ماموریت غیرممکن به اورانوس؛ آیا ناسا می‌تواند به موقع با غول یخی منظومه شمسی ملاقات کند؟

سیاره اورانوس جهانی تنها است. تقریبا چهار دهه پیش، وقتی فضاپیمای وویجر ۲ از فاصله‌ی ۸۱٬۸۰۰ کیلومتری برفراز ابرهای اورانوس پرواز کرد، این غول یخی با بازدیدکننده‌ای زودگذر ملاقات کرد. وویجر ۲ پیش از آنکه رهسپار منطقه‌ی بیرونی منظومه شمسی شود، هزاران عکس از اورانوس گرفت و با آشکارکردن این دنیای مرموز، پرسش‌های فراوانی را مطرح کرد.

از آن زمان تاکنون، هیچ فضاپیمایی به هفتمین سیاره منظومه شمسی سفر نکرده است. فرانسیس نیمو، دانشمند سیاره‌شناس در دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز، به وب‌سایت ساینتیفیک امریکن می‌گوید: «منظومه اورانوس یکی از نقاط خالی بزرگی است که روی نقشه‌ی ما باقی مانده است.» بااین‌حال وضعیت ممکن است در آستانه‌ی تغییر باشد.

سال گذشته، آکادمی ملی علوم، مهندسی و پزشکی آمریکا، با انتشار بررسی ده‌سالانه‌ی نجوم از ناسا خواست تا ماموریت پرچمدار بزرگ‌مقیاس بعدی‌اش را به اورانوس بفرستد. به‌طور ویژه، این گزارش ماموریتی ۴٫۲ میلیارد دلاری را پیشنهاد داد که شامل استقرار فضاپیمایی به‌دور اورانوس برای مدت طولانی و کاوشگری برای فرورفتن در جو سیاره است.

هدف نهایی چنین ماموریتی، کمک به دانشمندان برای درک بهتر منشاء و روند تکامل منظومه شمسی خودمان و همچنین رایج‌ترین نوع سیاره‌ها در کهکشان راه شیری است. اما بزرگ‌ترین راز ممکن است درون بزرگ‌ترین قمرهای اورانوس نهفته باشد؛ اجرامی که مانند بسیاری از دیگر توده‌های یخی در منظومه شمسی بیرونی، احتمالا میزبان اقیانوس‌های زیرسطحی از آب مایع هستند.

با توجه به آنکه اورانوس اکنون در معرض توجه ناسا قرار دارد، دانشمندان سیاره‌شناس سرتاسر جهان، سال گذشته درباره‌ی جنبه‌های علمی ماموریت اورانوس و همچنین پرسش‌های حیاتی که پیش از ارسال ماموریت باید پاسخ داده شوند، به‌شدت بحث و تبادل‌نظر کردند. آن‌ها همچنان امیدوار اما عملگرا هستند. کنگره‌ی آمریکا هنوز بودجه‌ای به اورانوس اختصاص نداده و زمان درحال گذر است.

وقتی وویجر ۲ از کنار اورانوس گذر کرد، تیله‌ای واژگون‌شده به رنگ آبی شیری را آشکار کرد که شبیه هیچ سیاره‌ی دیگری در منظومه شمسی نبود. جو فوقانی این غول یخی سرد است؛ آن‌قدر سرد که مدل‌ها نمی‌توانند توضیح دهند چرا سیاره‌ی دورتر نپتون درواقع گرم‌تر از اورانوس است. حلقه‌های اسرارآمیز و عجیبی که اورانوس را احاطه کرده‌اند، به‌تازگی در تصویری جدید از تلسکوپ فضایی جیمز وب آشکار شدند. غول یخی دست‌کم ۲۷ قمر نیز در اطراف خود دارد که برخی از آن‌ها مانند نسخه‌های قمری هیولای فرانکشتاین، از انبوهی از مواد درهم‌وبرهم تشکیل شده‌اند. بااین‌حال عجیب‌تر از همه احتمالا این حقیقت است که اورانوس در مقطعی از تاریخش واژگون شد و چرخش خود به دور خورشید را از پهلو ادامه داد. نیمو می‌گوید: «واژگونی اورانوس باید مانند برخوردی که به شکل‌گیری ماه از زمین منجر شد، رویدادی بسیار خیره‌کننده بوده باشد.»

