موفقیت شگفت انگیز ناسا در نمونه برداری از یک سیارک - بازی های فکری

صنایع فضایی در سال های اخیر پیشرفت شگرفی را تجربه نموده و تازهترین پیروزیت در این بخش مربوط به فرود پیروز فضاپیمای ناسا روی یک سیارک در فاصله 322 میلیون کیلومتری زمین می گردد. ناسا به همراه مهندسان کمپانی شریک خود به نام لاکهید مارتین به چنین پیروزیتی دست پیدا نموده و این فضاپیما توانسته تنها برای 10 ثانیه سطح این سیارک را لمس کند.

انتظار می رود بازوی رباتیک این فضاپیما در همین زمان از سطح بنو نمونه برداری نموده باشد، با این ناسا هنوز نتوانسته چنین موضوعی را تایید کند و انتظار می رود تا چند روز دیگر پیروزیت OSIRIS-REx در جمع آوری نمونه از سطح این سیارک معین گردد. اگر چنین عملیاتی پیروز بوده باشد، در سال 2023 دانشمندان روی زمین به نمونه ای به بنو دست پیدا خواهند کرد.

ماموریت فضاپیمای OSIRIS-REx

نام این فضاپیما کوتاه شده عبارت های مبدا، تفسیر طیفی، شناسایی منابع و کاوشگر امن سنگ پوشه است و ماموریت آن از سال 2004 در جریان است. تقریبا 18 دقیقه پس از فرود این فضاپیما روی سیارک بنو، سیگنال مربوط به آن به زمین رسید و اعضای کنترل ماموریت چنین پیروزیتی را جشن گرفتند.

محقق اصلی این ماموریت، دانته لائورتا در پخش زنده ناسا برای این ماموریت خاطرنشان کرد:

نمی توانم چنین پیروزیتی را باور کنم. فضاپیما توانست تمام کار هایی که قرار بود را انجام دهد.

هدف اصلی این فضاپیما، جمع آوری نمونه ای به وزن 60 گرم است که برای درک بهتر می توان آن را با یک بسته چیپس کوچک مقایسه کرد. تا چند روز دیگر از جمع آوری این نمونه به وسیله OSIRIS-REx آگاه خواهیم شد.

این فضاپیما از دسامبر 2018 در حال چرخش در اطراف بنو بوده و میخواهد مارس 2021 این سیارک را همراه با نمونه ترک کند. در نهایت اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، این فضاپیما در تاریخ 2 مهر 1402 به زمین می رسد.

تحقیقات پیرامون این ماموریت می تواند برای یک قرن آینده از اهمیت بالایی برخوردار باشد، چرا که بنو مسیری را طی می نماید که خطر برخورد آن با زمین وجود دارد. لائورتا ماه گذشته میلادی گفته بود:

بنو یکی از خطرناکترین سیارک ها محسوب می گردد که شانس برخورد آن با زمین در قرن بیست و دوم وجود دارد. بخشی از تحقیقات ما مربوط به درک مسیر مداری، اصلاح احتمال ضربه و مستندسازی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن است تا نسل های آینده بتوانند در صورت لزوم یک ماموریت برای کاهش اثر آن توسعه دهند.

اهمیت جمع آوری نمونه از سیارک

در حالی که احتمال برخورد این سیارک به زمین اهمیت بالایی دارد، این موضوع تنها علت ناسا برای انجام چنین ماموریتی نیست. با افزایش ماموریت های فضایی و بعلاوه طی کردن مسافت های طولانی، شاید بتوان در سیارک ها برای جمع آوری منابع مانند آب که می تواند به اکسیژن و هیدروژن برای سوخت جت تبدیل گردد، فرود آمد. اطلاعاتی که ناسا از بنو جمع آوری می نماید، شاید بتواند به کوشش های آینده برای استخراج سیارک ها یاری کند.

در کنار این موارد، باید به قدمت فوق العاده بالای سیارک ها نیز اشاره نمود. آن ها از زمان پیدایش منظومه شمسی یعنی نزدیک به 4.5 میلیارد سال پیش وجود دارند. مواد به جای مانده که باعث شکل گیری سیاره ها مانند عطارد، زهره، مریخ و زمین شده اند، پس از گذر زمان به سیارک ها تبدیل شده اند که در طی این سال ها شکل اصلی خود را تقریبا حفظ نموده اند.

بعضی دانشمندان به این موضوع اشاره می نمایند که سیارک ها مواد اصلی برای حیات را در اختیار زمین قرار داده اند. این احتمال وجود دارد که محققان روی بنو این نشانه ها را پیدا نمایند تا نحوه پیدایش زندگی روی سیاره ما معین گردد.

در صورتی که این ماموریت با پیروزیت انجام گردد، یکی از اولین ها خواهد بود. فضاپیمای هایابوسا 2 ژاپن در ماه دسامبر نمونه های سیارکی را به زمین برمی گرداند، با این حال وزن آن بسیار کمتر از ماموریت ناسا است. لائورتا اعلام نموده:

تمام این کار ها برای شناخت ریشه های ما و بعلاوه پاسخ به تعدادی از اساسی ترین سوالات صورت می گیرد: ما از کجا آمده ایم و آیا در هستی تنها هستیم؟

نحوه فرود فضاپیمای OSIRIS-REx

اطلاعات اولیه ارسال شده به وسیله فضاپیمای OSIRIS-REx یک مشکل را معین کرد: سطح بنو مقاوم تر از چیزی است که ناسا تصور می کرد. فرود یک فضاپیما روی تخت سنگ ها خطرات مخصوص به خود را دارد و می تواند منجر به واژگونی آن نیز گردد.

