يمكن أن يكون لأنظمة الرادار الأرضية دور فريد تلعبه في الدفاع عن الكواكب، حيث تساعد البشرية على حماية الأرض من خلال اكتشاف الكويكبات والمذنبات في مسارات تصادمية مدمرة محتملة مع كوكبنا.
كان هذا هو الاستنتاج الذي توصلت إليه الأكاديميات الوطنية في المسح العقدي لعلوم الكواكب والأحياء الفلكية 2023-2032. في الوقت الحالي، يركز نظام رادار واحد فقط على الأرض على اكتشاف الصخور الفضائية المهددة: رادار النظام الشمسي غولدستون التابع لناسا، والذي يعد جزءًا من شبكة الفضاء العميق (DSN).
في يوم السبت (17 فبراير) في المؤتمر السنوي للجمعية الأمريكية لتقدم العلوم في دنفر، كولورادو، كشف العلماء عن نتائج تشير إلى وجود رادار أرضي يمكن أن يؤثر بشكل كبير على اكتشاف الكويكبات، وبالتالي الدفاع عن الكواكب.
تشمل الجهود المستقبلية في هذا السياق نظام الجيل التالي من الرادار (ngRADAR) التابع للمرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO)، والذي يستخدم تلسكوب Green Bank التابع لمؤسسة العلوم الوطنية (GBT) والمرافق الأخرى لتوسيع قدرة البشرية على اكتشاف الكويكبات والمذنبات في المنطقة المجاورة. الأرض باستخدام الرادار.
متعلق ب: العثور على مياه على سطح كويكب لأول مرة على الإطلاق
يعرف العلماء وجود أكثر من 1.1 مليون كويكب في النظام الشمسي، وأكثر من 30000 منها تسمى بالأجسام القريبة من الأرض (NEOs). يقدر مركز دراسات الأجسام القريبة من الأرض (CNEOS) التابع لناسا أنه تم اكتشاف حوالي 90٪ من الأجسام القريبة من الأرض التي يزيد عرضها عن 0.62 ميل (1 كيلومتر).
بالإضافة إلى ذلك، حدد CNEOS أنه لا توجد مدارات قريبة من الأرض تهدد الأرض حاليًا، على الأقل خلال القرن القادم. لكن هذا لا يعني أنه ضمن نسبة الـ 10% المتبقية من الأجسام القريبة من الأرض التي لم يتم اكتشافها بعد، لا يوجد جسم يمكن أن يهدد كوكبنا.
الرادار، كلمة مشتقة من الاختصار Radio Detection and Range، تستخدم موجات الراديو لتحديد مسافة الأهداف وسرعتها. تتكون أنظمة الرادار من هوائيات مرسلة، والتي تبث موجات الراديو، وهوائيات الاستقبال، التي تلتقطها عند انعكاسها. يمكن لموجات الراديو المرتدة من الصخور الفضائية أن تساعد في الكشف عن الكويكبات أو المذنبات، وكذلك المساعدة في دراسة النظام الشمسي القريب وبتفاصيل غير مسبوقة.
وقال توني بيسلي، مدير NRAO، في بيان: “هناك العديد من التطبيقات لمستقبل الرادار، بدءًا من تطوير معرفتنا بالنظام الشمسي بشكل كبير إلى توفير المعلومات لرحلات الفضاء الروبوتية والمأهولة في المستقبل وتحديد خصائص الأجسام الخطرة التي تبتعد عن الأرض”.
يمكن للرادار أن يعطي DART تنبيهًا مبكرًا
التاريخ الجيولوجي للأرض مليء بأمثلة على التأثير المدمر للكويكبات على كوكبنا وأنواعه. وأبرز مثال على ذلك هو فوهة تشيكسولوب التي يبلغ عرضها 120 ميلاً (200 كيلومتر) وتقع في شبه جزيرة يوكاتان بالمكسيك. تم إنشاء هذه الحفرة نتيجة اصطدام كويكب يبلغ عرضه 6.2 ميل (10 كيلومترات) قبل 66 مليون سنة.
أدى تأثير الكويكب هذا إلى حدوث انقراض العصر الطباشيري والثالث (K–T)، الذي قضى على ثلاثة أرباع الأنواع النباتية والحيوانية على الكوكب، بما في ذلك الديناصورات غير الطيور.
لذا، ولضمان ألا تسير البشرية بنفس الطريقة التي اتبعتها الديناصورات، تعمل وكالات الفضاء على تطوير استراتيجيات لتحويل الكويكبات والمذنبات إلى مدارات يمكن أن تؤثر على الأرض يومًا ما. يمكن القول إن المثال الأكثر وضوحًا على آلية الدفاع هذه هو مهمة اختبار إعادة توجيه الكويكبات المزدوجة (DART) التابعة لناسا. في سبتمبر 2022، اصطدمت مركبة DART بالجسم الأصغر لنظام الكويكبات المزدوجة، ديديموس وديمورفوس. كان الهدف من ذلك هو معرفة ما إذا كان التأثير الحركي يمكنه إعادة توجيه مدار الكويكب بدرجة كافية لتوجيهه بعيدًا عن مسار الاصطدام. باختصار، لقد نجح الأمر.