برای درک بهتر رویداد برخوردی اورانوس، دانشمندان می‌خواهند زیر ابرهای این سیاره را بررسی کنند. از آنجایی که این رویداد احتمالا به درون اورانوس ضربه زد، مدارگردی که از توانایی شناسایی نوسانات در میدان گرانشی سیاره برخوردار باشد، می‌تواند از هر نوع ناهنجاری درونی ایجادشده براثر درهم‌کوبیده‌شدن این غول نقشه‌برداری کند. علاوه‌براین، دانشمندان می‌خواهند بهتر درک کنند که آن برخورد باستانی چگونه ممکن است بر جو سیاره تاثیر گذاشته باشد.

جهانی که روی پهلوی خود خوابیده است، فصل‌هایی غیرعادی را تجربه می‌کند؛ به‌گونه‌ای که یک قطب آن زیر نور خورشید پخته، درحالی‌که قطب دیگر در تاریکی منجمد می‌شود. از آنجایی که اورانوس هر ۸۴ سال یک‌بار به دور خورشید می‌چرخد، این فصل‌ها دهه‌ها به‌طول می‌انجامند و جو را به‌گونه‌ای که دانشمندان هنوز نمی‌دانند، تحت‌تاثیر قرار می‌دهند. درنتیجه، مدارگرد ماموریت مشاهدات سرتاسری از سیاره انجام خواهد داد و کاوشگر با فرو رفتن در جو، اسرار اعماق زیر ابرها را آشکار خواهد کرد.

چنین مشاهدات دقیقی از اورانوس به دانشمندان کمک می‌کند تا نه‌تنها منشاء و تاریخچه این سیاره و نپتون، دیگر غول یخی همسایه‌ی آن، بلکه روند تکامل و بستر کیهانی منظومه شمسی را نیز درک کنند. هر دو جهان ممکن است در اوایل شکل‌گیری خود مهاجرت کرده باشند؛ اتفاقی که موقعیت آن‌‌ها به‌دور خورشید را تغییر داد و انبوهی از دنباله‌دارهای غنی از آب را به سمت زمین و دیگر سیاره‌های درونی روانه کرد. به‌طور گسترده‌تر، اورانوس و نپتون هردو ممکن است نماینده‌ی طبقه‌ای از سیاره‌هایی باشند که در سرتاسر کهکشان به فراوانی یافت می‌شوند. تقریبا ۵۰ درصد از جهان‌های فراخورشیدی شناخته‌شده، به اندازه‌ی غول‌های یخی ما هستند.

مدارگرد همچنین برای تصویربرداری از حلقه‌های کم‌نور سیاره که براساس برخی تخمین‌ها ظاهرا قوانین فیزیک را نقض می‌کنند، به طرف بیرون نگاه خواهد کرد. حلقه‌های اورانوس مانند حلقه‌های زحل از ذرات یخی بی‌شماری ساخته شده‌اند که می‌توانند به‌وسیله‌ی برهم‌کنش‌های گرانشی با سیاره و قمرهایش شکل داده شوند. اما حلقه‌های اورانوس بسیار نازک‌تر از سایر حلقه‌های سیاره‌ای شناخته‌شده هستند؛ به‌گونه‌ای که می‌توان آن‌ها را مثل حلقه‌ی بسکتبالی با شعاع ۵۰ هزار کیلومتر و حاشیه‌ی تنها ۱۰ کیلومتر درنظر گرفت.

درحالی‌که برخی دانشمندان از مدارگرد برای جستجوی قمرهای کوچک نگهدارنده‌ی حلقه‌ها بهره خواهند گرفت، دیگران قمرهای بزرگ‌تر سیاره را کنکاش خواهند کرد. کاتلین مانت، دانشمند سیاره‌شناس در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز می‌گوید: «وویجر تصاویری از سطوح قمرها ارائه کرد که با آنچه انتظار داشتیم، کاملا متفاوت بود.» شکستگی‌های عمیق، دشت‌های پرگودال و برآمدگی‌های متقاطع میراندا، نشان می‌دهد که این قمر مدت‌ها پیش متلاشی شد و سپس قطعاتش به‌طور ضعیف دوباره به یکدیگر چسبیدند.

