برنامه ناسا برای فرستادن فضاپیما به قمر یخزده مشتری
فضاپیمای Europa Clipper در سال ۲۰۲۳ به فضا پرتاب خواهد شد و سفر طولانی خود به سیستم مداری مشتری را آغاز خواهد کرد تا پس از نزدیک به ۴۰ بار عبور نزدیک، به قمر یخ‌زده‌ی مرموز آن برسد. زمانی‌که فضاپیما به مقصد خود برسد، شروع به جمع‌آوری اطلاعات حیاتی درمورد ویژگی‌های زمین‌شناختی، ترکیبات شیمیایی و اقیانوس‌های پنهان آن خواهد کرد. اما قبل از اینکه دانشمندان شروع به ساخت فضاپیما کنند، باید به چند موضوع نهایی رسیدگی کنند.
روبرت پاپالاردو، دانشمند سیاره‌شناس ناسا در آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) و مسئول علمی این مأموریت می‌گوید:
ما به‌خوبی اروپا را نمی‌شناسیم...رازهای اساسی وجود دارد که ما باید آن‌ها را بفهیم. فضاپیمای Europa Clipper موارد زیادی به ما درمورد نحوه‌ی کار قمرهای یخزده خواهد آموخت...قمرهای یخزده احتمالا رایج‌ترین زیست‌گاه‌های قابل‌سکونت در کیهان هستند، بنابراین این مأموریت برای ما هیجان‌انگیز است.
در سطح این قمر یخ‌زده‌ی مشتری ممکن است حیاتی وجود نداشته باشد. درواقع ما شاید بتوانیم حیات را در داخل اقیانوس‌های پنهان اروپا پیدا کنیم، جایی که اثر گرانشی سیارات مجاور باعث می‌شود آب در حالت مایع باقی بماند. تمامی حیاتی که ما می‌شناسیم به آب نیاز دارد. علاوه‌بر این، فعالیت‌های زمین‌شناختی در کف دریا می‌تواند مواد شیمیایی لازم برای تغذیه‌ی میکروارگانیسم‌ها را فراهم کند. از طرف دیگر یخ موجود در سطح اقیانوس‌ها مانع رسیدن تشعشعات خطرناک به داخل آب می‌شود، تشعشعاتی که سطح اروپا را به‌صورت مستمر بمباران می‌کند. بنابراین با اینکه موارد زیادی وجود دارد که باید در مورد اروپا بدانیم، درک قابلیت سکونت، یا فقدان آن، یکی از اهداف اصلی مأموریت است. پاپالاردو در این مورد می‌گوید:
مردم به این موضوع اهمیت می‌دهند، مردم می‌خواهند در مورد این دنیای عجیب که ممکن است بستر حیات فرازمینی باشد بیشتر بدانند. یکی از دلایل مهم ما برای انجام مأموریت همین است.
فضایپیما حامل ۹ سری دستگاه خواهد بود تا پرده از رازهای اروپا بردارد و مهم‌تر از همه به ارزیابی میزان قابلیت‌سکونت آن بپردازد. Europa Clipper هنگام بازدید خود از اروپا به ۲۵ کیلومتری سطح آن خواهد رسید. همین فاصله برای دانشمندان کافی است تا به اهداف علمی خود از این مأموریت دست یابند. کریستین ریچی، یکی از دانشمندان مأموریت می‌گوید:
ما تصاویر شگفت‌انگیزی دریافت خواهیم کرد.
پوسته‌ی یخی اروپا نیز رازهای زیادی دارد، یکی از آن‌ها میزان ضخامت یخ است. مهم‌ترین ویژگی سطحی اروپا رگه‌ها هستند. دانشمندان مطمئن نیستند که این رگه‌ها چگونه به وجود آمده‌اند. شکاف‌های موجود در پوسته‌ی یخ می‌تواند باعث فوران آب دریا به فضای بیرون شود، چیزی که در قمر یخ‌زده‌ی معروف زحل یعنی انسلادوس نیز مشاهده می‌شود.
همچنین به‌نظر می‌رسد یک فرایند باعث جابه‌جایی پوسته‌های یخی در سطح اروپا می‌شود؛ اما آن فرآیندی که باعث این جابه‌جایی می‌شود هنوز به‌صورت یک راز باقی مانده است. دیوید سنسک، دستیار پاپالاردو در این مأموریت می‌گوید:
از دیدگاه زمین‌شناختی چیزهای زیادی است که ما در مورد اروپا نمی‌دانیم و فقط می‌توانیم حدس‌هایی بزنیم.
برای بررسی این رازها، مدیران این مأموریت، فضاپیما و دستگاه‌های آن را براساس تاکتیک‌های توسعه‌داده‌شده در مأموریت‌های قبلی خواهند ساخت. همانند فضاپیمای جونو، Europa Clipper نیز به انرژی خورشیدی برای فعالیت در سیستم مداری سرد مشتری وابسته خواهد بود و همانند فضاپیمای کاسینی، Europa Clipper نیز می‌تواند در درون ابرها پرواز کند.