برای کاهش این خطرات، تیم این ماموریت تصمیم گرفت نقطه فرود بسیار کوچکتری را در مقایسه با برنامه های اولیه انتخاب کند. راه گریز این فضاپیما تنها برابر 8 متر بود در حالی که در ابتدا این راه گریز 50 متر درنظر گرفته شده بود. این موضوع باعث شد که این فضاپیما که میزان ای برابر 15 ون دارد، در فضایی مشابه با 6 جای پارک فرود بیاید.

منطقه فرود به نام Nightingale نسبت به بخش های دیگر تقریبا نرم تر بود و به وسیله سنگ پوشه پوشیده شده است. این ماده ای محسوب می گردد که OSIRIS-REx می خواهد از آن نمونه برداری کند. این فضاپیما به آرامی تا ارتفاع 1 کیلومتری پایین آمد و روی یک تخته سنگ دو قسمتی که کنترل نماینده های ماموریت آن را کوه رستاخیز می نامند، مانور داد. OSIRIS-REx دوبار این فرود را تمرین نموده بود و تقریبا تمام اقدامات غیر از دو دقیقه پایانی قابل پیش بینی بود.

ادامه فرود این فضاپیما به این صورت بود: پیشرانه آغاز به کار کرد، آن را در ارتفاع یک کیلومتری سطح بنو قرار داد و سپس این کاوشگر بازوی جمع آوری نمونه خود را مستقر کرد و دوربین ناوبری خود را به سمت سطح سیارک نشانه گرفت. پس از 3.5 ساعت و تقریبا در ارتفاع 125 متری سطح بنو، پیشرانه OSIRIS-REx دوباره آغاز به فعالیت کرد تا آن را به محل فرود نزدیک کند.

پس از گذشت نزدیک به 10 دقیقه و کاهش تقریبا 80 متری ارتفاع، پیشرانه ها دوباره آغاز به فعالیت کردند تا فضاپیما در نقطه دقیق فرود قرار بگیرد. در صورتی که این دستگاه در نقطه فرود خود سنگ های خطرناک را شناسایی می کرد، نزدیک به 5 متر از سطح دور می شد، با این حال به نظر می رسد کل ماموریت طبق پیش بینی اجرا شده است.

ظاهرا زمانی که این فضاپیما بازوی خود را باز نموده، توانسته سطح بنو را لمس کند. در صورتی که هیچ مسئله ای ایجاد نشده باشد، OSIRIS-REx مقداری گاز نیتروژن از محفظه خود برای جابه جایی سنگ پوشه زیر خود منتشر نموده است. در این آشفتگی، احتمالا مقداری از مواد در انتهای بازوی آن جمع آوری شده اند. مدت زمان کوتاهی پس از لمس سطح، پیشرانه این فضاپیما دوباره آغاز به فعالیت نموده و از سطح بنو دور شده است.

قدم های بعدی

پس از بازگشت این فضاپیما به مدار بنو، چندین روز طول می کشد تا کنترل نماینده های ماموریت نمونه جمع آوری شده را تجزیه و تحلیل نمایند. در صورتی که نمونه برداشت شده از سنگ و گرد و غبار بنو کافی باشد، به این فضاپیما دستور داده می گردد که نمونه را برای برگشت به زمین در یک محفظه ذخیره و نگهداری کند.

اگر وزن نمونه برداشت شده کمتر از 60 گرم باشد، تمام این فرایند یکبار دیگر در ماه ژانویه تکرار می گردد، البته این بار در یک محل دیگر فرود خواهد آمد که یک سایت پشتیبان محسوب می گردد.

مدیر این پروژه، مایک مورو ماه گذشته میلادی گفته بود:

محتمل ترین نتیجه این است که ما در 29 مهر ما سطح سیارک را لمس می کنیم و با نمونه بزرگی از آن جدا می شویم که بیش از حداقل احتیاج ما خواهد بود. با این حال بنو مشکلاتی برای ما ایجاد نموده است.

فضاپیمای OSIRIS-REx برای برهم زدن گرد و غبار با خود سه بطری حاوی نیتروژن حمل نموده، بنابراین تا سه بار می تواند کوشش کند و نمونه مناسب از روی این سیارک جمع آوری کند.

نحوه ارسال نمونه ها به زمین

زمانی که این فضاپیما سال 2023 به زمین برسد، کپسول حاوی نمونه را به درون جو زمین پرتاب می نماید و سپس این کپسول به همراه چتر نجات در صحرای یوتا فرود می آید که ناسا آن را برمی دارد. لائورتا در این زمینه اعلام نموده:

این احتمال وجود دارد که سپتامبر تبدیل به کریسمس گردد و این نمونه ها از سیارک بنو برترین هدیه ای باشند که می گیریم. برای چنین هدیه ای تقریبا 20 سال رویاپردازی نموده ام.

این نمونه 60 گرمی در اختیار دانشمندان قرار می گیرد تا روی آن آزمایش های مختلفی انجام دهند، البته ناسا بخشی از سنگ پوشه را برای پژوهش های آینده نگه می دارد. این احتمال وجود دارد که دانشمندان در آینده به سوالاتی برسند که ما هم اکنون حتی به آن ها فکر هم نمی کنیم و علاوه بر این، شاید نسل آینده به تکنیک های تازه برای آنالیز این نمونه ها دست پیدا کند.

پ