ماهیت جورچین‌مانند میراندا به وجود پوسته‌ای ضعیف و درنتیجه نسبتا گرم اشاره دارد. درواقع این پوسته آنقدر گرم است که اگر بخواهید روی سطح قمر به دمای بالاتر از نقطه‌ی انجماد آب دست یابید، به حفاری چندان عمیق نیاز نخواهید داشت. درنتیجه این امکان وجود دارد که اقیانوس‌ها در داخل میراندا و سایر قمرهای به‌هم‌ریخته‌ی اورانوس پنهان شده باشند. برای تایید این احتمال هیجان‌انگیز، مدارگرد میدان‌های مغناطیسی قمرها را زیر نظر می‌گیرد تا دریابد آیا هیچ‌ کدام از آن‌ها درنتیجه‌ی حرکات داخلی آب مایع تغییر می‌کنند یا خیر. مدارگرد همچنین با هدف جستجوی فعالیت‌های زمین‌شناسی درحال وقوع، از کل سطح قمرها تصویربرداری خواهد کرد؛ اقدامی که وویجر ۲ در انجام آن ناکام ماند.

وقتی آن فضاپیمای تاریخ‌ساز در سال ۱۹۸۶ از کنار غول یخی گذر کرد، فقط نیمی از هر قمر را دید. در آن زمان، سیاره و قمرهای متعددش در انقلاب تابستانی جنوبی قرار داشتند؛ بدین معنا که قطب‌های جنوبی اجرام کاملا روشن و قطب‌های شمالی در تاریکی پنهان شده بودند. لی فلچر، دانشمند سیاره‌شناس در دانشگاه لستر انگلستان می‌گوید: «مناطقی در قمرهای اورانوس وجود دارد که هیچ چشمی (انسانی یا رباتیک) پیش‌تر قادر به دیدنشان نبوده است.»

به‌طور طبیعی، دانشمندان دوست دارند فضاپیمای کاوشگر اورانوس در دوران اعتدال به مقصد برسد؛ یعنی زمانی که خورشید کل سیاره و قمرهای آن را از قطب شمال تا قطب جنوب غرق در نور کرده است. این رویداد در سال ۲۰۵۰ به‌وقوع خواهد پیوست و هرچند ممکن است آینده‌ای بسیار دور به‌نظر آید، فضاپیما باید نسبتا زود زمین را ترک کند تا بتواند مسافت وسیع تا اورانوس را به‌موقع بپیماید. گزارش ده‌سالانه‌ی نجوم توصیه می‌کند که ماموریت اورانوس باید تا سال ۲۰۳۲ پرتاب شود. این زمان پرتاب به فضاپیما امکان می‌دهد تا از گرانش عظیم مشتری برای افزایش سرعت استفاده کند و خیلی زودتر از زمان اعتدال به اورانوس برسد تا بتواند چشم‌اندازی کامل از گذار فصلی دوره‌ای سیاره به‌دست آورد.

دستیابی به ضرب‌الاجل پرتاب ۲۰۳۲، به تلاشی عظیم نیاز دارد. اینکه آیا جامعه علمی می‌تواند در کمتر از یک دهه برای سفر به اورانوس آماده شود یا خیر، هنوز پرسشی بی‌پاسخ است. اگر نتوانیم به موقع آماده شویم، دانشمندان با خطر ازدست‌دادن فرصت کمیاب برای مشاهده‌ی کامل منظومه اورانوس مواجه خواهند شد. این خطر به‌ویژه از آنجا که فرصت بعدی تا سال ۲۰۹۱ فراهم نخواهد شد، نگران‌کننده است.

کیسی درایر، مدیر سیاست‌گذاری فضایی در انجمن سیاره‌شناسی می‌گوید: «هیچ مدارگرد اورانوسی‌ای روی قفسه‌ی فروشگاه وجود ندارد که بتوانید با کشیدن کارت اعتباری آن را بخرید و سرهم کنید. هرچند گزارش ده‌سالانه فضاپیمایی را توصیه می‌کند که به ماموریت بسیار موفق کاسینی ناسا که از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۷ منظومه زحل را کاوش کرد، شباهت داشته باشد، اورانوس سیاره‌ای متفاوت است. دانشمندان پیش از آنکه بتوانند چتر نجاتی با هدف کاهش سرعت ورود کاوشگر به جو سیاره و سپری حرارتی برای محافظت از آن طراحی کنند، به داده‌های تلسکوپی بهتری از جو فوقانی اورانوس نیاز دارند. آن‌ها همچنین باید به‌دنبال بقایای خطرناک موجود بین جو فوقانی و حلقه‌ها بگردند؛ مکانی که فضاپیما باید از آن عبور کند تا با موفقیت به مدار غول یخی وارد شود. درنتیجه، بسیاری از رصدخانه‌ها ازجمله تلسکوپ فضایی جیمز وب در چند سال آینده چشمان خود را به سمت اورانوس خواهند چرخاند.

