چرا کاوشگر خورشیدی ناسا از مهم‌ترین دستاوردهای بشر است؟

دست درازی بشر به تاج خورشید

کاوشگر خورشیدی "پارکر"(Parker) که امروز(12 اوت) روانه خورشید می‌شود، با ویژگی‌های منحصر به فرد و ماموریت ویژه‌ای که بر عهده دارد، به یکی از مهم‌ترین و شاید حتی مهم‌ترین ابزار اکتشاف بشر تبدیل شده است.

کد خبر: ۲۴۰۷۱۸

تاریخ: ۲۱ مرداد ۱۳۹۷ - ۱۲:۵۱

به گزارش ایران اکونومیست، کاوشگر خورشیدی "پارکر" (Parker) برای رسیدن به نقطه‌ای که تاکنون هیچ فضاپیمایی موفق به رسیدن به آن نشده است، دو ویژگی منحصر به فرد دارد که موجب شده علاقه‌مندان به نجوم، به اکتشافات راه‌گشای آن امید ببندند.

اول اینکه این کاوشگر سریع‌ترین ساخته دست بشر است که با سرعت 692 هزار کیلومتر بر ساعت(430 هزار مایل بر ساعت) به سمت خورشید می‌رود.

دوم اینکه پارکر دارای یک سپر حرارتی اسرارآمیز است که با وجود دمای 1377 درجه سانتی‌گرادی‌(2511 درجه فارنهایت) در اتمسفر خورشید، تمام وسایل داخلی این فضاپیما را در دمای 30 درجه سانتیگراد نگه می‌دارد!

تولد "پارکر"

سال 2009 خبر طراحی و ساخت این کاوشگر به دست آزمایشگاه فیزیک دانشگاه "جانز هاپکینز" (Johns Hopkins) اعلام شد و اواسط خرداد ماه سال گذشته بود که "سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا" (NASA)  اعلام کرد نخستین کاوشگر خورشیدی خود را روانه مدار خورشید خواهد کرد تا بخش‌هایی از رازهای سربه‌مهر این ستاره را کشف کند.

در ابتدا قرار بود "پارکر" سال 2015 به فضا پرتاب شود. تاریخ پرتاب سپس تا تابستان 2018 به تعویق افتاد و در نهایت 11 اوت به عنوان تاریخ نهایی پرتاب انتخاب شد که در آخرین لحظات به امروز(12 اوت) موکول شد.

نام‌گذاری "پارکر"

در حالی که کاوشگر جدید در ابتدا "Solar Probe Plus" نام گرفته بود، در نهایت با نام "کاوشگر خورشیدی پارکر")  Parker Solar Probe) و به افتخار "یوجین پارکر" (Eugene Parker) نام‌گذاری شد.

"یوجین پارکر" دانشمند آمریکایی در رشته فیزیک نجومی یا اخترفیزیک است که حدود 60 سال پیش، مقاله‌ای منتشر کرد و آن چه که معتقد بود ماده پرسرعت و مغناطیسم ساطع‌شده از خورشید است را توصیف کرد.

این اولین بار است که یک فضاپیمای ناسا به نام یک شخص زنده نام‌گذاری می‌شود.

ماموریت "پارکر"

پایگاه "اسپیس" در گزارش خود آورد: این کاوشگر به اندازه یک خودرو است که طی سفر 7 ساله خود، در مداری به دور خورشید قرار خواهد گرفت و 7 بار از کنار سیاره زهره عبور خواهد کرد، جایی که در آن، بادهای خورشیدی از سرعت‌ فروصوت (subsonic) به سرعت فراصوت (supersonic) می‌رسند.

این بادها یا طوفان‌های خورشیدی(Solar wind) جریانی از ذرات یونی (پلاسما) انرژی داری هستند که از طرف خورشید در تمام جهات به فضا ساطع می‌شوند.

همین بادهای خورشیدی هستند که در برخورد با سطوح فوقانی جو زمین باعث ایجاد شفق قطبی و حتی گاهی تداخل جریان‌های برق و سیستم‌های ارتباطاتی می‌شوند.

این ذرات بنیادی که به زمین برخورد می‌کنند، هم از خورشید و هم از بیرون از منظومه شمسی سرچشمه می‌گیرند. ذرات باردار، عمدتاً متشکل از پروتون، الکترون و ذرات آلفا(هسته هلیوم)، به صورت پیوسته به بیرون از خورشید جریان دارند.

در فاصله زمین از خورشید، سرعت این باد خورشیدی بین ۳۰۰ تا ۵۰۰ کیلومتر بر ثانیه است. ذرات با میدان مغناطیسی خورشید برهم‌کُنش می‌کنند. شدت میدان مغناطیسی خورشید در فاصله زمین، حدود یک هزارم میدان زمین است. ذراتی که از بیرون منظومه شمسی می‌آیند، پرتوهای کیهانی نام دارند.

