لأول مرة منذ عام 1972، ستجري وكالة ناسا تجارب علمية على القمر في عام 2024. وبفضل التقنيات الجديدة والشراكات بين القطاعين العام والخاص، ستفتح هذه المشاريع مجالات جديدة من الإمكانيات العلمية. كجزء من العديد من المشاريع التي سيتم إطلاقها هذا العام، ستقوم فرق من العلماء، بما فيهم أنا، بإجراء علم الفلك الراديوي من القطب الجنوبي والجانب البعيد من القمر.
سيستخدم برنامج خدمات الحمولة القمرية التجارية التابع لناسا، أو CLPS، مركبات الهبوط غير المأهولة لإجراء أول تجارب علمية لناسا من القمر منذ أكثر من 50 عامًا. يختلف برنامج CLPS عن برامج الفضاء السابقة. وبدلاً من بناء وكالة ناسا لمركبات الهبوط وتشغيل البرنامج، ستقوم الشركات التجارية بذلك من خلال شراكة بين القطاعين العام والخاص. حددت وكالة ناسا حوالي اثنتي عشرة شركة للعمل كموردين لمركبات الهبوط التي ستذهب إلى القمر.
تشتري وكالة ناسا مساحة على مركبات الهبوط هذه لتتمكن الحمولات العلمية من الطيران إلى القمر، وتقوم الشركات بتصميم وبناء وتأمين مركبات الهبوط، بالإضافة إلى التعاقد مع شركات الصواريخ لعمليات الإطلاق. وخلافًا لما كان عليه الحال في الماضي، فإن وكالة ناسا هي أحد العملاء وليست المحرك الوحيد.
إطلاق CLPS
من المقرر إطلاق أول حمولتين من CLPS خلال الشهرين الأولين من عام 2024. هناك حمولة Astrobotics، التي تم إطلاقها في 8 يناير قبل أن تواجه مشكلة في الوقود أدت إلى قطع رحلتها إلى القمر. بعد ذلك، هناك حمولة Intuitive Machines، ومن المقرر إطلاقها في منتصف فبراير. كما خططت ناسا أيضًا لعدد قليل من عمليات الهبوط الإضافية – حوالي مرتين أو ثلاث سنويًا – لكل سنة من السنوات القليلة المقبلة.
أنا عالمة فلك راديوي وباحثة مشاركة في برنامج ROLSES التابع لناسا، والمعروف أيضًا باسم عمليات رصد الموجات الراديوية على سطح القمر للغلاف الإلكتروني الضوئي. تم بناء ROLSES بواسطة مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ويقوده ناتشيموتوك جوبالسوامي.
سيتم إطلاق أداة ROLSES مع الآلات البديهية في فبراير. بين ROLSES ومهمة أخرى مقررة للجانب القمري البعيد خلال عامين، LuSEE-Night، ستقوم فرقنا بإنزال أول تلسكوبين راديويين تابعين لناسا على القمر بحلول عام 2026.
التلسكوبات الراديوية على القمر
يعد القمر – وخاصة الجانب البعيد من القمر – مكانًا مثاليًا للقيام بعلم الفلك الراديوي ودراسة الإشارات الواردة من الأجسام خارج كوكب الأرض مثل الشمس ومجرة درب التبانة. على الأرض، يقوم الغلاف الأيوني، الذي يحتوي على المجال المغناطيسي للأرض، بتشويه وامتصاص إشارات الراديو الموجودة أسفل نطاق FM. قد يتم تشفير هذه الإشارات أو قد لا تصل إلى سطح الأرض.
على الأرض، هناك أيضًا إشارات تلفزيونية وبث عبر الأقمار الصناعية وأنظمة رادار دفاعية تصدر ضوضاء. وللقيام بملاحظات ذات حساسية أعلى، عليك الذهاب إلى الفضاء بعيدًا عن الأرض.
القمر هو ما يسميه العلماء مقفل المد والجزر. أحد جانبي القمر يواجه الأرض دائمًا – جانب “الرجل في القمر” – والجانب الآخر، الجانب البعيد، دائمًا ما يكون بعيدًا عن الأرض. لا يوجد لدى القمر غلاف أيونوسفيري، ومع وجود حوالي 2000 ميل من الصخور بين الأرض والجانب البعيد من القمر، لا يوجد أي تداخل. إنه راديو هادئ.
في مهمتنا الأولى مع ROLSES، التي سيتم إطلاقها في فبراير 2024، سنقوم بجمع بيانات حول الظروف البيئية على القمر بالقرب من قطبه الجنوبي. على سطح القمر، تضرب الرياح الشمسية سطح القمر مباشرة وتنتج غازًا مشحونًا يسمى البلازما. ترفع الإلكترونات من السطح المشحون سالبًا لتشكل غازًا عالي التأين.