اما این مأموریت چالش‌های جدیدی را نیز دارد، چالش‌هایی مانند انتخاب مسیری که فضاپیما باید در اطراف مشتری پرواز کند. این مرحله از مأموریت برنامه‌ریزی مسیر پروازی نام دارد، چیزی که سنسک آن را به شوخی جادوی سیاه نامیده است. باید گفت فضاپیما مستقیما به دور اروپا گردش نخواهد کرد، چون در این صورت در معرض میزان زیادی از تشعشعات قرار خواهد گرفت. اما این محدودیت مزایایی را نیز به همراه دارد. برای مثال دانشمندان می‌توانند به دیگر قمرهای مشتری نیز نگاهی بیاندازند. ریچی می‌گوید در زمان مأموریت، قمر آیو نیز آنجا خواهد بود. پس چرا نباید به آن نگاهی بیاندازیم؟
برنامه‌ریزی مسیر پروازی شامل محاسبات ریاضی پیچیده‌ای است و تصمیم نهایی در مورد مسیر پروازی به این بستگی دارد که دانشمندان در حین عبور فضاپیما از فراز اروپا دقیقا به‌دنبال چه چیز خواهند بود. به همین دلیل است که تیم طراحی‌کننده‌ی مسیر پروازی گزینه‌های مختلفی را پیش روی تیم‌هایی که روی دستگاه‌های مختلف فضاپیما کار می‌کنند، قرار می‌دهند تا آن‌ها بهترین گزینه را برای اهداف علمی خود تعیین کنند تا درنهایت یک ارزیابی کلی از کارآمدترین مسیر به دست آید.
اما طراحی مسیر پروازی فضاپیما در سیستم مداری مشتری جدا از مسیر پرواز آن از ازمین به مشتری است. این مورد آخر به انتخاب ناسا در مورد وسیله‌ی پروازی مأموریت بستگی دارد. فضاپیمای Clipper یا سوار بر سیستم پرواز فضایی خود ناسا خواهد شد تا سفر سه ساله‌ی خود به مشتری را شروع کند یا اینکه با سیستم فالکون هوی شرکت SpaceX در مدت زمان طولانی‌تر یعنی ۵ سال به مقصد خود خواهد رسید.
درحالی‌که ناسا هنوز درمورد وسیله‌ی پرواز تصمیمی نگرفته است، اعضای تیم روی چالش‌های پیش‌روی خود تمرکز کرده‌اند. آن‌ها باید به بررسی تک‌تک تجهیزات فضاپیما و نحوه‌ی تعامل و هماهنگی آن‌ها بپردازند. پس از پرداختن به این موضوع، مأموریت وارد مرحله‌‌ای که طراحان آن را فاز C می‌نامند، خواهد شد. در این فاز بودجه‌ی مأموریت تعیین می‌شود و ساخت فضاپیمای واقعی شروع می‌شود. ریچی می‌گوید:
اینجاست که بازی شروع می‌شود.
دراین‌میان یکی از خطرات اصلی تهدید‌کننده‌ی مأموریت این است که ساخت یکی از قسمت‌های فضاپیما بیشتر از دیگر قسمت‌ها پیشرفت کند و در نتیجه مهندسان درکنار هم قرار دادن قطعات به مشکل بربخورند. ریچی در این مورد می‌گوید:
برای هر تیمی این موضوع نگران‌کننده است، اما من فکر می‌کنم تیم ما به‌خوبی از عهده‌ی کار در خواهد آمد و همه‌ی ما مشتاقیم ساخت فضاپیما را شروع کنیم. این کار درواقع مانند نسخه‌ی پیچیده‌تر بازی خانه‌سازی است. مانند بازی ما باید مطمئن شویم که ساخت یک قسمت از فضاپیما از قسمت‌های دیگر خیلی جلو نزند.
پاپالاردو، کسی که از همان روزهای آغازین درگیر این مأموریت بود، به یاد می‌آورد که چگونه برای جلب حمایت از پروژه در راهروهای ناسا در حال تقلا بود. برای پپالاردو تمامی این جریان مانند یک تندباد است. او می‌گوید:
واقعا شگفت‌انگیز است که کارها این طور سریع پیش می‌رود. ما باید سریع کار کنیم تا فضاپیما را به پرتاب که زودترین تاریخ آن سال ۲۰۲۳ خواهد بود برسانیم. گاهی وقت‌ها می‌ایستم و به این رود خروشان و سریع نگاه می‌کنم، رودی که ما را سریع به جلو می‌برد. ما کارهای زیادی داریم که انجام دهیم.
نظرات