داخل خطة ناسا لمعاينة تلسكوب جيمس ويب الفضائي

منذ أكثر من عام بقليل ، عندما تم تشغيل تلسكوب جيمس ويب الفضائي جيمس ويب التابع لناسا ، وسيطر على عناوين الأخبار حتى لوسائل الإعلام الرئيسية ، بدا الأمر وكأنه بداية حقبة جديدة. تم تجهيزه بأجهزة استشعار تعمل بالأشعة تحت الحمراء وتوج بـ 18 مرآة مطلية بالذهب ، ذكر JWST العالم أنه على الرغم من أن معظمنا عالق على الأرض ، فإن القاعدة الرئيسية ليست كل ما يتعين علينا استكشافه.

بعد النجاح الباهر الذي حققته JWST ، ضربنا مسؤولو ناسا بمخططات الخيال العلمي الخاصة بهم نظام الدفاع الكوكبي. تمكنوا أيضًا من بدء سنوات أبولو الحديثة مع مهمة Artemis I Moon – بغض النظر عن كلف – وحتى بدأ في بناء ملف مستودع إنزال عينات الصخور على المريخ تذكرنا بمشاهد من ستار تريك. وفي أوائل كانون الثاني (يناير) ، خلال الاجتماع 241 للجمعية الفلكية الأمريكية ، أعلنت ناسا عن خططها لمواصلة تأجيج إعادة تنشيط مرحب بها لبرنامج الفضاء الأمريكي.

ولكن من بين كل ما تم تقديمه ، فإن ما يبدو أنه جذب قدرًا كبيرًا من الاهتمام العام (بما في ذلك خاصتي) هو تحديث لما يسمى مرصد العوالم الصالحة للسكن.

ببساطة ، من المتوقع أن يحدق هذا التلسكوب في الكون ، ويكتشف مجموعة مذهلة من الأطوال الموجية للضوء في الفضاء السحيق وحتى يكون صالحًا للخدمة في الفضاء الخارجي ، حيث سيجلس في الواقع بجوار سابقه ، JWST.

الهدف النهائي لهذه الآلة؟ اكتشف كوكبًا به حياة غريبة في أسرع وقت ممكن.

تبدو مألوفة؟

منذ التسعينيات ، بفضل الابتكارات المذهلة مثل مسح ناسا للكواكب الخارجية العابرة، اكتشف العلماء عددًا مذهلاً من الكواكب الخارجية ، بما في ذلك توائم الأرض ، عوالم المياهو كرة رجبي غريبة الشكل، العوالم حيث تمطر الماس وحتى الأماكن التي حرفيا يذكرنا بالجحيم.

تعتبر حفنة من هؤلاء “صالحة للسكن” ، مما يعني أنه من المحتمل أن يكون لديهم دليل على ، على الأقل ، بقايا ميكروبية قديمة. الحياة كما نعرفها. لكننا لم نجد بعد عالمًا توجد فيه مثل هذه الحياة ، أو كانت موجودة في السابق.

مرصد ناسا للعوالم الصالحة للسكن ، والذي تتوقع الوكالة إطلاقه في الأربعينيات من القرن الماضي ، سيتم بناؤه خصيصًا للحصول على هذا اليقين من الحياة خارج الأرض.

كما قال مارك كلامبين ، مدير قسم الفيزياء الفلكية بالوكالة ، خلال قاعة بلدية ناسا في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية الأخير ، سيكون الهدف العلمي الأساسي لهذا المرصد هو “مسح النجوم القريبة بحثًا عن كواكب صالحة للسكن وتوصيفها كدليل على الحياة. . ”

الدافع وراء هذا المشروع هو تقرير يسمى مسح Astro2020 للعقد ، نُشر في نوفمبر 2021 من قبل مستشارين أمريكيين مع الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب.

