المعالم.
أصبح دفع الخيال العلمي حقيقة واقعة الآن
يقول ديفيد أوه، كبير مهندسي العمليات في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، إن هذه ستكون أول مهمة على الإطلاق تستخدم محركات دفع Hall Effect في الفضاء بين الكواكب. ماذا يعني ذالك؟ حسنًا، في الأساس، تستخدم محركات تأثير هول الكهرباء لتأين غاز الزينون – يشير التأين إلى إزالة أو إضافة إلكترون أو إلكترونين من الذرات التي تشكل المادة. وفي هذه الحالة تكون المادة غازية.
عند التأين، تكتسب تلك الذرات شحنة. (الذرات القديمة العادية لها شحنات محايدة لأن عدد البروتونات الموجب وعدد الإلكترونات السالبة متساويان. إزالة بعض الإلكترونات، على سبيل المثال، ستفقد بعض السالبة.) النتيجة؟ الأيونات. بعد ذلك، تشكل تلك الأيونات المشحونة مجالًا كهربائيًا يمكنه، من خلال سلسلة من الخطوات المعقدة، دفع الجسم. في هذه الحالة، هذه هي المركبة الفضائية Psyche.
وقال أوه: “إنهم يخرجون من الدافع بسرعة 15 كيلومترًا في الثانية، أو تسعة أميال في الثانية”. “وهذا أسرع بخمس مرات من سرعة الوقود الخارج من صاروخ كيميائي عادي.”
وتابع: “قبل 30 عامًا، عندما كنت طالبًا بالدراسات العليا، عملت على محركات دفع Hall Effect”. “في ذلك الوقت، كانت تُعتبر تكنولوجياً مقصورة على فئة معينة وتجريبية للمستقبل؛ لقد كانت من النوع الذي سمعت عنه في Star Wars وStar Trek.”
الآن، نحن هنا.
ومن خلال الاستفادة من هذه التكنولوجيا، من المقرر أن تصل المركبة الفضائية Psyche إلى هدفها المعدني في عام 2029 بعد إطلاقها يوم الخميس. قد يبدو هذا وقتًا طويلاً، لكن الطريق للوصول إلى هناك معقد للغاية لدرجة أن وكالة ناسا لا تشك في أن الوقت سيمر بسرعة. وقال أوه: “الإطلاق هو مجرد البداية”.
الطريق
بعد الانطلاق من كوكبنا والانفصال عن عربتها الصاروخية Falcon Heavy، ستبدأ Psyche في التحرك نحو موضوعها الواقع بين المريخ والمشتري. وبعد ذلك، تأتي دافعات تأثير هول.
وقال أوه: “يمكن لهذه الدفعات أن تعمل لفترات طويلة من الزمن، أيام، أسابيع، أشهر”. “وهذه القوة الصغيرة المتراكمة على المركبة الفضائية طوال هذا الوقت تعمل على تسريعها إلى السرعات العالية التي نحتاجها حتى نتمكن من الإبحار إلى المريخ.”
بمجرد وصول المركبة الفضائية إلى محيط المريخ، سوف تنغمس في تأثير جاذبية الكوكب الأحمر حتى يتم دفعها مثل المقلاع نحو Psyche نفسها. وهذا ما يسمى مساعدة الجاذبية، أو كما يقول أوه، قليل من “الخداع الكوني”.
وقال: “ثم سنعيد تشغيل نظام الدفع الأيوني الخاص بنا، ونستخدم ذلك لإكمال بقية رحلتنا إلى سايكي”.
وبعد أن وصلت المركبة الفضائية إلى وجهتها، ستبدأ في الدخول إلى أنظمة الملاحة البصرية الخاصة بها، والتقاط الصور لمساعدتها على شق طريقها إلى أعلى المدارات الأربعة المخطط لها حول الكويكب. في هذه المرحلة، سيتم جمع الكثير من البيانات حول الصخرة الفضائية، مثل الشكل الذي يبدو عليه مجال الجاذبية الخاص بها، وذلك من خلال “تجربة علم الجاذبية” التي أجراها الفريق.
ببطء ولكن بثبات، سوف ينزل Psyche بعد ذلك إلى مدارات أقرب ويقترب في النهاية من الاسم نفسه.
الوصول
إن مركبة Psyche مُسلَّحة بمجموعة من أدوات القياس، مثل مطياف نيوترونات أشعة جاما الذي يمكنه التحقق من نوع العناصر التي يتكون منها الكويكب، ومقياسي مغناطيسية لفهم المجال المغناطيسي للجسم.
“إن النفس اليوم متجمدة منذ فترة طويلة، ولكن إذا تشكلت كنواة معدنية في النظام الشمسي المبكر، فقد كانت ذات يوم جسمًا منصهرًا وكانت تبرد بسرعة كبيرة ومن المحتمل أن تولد مجالًا مغناطيسيًا.” قال فايس. “يمكن أن يكون هذا المجال المغناطيسي مطبوعًا في الطبقات الخارجية للجزء الخارجي البارد من Psyche كنوع من الصدى أو الحفرية التي يمكننا اكتشافها اليوم.”
يوجد أيضًا جهاز تصوير متعدد الأطياف يمكنه التقاط الأطوال الموجية للضوء عبر الطيف، ويصل نطاق تجربة علم الجاذبية أيضًا إلى هذه المرحلة. ويمكن أن يساعد العلماء على فهم خصائص الكويكب مثل كثافته الدقيقة. وكما يوضح فايس، فإن هذه التجربة تستغل بشكل مثير للاهتمام هوائي المركبة الفضائية، والذي يستخدم عادةً للاتصالات.