بااین‌حال، درنهایت عامل سرنوشت‌ساز برای ماموریت اورانوس ناسا، نه مشاهدات تلسکوپی یا فناوری موشکی، بلکه بودجه خواهد بود. در درخواست بودجه‌ی اخیر ناسا که ماه گذشته منتشر شد، آژانس فضایی اعلام کرد که تا سال ۲۰۲۵ برای این ماموریت پولی درخواست نخواهد کرد و حتی پس از آن تاریخ، بودجه‌ی درخواستی به میزان کمی افزایش خواهد یافت. درایر می‌گوید با این وضعیت نمی‌توانیم پرتاب را در سال ۲۰۳۲ انجام دهیم.

بااین‌حال، جامعه‌ی علوم سیاره‌ای اطمینان دارد که آژانس فضایی درنهایت ماموریت اورانوس را صرفا بدین دلیل که دولت آمریکا به‌طور سنتی توصیه‌های گزارش‌های ده‌سالانه را مقدس می‌داند، پرتاب خواهد کرد. به‌عنوان مثال، گزارش قبلی توصیه کرده بود که جامعه‌ی علمی دو ماموریت پرچمدار را در اولویت قرار دهد؛ اول بازگرداندن نمونه‌ها از مریخ و دیگری کاوش اروپا، قمر یخی مشتری. هردوی این اولویت‌ها به ماموریت‌های واقعی تبدیل شده‌اند. بااین‌حال این‌گونه توصیه‌های ده‌سالانه‌ی تخطی‌ناپذیر مشکل‌ساز هستند. واحد ماموریت‌های سیاره‌ای ناسا با دو ماموریت پرچمدار کنونی که در صف وظایف جلوتر از اورانوس در دست کار هستند، زیر فشار مالی بسیار زیادی قرار دارد.

علاوه‌براین، مریخ و مشتری تنها مکان‌های موجود در صف نیستند. ناسا به‌زودی ماموریت‌هایی را به سمت زهره، تیتان قمر زحل و سیارکی دوردست پرتاب خواهد کرد و به نیروی کار خود بیش از حد فشار خواهد آورد. به‌عنوان مثال، ماموریت سایکی با هدف ملاقات با سیارکی به همین نام که قرار بود تابستان سال گذشته پرتاب شود، تا حدی به دلیل کمبود نیرو به تعویق افتاد. درحالی‌که فضاپیما آماده، موشک دردسترس و وضعیت جوی مساعد بود، کارمندان کافی برای آزمایش کامل نرم‌افزار فضاپیما در زمان کافی وجود نداشت.

بااین‌حال دانشمندان امیدوارند که به‌محض پرتاب ماموریت اروپا در سال ۲۰۲۴، مشکل نیروی کار و بودجه حل و توجه‌ها به اورانوس معطوف شود. درایر می‌گوید: «اینکه وضعیت هم‌اکنون تا حدی ناخوشایند است، بدین معنی نیست که شرایط تغییر نخواهد کرد.» درطول بسیاری از سال‌های دهه‌ی ۲۰۱۰، بودجه‌ی آژانس فضایی درحال کاهش بود و با وجود کمبود بودجه، ملاقات با اروپا به‌طور گسترده مانند رویایی دست‌نیافتنی به‌نظر می‌آمد. این وضعیت پابرجا بود تا آنکه طرفداران ماموریت یک قهرمان سیاسی کمیاب پیدا کردند: جان کالبرسن، نماینده‌ی جمهوری‌خواه مجلس نمایندگان آمریکا که به‌تنهایی صدها میلیون دلار به ماموریت اختصاص داد. اکنون «اروپا کلیپر» آماده و قرار است اکتبر سال آینده پرتاب شود.

زمان نشان خواهد داد که آیا غول‌های یخی نیز قهرمان خودشان را پیدا خواهند کرد یا خیر. درایر ماموریت اورانوس را تلاشی بسیار سخت و طاقت‌فرسا می‌داند. بااین‌حال می‌گوید: «ما پیش‌تر این کار را انجام داده‌ایم. نباید تصور کنیم که وقتی داده‌های ماموریت اورانوس را دریافت می‌کنیم، در قبرمان خوابیده‌ایم.»