باختصار ، شدد هذا التقرير على ثلاث “تحديات علمية رئيسية” ينبغي للإنسانية أن تبذل جهدها خلال العقد القادم. يتعلق اثنان بإيجاد أنواع جديدة من الفيزياء في الكون (فكر ، جسيمات وأشياء غريبة) وتحسين فهمنا لأصول وتطورات المجرات.

لكن التحدي الثالث – والأحد الذي تقوده المنظمة – هو تحديد عوالم صالحة للسكن شبيهة بالأرض في أنظمة كوكبية أخرى وتحديد ما إذا كانت الحياة موجودة في مكان آخر من الكون.

بمعنى آخر ، إنها الإجابة على السؤال: هل نحن وحدنا؟

“في العقد الماضي ، تم تقليل عدم اليقين في عدد الكواكب التي يمكن أن تكون صالحة للسكن بحجم الأرض بواسطة كبلر والبعثات الأخرى ، ومن المعروف الآن أن هذه الكواكب شائعة. يتيح لنا تحسين فهم تعقيدات الأغلفة الجوية للكواكب تحديد التحليل الطيفي القياسات اللازمة لتقييم بصمات الحياة “، قال تقرير 2021.

لذلك ، استجابة لتوصيات العقد ، أنشأت وكالة ناسا ما أسمته برنامج نضج تكنولوجيا المرصد العظيم ، أو GOMAP.

كما أفاد جيف فوست من SpaceNews ، قال Clampin إن المراحل الثلاث الأولى من GOMAP ، والتي تتعلق بالتنظيم وصنع السياسات ، قد اكتملت تقريبًا. وأوضح أن المرحلة الثانية ستتعمق أكثر في مهمة العوالم الصالحة للسكن.

“يمكننا تطوير مجموعة واسعة من المهام لمتابعة أهداف ذات رؤية ، مثل البحث عن الحياة على الكواكب التي تدور حول النجوم في جوار المجرة – وفي نفس الوقت استغلال ثراء الفيزياء الفلكية للقرن الحادي والعشرين من خلال أسطول متعدد الألوان” ، فيونا هاريسون ، قال رئيس قسم الفيزياء والرياضيات وعلم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، والرئيس المشارك للجنة التوجيهية ، في بيان الأكاديميات الوطنية حول تقرير عام 2021.

كما ذكرت سابقًا ، من المتوقع إطلاق مرصد العوالم الصالحة للسكن في وقت ما في أربعينيات القرن العشرينو ما لم تكن الوكالة قادرة على تقريب الموعد النهائي. وهو ما يمكن أن يحدث.

أفاد فوست أنه خلال جلسة مؤتمر 11 يناير في الجمعية الفلكية الأمريكية ، اقترح جيسون توملينسون ، عالم الفلك في معهد علوم تلسكوب الفضاء ، طرقًا لتغيير الميزانيات لتقديم موعد نهائي أسرع للمرصد. بشكل عام ، يمكن لهذه التعديلات أن تنقل مهمة HWO الأولى حتى عام 2035.

ولكن نظرًا لأن الإطلاق المحتمل لـ HWO يقع حتى الآن في المستقبل ، فإننا لا نعرف الكثير عما قد يبدو عليه.

إليكم ما نعرفه حتى الآن

في هذه المرحلة ، بناءً على ما طلبته الدراسة الاستقصائية العقدية لعام 2021 ، من المتوقع أن يكون HWO تلسكوبًا يبلغ طوله حوالي 6 أمتار (أو 20 قدمًا ، تقريبًا بحجم JWST) ويعمل في موجات الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء. الطيف الكهرومغناطيسي.

الأطوال الموجية المرئية هي تلك التي يمكننا رؤيتها بأعيننا ، والأشعة فوق البنفسجية هي تخصص هابل ، والأشعة تحت الحمراء هي مجال خبرة تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

كما أشار التقرير – الذي يعتمد بشكل خاص على أفكار مما يبدو أنه إصدار سابق من HWO يسمى كوكب خارج المجموعة الشمسية القابل للسكن التابع لناسا ، أو مرصد HabEx – إلى أن هذا المرصد سيكلف ما يقرب من 11 مليار دولار. هذا يزيد بحوالي مليار دولار عن تكلفة JWST.

