ناسا الى بلوتو ومهمة جديدة عند حافة النظام الشمسي

في الوقت الحالي، فإنَّ نيو هورايزونز هي المركبة الفضائية الوحيدة التي تتجه نحو حافة نظامنا الشمسي، وهناك مستقبلان محتملان أمامها، الأول هو أن تُجري دراسةً متعددة التخصصات على المنطقة الخارجية من النظام الشمسي، وهي دراسةٌ لن تتكرر في السنوات القادمة...

بقلم: جوناثان أوكالاجان

تصور فني تخيلي لمركبة «نيو هورايزونز» في أثناء مرورها المخطط له بالقرب من كوكب بلوتو وقمره شارون، حين ستعمل الكاميرات المصغرة بالمركبة، وأجهزة دراسة الموجات الراديوية، ومطيافا الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، وأدوات دراسة بلازما الفضاء، على توصيف الجيولوجيا والجيومورفولوجيا الخاصة بكلٍّ من الكوكب وقمره بالكامل، وعلى رسم خرائط لتركيب سطحيهما، ودرجات الحرارة عليهما، وعلى فحص الغلاف الجوي لبلوتو بالتفصيل.

من بين جميع المركبات الفضائية التي حاولت مغادرة نظامنا الشمسي، لم تُفلح في ذلك إلا اثنتان فقط؛ ففي عامي 2012 و2019 على الترتيب، تمكنت مركبتا الفضاء «فوياجر 1» Voyager 1 و«فوياجر 2» Voyager 2، التابعتان لوكالة الفضاء الأمريكية «ناسا»، من تجاوز حد الغلاف الشمسي، الذي ينتهي عنده مجال تأثير الشمس، ويبدأ الوسط بين النجمي، وقد بعثت إلينا كلتا المركبتين بكنوزٍ ثمينة من هذا الموقع البعيد، فيما يُعد المغامرة الأولى للبشرية في تلك المنطقة الشاسعة الواقعة خارج نظامنا الشمسي، لكن هناك مركبةً أخرى انطلقت في إثرهما، وهي مركبةٌ أكثر تطورًا، مزودة بأدوات مُحسَّنة، وأجهزة بصرية أحدث، إضافةً إلى وسائل لجمع العينات من الوسط بين النجمي نفسه، وهي مركبة «نيو هورايزونز» New Horizons، انطلقت تلك المركبة من الأرض عام 2006 في بعثةٍ لزيارة كوكب بلوتو، ووصلت إليه عام 2015، لتكشف تفاصيل مدهشة خلال الفترة الوجيزة التي حلَّقت فيها بالقرب منه، ومنذ ذلك الحين، واصلت المركبة رحلتها نحو الحدود بين النجمية، وقد بدأت الآن بعثتها الثانية الأطول، ومن المقرر أن تستيقظ قريبًا من سُباتها العميق، لتتيح الكثير من فرص الاستكشاف العلمي الجديدة في المنطقة الخارجية من النظام الشمسي، وعن ذلك تقول أليس بومان، مديرة عمليات بعثة «نيو هورايزونز» في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز (JHUAPL) بولاية ماريلاند الأمريكية: "الوصول إلى حيث توجد مركبتنا حاليًّا يستغرق وقتًا طويلًا، ووجود مركبة فضائية في ذلك الجزء من النظام الشمسي سيفيد المجتمع العلمي بشدة، فهناك أغراض فريدة كثيرة للغاية يمكن لمركبة على هذا البعد أن تحققها، ونحن نرغب بالتأكيد في استغلال ذلك".

وبالنسبة لمركبة «نيو هورايزونز»، فهذه "الأغراض الفريدة" تتضمن إجراء دراساتٍ غير مسبوقة على كوكبي أورانوس ونبتون، وجمع عيناتٍ من الغبار الموجود في المنطقة، ودراسة ضوء الخلفية الكونية، وغير ذلك الكثير، ووفق آلان ستيرن، المسؤول عن البعثة في معهد ساوثويست للأبحاث (SwRI) بولاية تكساس، فإنَّ هذه المهمات معًا ستمثل مرحلةً جديدةً من بعثة المركبة، مرحلة "فريدة حقًّا، وتجمع بين العديد من التخصصات"، وقد شهد شهر أكتوبر الماضي البداية الرسمية لهذه المرحلة الثانية الطويلة، التي ستستمر عامين، لكنَّ وتيرتها ستتسارع في العام الحالي 2023، حين تستفيق المركبة من سباتها، وتبدأ برنامجها العلمي بالفعل، وأضاف ستيرن معلقًا على تلك المهمات: "كانت لدينا أفكار جيدة كثيرة لدراسات في مجالات الفيزياء الفلكية والفيزياء الشمسية وعلوم الكواكب، واخترنا أفضلها"، كما أنَّ هناك احتمالًا مثيرًا أن تتمكن المركبة من زيارة جرمٍ آخر في حزام كايبر، منطقة الكويكبات والأجسام الجليدية التي تقع خلف نبتون، والتي زارت المركبة جرمًا فيها بالفعل في عام 2019 بعد مرورها على بلوتو، وهو جرم «أروكوث» Arrokoth، لكن حتى من دون هذا الاحتمال، كانت لدى ناسا أسبابٌ كافية بالفعل لتمديد بعثة المركبة، وأوضحت ذلك بيكي مكولي رينش، العالِمة في برنامج «نيو هواريزونز» بالمقر الرئيسي لوكالة ناسا في العاصمة الأمريكية واشنطن، قائلةً: "إنَّ نيو هورايزونز توجد في موقع مميز للغاية بالنظام الشمسي، وعلى متنها مجموعة رائعة من المعدات الفعالة، وبإمكانها أن تزودنا بمعلوماتٍ قيمة عن الغلاف الشمسي والرياح الشمسية، وبأرصادٍ فلكية عن إشعاع الخلفية الكوني، وببياناتٍ ثمينة عن أورانوس ونبتون، يمكن ربطها بما لدينا من معرفة عن الكواكب الجليدية العملاقة".