تشمل طرق تحويل الكويكبات الأخرى الطريقة الواضحة – تفجير جهاز نووي على سطحه – والطريقة الرائعة – سحب كويكب بعيدًا باستخدام شراع شمسي – وحتى الطريقة الغريبة البسيطة – وهي طلاء جانب واحد من الكويكب باللون الأسود بحيث يمتص المزيد من ضوء الشمس، وبالتالي تحويل مساره. مركز الكتلة وتغيير مداره. على الرغم من أن الأمر يبدو بعيد المنال للغاية، إلا أن هذا الأخير لديه بعض الأبحاث الأساسية وراءه.
ومع ذلك، فإن الشيء الوحيد الذي تتطلبه جميع طرق التحويل المحتملة هذه هو الوقت.
يمكن أن تختلف المهل الزمنية اللازمة لمهمات تحويل الكويكبات من سنوات عديدة إلى عقود عديدة. وهذا يعني أن وكالات الفضاء تحتاج إلى قدر كبير من التحذير المسبق قبل تنفيذ طريقة لضبط مدار الكويكب.
يُقترح استخدام GBT كأداة مهمة في الجهود المبذولة لاكتشاف الكويكبات التي تصطدم بمدار الأرض لأنه أكبر تلسكوب راديوي قابل للتوجيه بالكامل في العالم. وهذا يعني أنه يمكنه مراقبة حوالي 85% من السماء فوق الأرض وتتبع الأجسام التي تتسابق بسرعة عبر مجال رؤيته. يقول العلماء إن مثل هذه القدرة ستسمح لوكالات الفضاء بتحديد موقع وحجم وسرعة الأجسام القريبة من الأرض التي يحتمل أن تكون خطرة على جداول زمنية أسرع.
وقال باتريك تايلور، العالم في NRAO ومدير مشروع ngRADAR، في البيان: “في الآونة الأخيرة، ساعد GBT في تأكيد نجاح مهمة DART التابعة لناسا، وهو أول اختبار لمعرفة ما إذا كان البشر قادرين على تغيير مسار كويكب بنجاح”.
الرادار يكشف بالفعل عن النظام الشمسي
أثناء الاختبار الأولي، أثبت نظام ngRADAR الخاص بـ GBT بالفعل قدرته على الكشف عن سكان النظام الشمسي بتفاصيل مذهلة.
وأضاف تايلور: “بدعم من Raytheon Technologies، أنتجت اختبارات ngRADAR التجريبية على GBT – باستخدام جهاز إرسال منخفض الطاقة مع خرج أقل من فرن الميكروويف القياسي – صورًا بأعلى دقة للقمر تم التقاطها من الأرض على الإطلاق”. “تخيل ما يمكننا فعله بجهاز إرسال أكثر قوة.”
وبالتالي، بالإضافة إلى اكتشاف وتتبع الكويكبات والمذنبات، يمكن للرادار أن يساعد علماء الكواكب على دراسة جيولوجيا الكواكب والأقمار القريبة نسبيًا. وهذا يمكن أن يعطينا تلميحًا حول كيفية تطور هذه الأجسام على مدار تاريخ النظام الشمسي الممتد لـ 4.6 مليار سنة.
وهذا ليس سيئًا بالنسبة للتكنولوجيا التي كانت موجودة منذ عام 1935، عندما تم إنشاء أول نظام رادار عامل على شكل ستة أبراج خشبية – اثنان لهوائيات الإرسال وأربعة لهوائيات الاستقبال. تم بناء هذا النظام في أورفورد نيس في منطقة سوفولك بالمملكة المتحدة، وكما يوضح العلماء، فإن منشأة غولدستون التابعة لناسا لم تتطور كثيرًا منذ ذلك الحين، في الواقع.
وقالت مارينا بروزوفيتش من ناسا: “قد يتفاجأ الجمهور عندما يعلم أن التكنولوجيا التي نستخدمها في رادارنا الحالي في غولدستون لم تتغير كثيرًا منذ الحرب العالمية الثانية. وبالنسبة لـ 99٪ من ملاحظاتنا، فإننا نرسل ونستقبل من هذا الهوائي الواحد”. في البيان. “إن تصميمات أجهزة إرسال الرادار الجديدة، مثل ngRADAR على GBT، لديها القدرة على زيادة طاقة الخرج وعرض النطاق الترددي بشكل كبير، مما يسمح بتصوير بدقة أعلى.
“وسوف ينتج أيضًا نظامًا قابلاً للتطوير وأكثر قوة باستخدام صفائف التلسكوب لزيادة مساحة التجميع.”
قصص ذات الصلة:
— تأكيد شظايا الكويكب 2024 BX1 أنها نيازك نادرة قديمة قدم النظام الشمسي نفسه
– ناسا تفتح علبة عينة الكويكب OSIRIS-REx (صور)
– كيف سيستهل مرصد روبن الجديد للأرض العصر القادم من البعثات الفضائية للكويكبات
وقال بريان كينت، مدير الاتصالات العلمية في NRAO، في البيان: “إن NRAO هي منظمة مثالية لقيادة هذه الجهود بسبب الأدوات المتوفرة لدينا لاستقبال إشارات الرادار كما فعلت مصفوفة خط الأساس الطويل جدًا في مشروعنا التجريبي ngRADAR”. “المرافق المستقبلية مثل الجيل القادم من المصفوفة الكبيرة جدًا، كجهاز استقبال، ستخلق مزيجًا قويًا لعلوم الكواكب.”