وفيما يتعلق بالمكان الذي سيتمركز فيه مرصد العوالم الصالحة للسكن ، فقد يكون الجار الجديد لـ JWST – كما قال كلامبين ، سيتم إرساله إلى نقطة لاغرانج الثانية ، على وجه التحديد حيث يجلس الإنسان الزجاجي الحالي. نقطة لاغرانج الثانية ، أو L2 ، هي نقطة توازن جاذبية بين الأرض والشمس على بعد مليون ميل.

L2 مثالي جدًا للروبوتات المحمولة في الفضاء لأنها يمكن أن تثبتهم في مدار حول نجمنا الأصفر الساطع بينما تحميهم في نفس الوقت من إشعاع الشمس.

والمثير للإعجاب ، أن التحديث الرئيسي الذي سيضع HWO بعيدًا عن JWST هو حقيقة أن هذا المرصد المستقبلي سيكون على الأرجح “صالحًا للخدمة”. هذا يعني أن وكالة ناسا ستكون قادرة على خدمة التلسكوب آليًا وتحسينه حتى عندما يكون مغلقًا في الفضاء في L2 – مما يطيل عمره ويزينه بشكا من القوة كما لو أنه خرج مباشرة من لعبة فيديو.

ليس لدى JWST هذا الخيار. من الناحية النظرية ، إذا حدث شيء ما لـ JWST ، فلن يتمكن العلماء من إصلاحه تمامًا.

كان تلسكوب هابل الفضائي ، الذي يطفو بالقرب منا نظرًا لأنه حاليًا في مدار الأرض ، رمزًا لإمكانية خدمته – كان الجمهور مفتونًا بمشاهدة العلماء المناسبين وهم يتسلقون فوق “ النطاق ” ويعدلون مكوناته في الجو. هذا في الواقع جزء من كيفية حصولها على اسمها المحبوب: تلسكوب الشعب.

إذن ما الذي يمكن أن نتوقع أن يجده HWO؟ كما هو موضح في المسح العقدي ، نأمل أن يكون هذا المرصد المستقبلي قادرًا على اكتشاف ما يقرب من 25 كوكبًا خارجيًا محتملًا للحياة ، وهو حجم عينة يقول المؤلفون إنه سيوفر “قوة ضد حالات عدم اليقين في معدل حدوث عوالم بحجم الأرض ، وضد التقلبات المرتبطة بها. مع أنظمة معينة بالقرب من الأرض “.

لتلخيص ذلك ، يقول التقرير بشكل أساسي إن HWO يمكن أن يكون حلاً وسطًا بين HabEx ونسخة مصغرة من مفهوم Luvoir التابع لناسا ، أو تلسكوب الأشعة فوق البنفسجية البصري الكبير.

هذا الأخير له تاريخ إطلاق في منتصف عام 2030 ومن المتوقع أيضًا أن يكون صالحًا للخدمة ، لكنه أكبر بكثير من 6 أمتار.

فرضيتها أيضًا أكثر عمومية مما تبدو عليه HWO – “النطاق الواسع من قدرات Luvoir ، بما في ذلك نطاق الطول الموجي الواسع للأشعة فوق البنفسجية UV-NIR ، ستسمح لها بدراسة الظواهر التي لم يتم اكتشافها بعد والإجابة عليها بعد تحلم بأسئلة لا نعرف حتى الآن أن نطرحها “، تقول الوكالة في لمحة عامة عن مهمة Luvoir.

رغم ذلك ، مرة أخرى ، من غير المتوقع أن تلمس HWO السماء لمدة عقد آخر على الأقل أو نحو ذلك – أكثر إذا واجهت المهمة نفس العقبات التي واجهتها Artemis.

هذا لا يعني أن حقبة ناسا الجديدة لاستكشاف الفضاء ستتوقف بالطبع. في هذا العام وحده، لدينا الكثير لنتطلع إليه.