بادهای خورشیدی، جریان‌های ذرات زیراتمی هستند که از خورشید می‌گریزند و با چنان نیرویی با سرعت فراصوت حرکت می‌کنند که می‌توانند میلیاردها کیلومتر سفر کرده و بر سیاره زمین و سایر اجرام منظومه شمسی تاثیر بگذارند. به طور مثال، در سال 2015، کاوشگر "ماون"(MAVEN) متعلق به ناسا دریافت این بادها به آرامی اتم به اتم جو مریخ را دچار فرسایش می‌کنند.

زمانی که این بادها روی مریخ جریان پیدا می‌کنند، میدان الکتریکی تولید می‌کنند که این میدان به نوبه خود یون‌های گازی را از جو فوقانی سیاره سرخ به فضا گسیل می‌کند. بادهای خورشیدی همچنین ممکن است با میدان مغناطیسی زمین برخورد کنند و گرچه بخش اعظم آن‌ها به داخل فضا برمی‌گردد، اما ذرات باردارشان می‌توانند وارد زمین شوند.

این ذرات سپس جو فوقانی کره خاکی را حرارت می‌بخشند و موجب بروز  توفان‌های ژئومغناطیسی و ایجاد شفق‌های قطبی درخشان می‌شوند و در سیگنال‌های "جی‌.پی‌.اس" مداخله می‌کنند.

منشا این بادها دهه‌هاست ذهن دانشمندان را به خود مشغول ساخته و نگاه دقیق‌تر به خورشید جهت بررسی آن‌ها نیازمند ارسال یک کاوشگر فضایی از میان جو خورشید و وارد شدن آن به دماهای تقریبا 1377 درجه سانتی‌گرادی است.

ناسا اعلام کرد: این هدف با وجود فناوری‌های جدید در حوزه مهندسی حرارتی ممکن شده است. این فناوری‌ها می‌توانند فضاپیما را در مقابل حرارات فوق‌العاده اتمسفر خورشید محافظت کنند و دمای محموله آن‌ را در دمای نزدیک دمای اتاق نگه دارند. این امر به یُمن صفحه کامپوزیت کربنی 114 میلی‌متری سپر حرارتی تعبیه شده روی بدنه کاوشگر امکان‌پذیر شده است.

این کاوشگر مجهز به چهار ابزار جهت تصویربرداری از این بادهای خورشیدی و همچنین بررسی میدان‌های مغناطیسی، پلاسما و ذرات پرانرژی است. دانشمندان امیدوارند با تجمیع این تصاویر، دانش بیشتری درباره چگونگی حرکت انرژی و حرارت از میان جو خورشید به دست آورند. آنها همچنین امیدوارند از این طریق به ماهیت آن‌چه بادهای خورشیدی را سرعت می‌بخشد، پی ببرند.

این امر می‌تواند سرنخ‌های حیاتی درباره ستاره‌های دیگر موجود در جهان، چگونگی گسترش حیات بر روی زمین، فضای خارج و همچنین چگونگی محافظت‌کردن از فناوری‌هایی مانند "جی. پی. اس" و ماهواره‌ها در مقابل قدرت تخریب بادهای خورشیدی در اختیار دانشمندان می‌گذارد.

تاثیر "پارکر" بر اکتشافات فضایی آینده

پایگاه انگجت می‌گوید: اگر ما بخواهیم در آینده به اعماق فضا راه پیدا کنیم، ابتدا باید بدانیم که بادهای خورشیدی چه تاثیری روی فضاپیماهای ما می‌گذارند.

علاوه براین، اگر ما می‌خواهیم درک بیشتری از ستاره‌ها پیدا کنیم، باید نگاه نزدیک‌تری به نزدیک‌ترین ستاره اطراف‌مان بیاندازیم.

در نهایت، مطالعه خورشید می‌تواند آغاز حیات را بر روی زمین روشن کند، چرا که منبع نور و گرما است که از فاکتورهای اصلی پیدایش حیات هستند.

سفر 1 میلیارد نفر به همراه "پارکر"!

ناسا سال گذشته طی اطلاعیه‌ای اعلام کرد که هرکس تمایل دارد نامش به همراه "پارکر" به خورشید سفر کند، اطلاعات خود را در سایت مخصوص این کاوشگر به ثبت برساند.

در نهایت 1.1 میلیارد نفر از سراسر دنیا ثبت‌نام کردند و اسامی آنها به همراه عکس‌هایی از پروفسور پارکر که اکنون استاد دانشگاه شیکاگو است و یک رونوشت از مقاله معروف وی که در سال 1958 منتشر شد، بر روی یک کارت حافظه که زیر آنتن کاوشگر تعبیه شده، به فضا پرتاب شد.

نزدیکی "پارکر" به خورشید

ناسا می‌گوید: کاوشگر خورشیدی "پارکر" از هر شئی دیگر ساخت انسان به خورشید نزدیکتر خواهد شد و پس از 7 بار دور زدن سیاره زهره به منظور بهره‌گیری از گرانش این سیاره برای کسب سرعت کافی برای دور زدن خورشید، به فاصله 6 میلیون کیلومتری سطح خورشید خواهد رسید.

این در حالی است که فاصله خورشید تا زمین بیش از 149 میلیون کیلومتر است. جالب‌تر اینکه فاصله سیاره زهره تا خورشید بیش از 108 میلیون کیلومتر و دمای سطح آن حدود 462 درجه سانتیگراد است.