وقال: “اتضح أنه يمكنك أيضًا استخدام هذا لتحديد مجال الجاذبية”، مستشهدًا بمثال القطار الذي يمر بسرعة. “عندما تقترب منك، تكون طبقة الصوت أعلى. وعندما تمر بك، تكون طبقة الصوت أقل. يمكننا أن ننظر إلى طبقة الصوت أو تردد موجات الراديو القادمة من الهوائي، ومعرفة مدى سرعة تحرك المركبة الفضائية. يمكننا تتبع سرعة قرصه كدالة لموقعه حول الكويكب، ومن ذلك يمكننا أن نرى مدى تكتل مجال الجاذبية.”
بمعنى آخر، إذا بدت المركبة الفضائية وكأنها تتحرك بشكل أسرع، فمن المحتمل أن تكون فوق منطقة كثيفة. إذا كان يتحرك بشكل أبطأ، فمن المحتمل أن يكون فوق منطقة أقل كثافة. وما إلى ذلك وهلم جرا.
أخيرًا، فيما يتعلق بالاتصالات، أوضح أبي بيسواس، خبير التكنولوجيا في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، أن المركبة الفضائية ستنقل كل تلك البيانات الرائعة إلى كوكبنا من خلال مشروع متطور للاتصالات الضوئية في الفضاء السحيق.
باختصار، يستخدم DSOC الليزر لعرض معدل نقل بيانات أعلى بعشر مرات من مسافات المريخ مقارنةً بأجهزة إرسال الترددات الراديوية العادية. وقال بيسواس خلال المؤتمر الصحفي: “إن مهمات ناسا المستقبلية، وخاصة تلك التي تنطوي على الاستكشاف البشري للمريخ، تتطلب معدلات أعلى بكثير لإعادة البيانات – وهذا هو الدافع وراء هذا العرض التكنولوجي”.
يوجد على الأرض تلسكوب بطول متر واحد (3 أقدام) في مرصد Table Mountain في كاليفورنيا، والذي ينقل شعاع الليزر إلى المركبة الفضائية. بعد ذلك، تصبح المركبة الفضائية قادرة على اكتشاف الشعاع وتتبعه. وبمجرد أن يتمكن من البدء في تتبع شعاع الليزر، فإنه يعرف إلى أين يوجه شعاع الليزر الخاص به. بعد ذلك، يرسل شعاع الوصلة الهابطة إلى جهاز الاستقبال الموجود في تلسكوب هيل 200 بوصة (5 أمتار) في مرصد بالومار (الموجود أيضًا في كاليفورنيا).
وتابع بيسواس: “يتم تعديل كل من حزم الليزر هذه، مما يعني أنها تومض وتنطفئ، وهذه الومضات موقوتة، وتوقيت تلك الومضات هو ما يشفر المعلومات التي يتم نقلها عبر أشعة الليزر هذه”.
الأسئلة المفتوحة
وقال إلكينز تانتون: “لا يوجد الكثير من أنواع العوالم غير المستكشفة تمامًا في نظامنا الشمسي لنتمكن من رؤيتها”. “قمنا، سواء شخصياً أو آلياً، بزيارة عوالم مصنوعة من الصخور وعوالم مصنوعة من الجليد وعوالم مصنوعة من الغاز… ولكن هذه ستكون المرة الأولى التي نزور فيها عالماً ذو سطح معدني”.
بعض الأسئلة التي تطرح في هذا الصدد هي: كيف ستبدو الحفرة على كويكب معدني؟ ربما، يقول الفريق، إن التأثير على Psyche من شأنه أن يحفز وجود نتوءات صغيرة جدًا على الجسم بدلاً من إنشاء عمود من الحطام مثل الاصطدام بسطح صخري. سؤال آخر هو: هل يمكن أن تكون هناك منحدرات ضخمة أو دليل على تدفقات الحمم البركانية على جسم مثل هذا؟
قصص ذات الصلة:
– تُطلق مهمة الكويكب المعدني Psyche التابعة لناسا هذا الأسبوع: إليك ما تحتاج إلى معرفته
– ستقوم مهمة الكويكب Psyche التابعة لناسا باختبار اتصالات الليزر من الجيل التالي في الفضاء
– أطلقت شركة SpaceX صاروخ Falcon Heavy قبل إطلاق مهمة الكويكب Psyche
ويعتقد الخبراء، حسب إلكينز تانتون، أنه من المحتمل أن تكون هناك ثورانات غنية بالكبريت من البراكين على الكويكب عندما كان صغيرًا جدًا. إلى ماذا قد أدى ذلك؟ يقترح فايس أن التصوير متعدد الأطياف سيكون أساسيًا في فك رموز آثار مثل هذه الانفجارات.
وأشار إلكينز تانتون أيضًا إلى أن “أحد الأشياء التي كنا نسألها لأنفسنا في الفريق، وفي الواقع المجتمع العلمي بأكمله، منذ فترة طويلة، هو كيف نعتقد أنه سيبدو؟”
نحن نعرف بعض الأشياء عن Psyche بالفعل، مثل حقيقة أن مساحة سطحها تساوي تقريبًا مساحة كاليفورنيا وأنها ذات شكل متكتل نوعًا ما، على سبيل المثال، ولكن لن يكون لدينا في الواقع فكرة عن مظهرها الحقيقي حتى مستكشف الفضاء يصل إلى هناك. وقالت: “سنكتشف أن فهمنا العلمي الأساسي سيتم تحديثه، ولهذا السبب يتعين علينا المضي قدمًا”.
وقالت لوري جليز، مديرة قسم علوم الكواكب في ناسا: “أريد فقط أن أقدم شكري للفريق بأكمله. لقد مروا بأوقات عصيبة وقاموا بعمل رائع حقًا في هذه المهمة”.
“نحن نعلم أننا جاهزون ولا يمكننا الانتظار حتى يتم إطلاقه في وقت لاحق من هذا الأسبوع.”