وهذا لا يحدث على الأرض لأن المجال المغناطيسي يحرف الرياح الشمسية. لكن لا يوجد مجال مغناطيسي عالمي على القمر. باستخدام تلسكوب راديوي منخفض التردد مثل ROLSES، سنكون قادرين على قياس تلك البلازما لأول مرة، مما قد يساعد العلماء على معرفة كيفية الحفاظ على سلامة رواد الفضاء على القمر.
عندما يتجول رواد الفضاء على سطح القمر، فسوف يلتقطون شحنات مختلفة. إنه مثل المشي عبر السجادة مرتديًا جواربك – عندما تصل إلى مقبض الباب، يمكن أن تخرج شرارة من إصبعك. يحدث نفس النوع من التفريغ على سطح القمر من الغاز المشحون، لكنه من المحتمل أن يكون أكثر ضررًا على رواد الفضاء.
انبعاثات الراديو الشمسية والكواكب الخارجية
سيستخدم فريقنا أيضًا ROLSES للنظر إلى الشمس. يطلق سطح الشمس موجات صادمة ترسل جسيمات نشطة للغاية وانبعاثات ترددات راديوية منخفضة. سوف نستخدم التلسكوبات الراديوية لقياس هذه الانبعاثات ولرؤية دفعات من موجات الراديو منخفضة التردد من موجات الصدمة داخل الرياح الشمسية.
سنقوم أيضًا بفحص الأرض من سطح القمر واستخدام هذه العملية كقالب للنظر في الانبعاثات الراديوية من الكواكب الخارجية التي قد تؤوي الحياة في أنظمة نجمية أخرى.
تعتبر المجالات المغناطيسية مهمة للحياة لأنها تحمي سطح الكوكب من الرياح الشمسية/النجمية.
في المستقبل، يأمل فريقنا في استخدام صفائف متخصصة من الهوائيات على الجانب البعيد من القمر لمراقبة الأنظمة النجمية القريبة المعروفة بوجود كواكب خارجية. إذا اكتشفنا نفس النوع من الانبعاثات الراديوية التي تأتي من الأرض، فهذا سيخبرنا أن الكوكب لديه مجال مغناطيسي. ويمكننا قياس قوة المجال المغناطيسي لمعرفة ما إذا كان قويًا بما يكفي لحماية الحياة.
علم الكونيات على القمر
ستطير التجربة الكهرومغناطيسية لسطح القمر ليلاً، أو LuSEE-Night، في أوائل عام 2026 إلى الجانب البعيد من القمر. يمثل LuSEE-Night أول محاولة للعلماء للقيام بعلم الكونيات على القمر.
LuSEE-Night هو تعاون جديد بين وكالة ناسا ووزارة الطاقة. سيتم إرسال البيانات مرة أخرى إلى الأرض باستخدام قمر صناعي للاتصالات في مدار القمر، Lunar Pathfinder، والذي تموله وكالة الفضاء الأوروبية.
نظرًا لأن الجانب البعيد من القمر هادئ بشكل فريد، فهو أفضل مكان للقيام بالملاحظات الكونية. خلال أسبوعين من الليل القمري الذي يحدث كل 14 يومًا، لا يوجد انبعاث قادم من الشمس، ولا يوجد غلاف أيونوسفير.
نأمل في دراسة جزء غير مستكشف من الكون المبكر يسمى العصور المظلمة. تشير العصور المظلمة إلى ما قبل وبعد تكوين النجوم والمجرات الأولى في الكون، وهو ما يتجاوز ما يستطيع تلسكوب جيمس ويب الفضائي دراسته.
خلال العصور المظلمة، كان عمر الكون أقل من 100 مليون سنة، واليوم يبلغ عمر الكون 13.7 مليار سنة. كان الكون مليئا بالهيدروجين خلال العصور المظلمة. يشع هذا الهيدروجين عبر الكون بترددات راديوية منخفضة، وعندما تنشط النجوم الجديدة، فإنها تؤين الهيدروجين، مما ينتج عنه بصمة راديوية في الطيف. ويأمل فريقنا في قياس تلك الإشارة والتعرف على كيفية تشكل النجوم والمجرات الأولى في الكون.
هناك أيضًا الكثير من الفيزياء الجديدة المحتملة التي يمكننا دراستها في هذه الحقبة الكونية الأخيرة غير المستكشفة في الكون. سوف نقوم بالتحقيق في طبيعة المادة المظلمة والطاقة المظلمة المبكرة ونختبر نماذجنا الأساسية للفيزياء وعلم الكونيات في عصر غير مستكشف.
ستبدأ هذه العملية في عام 2026 مع مهمة LuSEE-Night، وهي تجربة فيزياء أساسية وتجربة في علم الكونيات.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: جاك بيرنز، جامعة كولورادو بولدر
اقرأ أكثر:
جاك بيرنز يتلقى التمويل من وكالة ناسا.