همچنین جالب توجه است که فاصله نزدیکترین سیاره منظومه شمسی به خورشید، یعنی سیاره عطارد، بیش از 57 میلیون کیلومتر با دمای سطحی نیمه رو به خورشید آن 465 درجه سانتیگراد و دمای نیمه تاریک آن 148- درجه سانتیگراد است که این عظمت کار "پارکر" را نشان می‌دهد. گردش وضعی این سیاره، حدود دو ماه طول می‌کشد و از این رو، گرم شدن آن در روز و سرد شدنش در شب دیرپاست.

تجهیزات "پارکر"

سپر حرارتی فوق‌العاده "پارکر" که با ضخامت 114 میلیمتری از کامپوزیت کربنی ساخته شده است و 4 ابزار تصویربرداری از بادهای خورشیدی و همچنین بررسی میدان‌های مغناطیسی، پلاسما و ذرات پرانرژی را معرفی کردیم.

سپر حرارتی که حدود 73 کیلوگرم وزن دارد، در واقع یک ساختار بسیار سبک وزن محسوب می‌شود که از دو پنل و یک هسته فومی 4.5 اینچی که 97 درصد آن هوا است، ساخته شده است.

با توجه به این که کاوشگر خورشیدی پارکر با سرعت 692 هزار کیلومتر بر ساعت سفر می‌کند که طبق گفته ناسا به اندازه کافی سریع است تا شما را در یک ثانیه از فیلادلفیا به واشنگتن برساند، یک بدنه نازک برای رسیدن به مدار مقرر نیاز است.

اما این کاوشگر، تجهیزات مدرن و مبدعانه دیگری را نیز در خود جای داده است.

این فضاپیما همچنین دارای یک محفظه است که نمونه‌هایی از ذرات با انرژی بالا را جمع آوری می‌کند. "آنته دولبو"(Anette Dolbow) مدیر ارشد این پروژه، محفظه مورد نظر را مقاوم‌ترین ابزار کوچک این کاوشگر می‌نامد.

این فضاپیما همچنین یک سیستم خنک کننده دارد که مانند رادیاتور عمل می‌کند و 5 لیتر آب تحت فشار خواهد داشت. این سیستم به این دلیل که ترکیبی از آب و الکترونیک در آن وجود دارد همانند دیگر سیستم‌هایی که پیش از این در فضاپیما استفاده شده، نخواهد بود.

رازهای علمی قابل حل به دست "پارکر"

به نقل از پایگاه اسپیس؛ همینطور که پارکر در حال گردش در مدار خود است، ابزارهای آن برای حل 3 راز علمی اصلی درباره خورشید به کار گرفته می‌شوند؛

چرا جو خورشید داغ‌تر از سطح خورشید می‌شود؟
بادهای خورشیدی حاوی ذرات باردار که در فضا منتشر می‌شوند، چگونه متولد می‌شوند؟
چه چیزی موجب انفجارهای غول‌پیکری می‌شود که دانشمندان آن را "خروج جرم از تاج خورشیدی" می‌نامند؟

پاسخ این سوالات برای درک دانشمندان از چگونگی کارکرد ستاره‌های دیگر، بسیار مهم است.

"پارکر" همچنین باید به دانشمندان در درک و پیش‌بینی خطرات زندگی در نزدیکی یک ستاره کمک کند.

شمارش معکوس تا لمس خورشید

سرانجام پرتاب کاوشگر خورشیدی "پارکر" در صبح روز 12 اوت به وقت محلی، از پایگاه هوایی کیپ کاناورال در فلوریدای آمریکا برنامه‌ریزی شده است.

پارکر برای رسیدن به خورشید، نیاز دارد به سرعت از زمین جدا شود. از این رو، از موشک قدرتمند "دلتا IV" که پس از موشک "فالکون هوی" شرکت اسپیس‌ایکس، دومین موشک قدرتمند دنیا است، استفاده می‌کند.

هنگامی که این فضاپیما زمین را ترک کند، در یک مانور به منظور کمک گرفتن از جاذبه سیاره زهره (ونوس)، به دور آن خواهد چرخید که موجب کاهش سرعت پارکر و کنترل دقیق آن برای رسیدن به خورشید می‌شود. پس از 7 بار چرخش به دور این سیاره، شرایط لازم برای قرارگیری در مدار خورشید و سفر به تاج خورشیدی فراهم می‌شود.

پارکر در این ماموریت، 24 بار مدار را طی می‌کند که طی 7 سال انجام می‌شود و به تدریج فضاپیما به خورشید نزدیک و نزدیک‌تر می‌شود.

مقامات ناسا می‌گویند: در نهایت در نزدیکترین نقطه ممکن در سال 2025، کاوشگر خورشیدی "پارکر" به 6 میلیون کیلومتری سطح خورشید خواهد رسید که به حدی نزدیک است که در واقع در اتمسفر فوق‌العاده داغ خورشید به نام تاج خورشیدی (کرونا    (corona پرواز خواهد کرد