منذ الأول من يونيو، دخلت المركبة في حالة سُبات، إذ أُوقِفَت أنظمتها الأساسية لحفظ الطاقة، بينما راحت تتحرك بسرعة دوران بسيطة تبلغ خمس دورات في الدقيقة، لتبقى في مسارها دون أن تستنفد الوقود، أما بالنسبة للبطارية النووية للمركبة، فقد خُفِضَت قدرتها على إنتاج الطاقة، والتي كانت تبلغ 240 واط في التصميم الأصلي، لتنتج الآن 200 واط تقريبًا، أيضًا لم يتبق بالمركبة سوى 11 كيلوجرامًا من وقود الهيدرازين، من أصل 78 كيلوجرامًا كانت على متنها حين انطلقت، ما يبلغ "ثُمن الخزان" في الوقت الحالي، وفق ستيرن، وهذا يُصعِّب أي عمليات ستنفذها المركبة، وتوضح بومان ذلك قائلةً: "الأمر يزداد صعوبة، ينبغي أن نختار الأنشطة التي نؤديها بحكمة"، إلا أنَّ هذه الكمية من الطاقة والوقود كافية للغاية كي تستمر عمليات المركبة مدةً طويلة في المستقبل، ربما حتى الأربعينيات أو الخمسينيات من القرن الحالي، وحينها ستكون المركبة قد عبرت الحدود ووصلت إلى الفضاء بين النجمي، وهي تبعد في الوقت الراهن نحو 55 وحدة فلكية عن الشمس، أي أكبر من المسافة بين الأرض والشمس بحوالي 55 مرة، وتبعد بذلك عن حدود الفضاء بين النجمي بنحو 65 وحدة فلكية، وتتحرك باتجاهه بسرعة تقدر بنحو "ثلاث وحدات فلكية في العام"، وفق ما أوضح ستيرن.

وفي الأول من مارس من العام الجاري، ستفيق المركبة من وضع السبات، وتُشغل أنظمتها لتبدأ فعليًّا بعثتها الجديدة الممتدة (جدير بالذكر أن بعض الأجهزة كانت تجمع البيانات بالفعل بينما كانت بقية المركبة في حالة السبات)، وفي شهر أبريل، ستتوقف المركبة عن الدوران، مما سيتيح لها التقاط صور لكوكب أورانوس، وستصور كلًّا من أورانوس ونبتون مجددًا في خريف عام 2023، ثم ستلتقط صورًا أخرى لأورانوس في ربيع 2024، هذا سيتيح لعلماء الفلك تتبُّع حركة السحب في أثناء دوران الكوكبين، وذلك لفهم المزيد عن توازن الطاقة فيهما حين تشرق الشمس عليهما، لا سيما في خريف 2023، حين ترصدهما «نيو هورايزونز» وهي في مستوى دورانهما، بينما يتمكن تلسكوب هابل وغيره من التلسكوبات الأرضية من رصد جانبيهما القريبين من الأرض في الوقت نفسه.

وعلى الرغم من أنَّ الكوكبين لن يظهرا للمركبة إلا كنقطتين من الضوء، فمن المفترض بها أن تستطيع رصد التغيرات في سطوعهما بما يتوافق مع أرصاد تلسكوب هابل، وعن هذا يقول ويل جراندي، عالِم الكواكب في مرصد لويل بولاية أريزونا، والباحث المشارك في البعثة: "ليس بالضرورة أن تتم عمليتا الرصد في الوقت نفسه، لكنَّنا سنحاول التوفيق بين توقيت رصد تلسكوب هابل للكوكبين وأفضل توقيت يمكن لمركبة نيو هواريزونز أن ترصدهما فيه"، ودراسات كهذه قد تكون مفيدةً بدورها في دراسة الكواكب الخارجية بالأنظمة الشمسية الأخرى، فقد لاحظنا حتى الآن أنَّ الكواكب الجليدية العملاقة مثل أورانوس ونبتون يشيع وجودها نسبيًّا في الكون، ومن خلال فهم ما تستطيع المركبة رؤيته في عمليات رصدها المحدودة لهذين الكوكبين مقارنةً بتلسكوب هابل، يمكن لعلماء الفلك أن يستنبطوا بعض المعلومات، ليفهموا أيضًا ما نراه عن بُعد من الكواكب الخارجية المشابهة لهما، ووفق جراندي فإنَّ ذلك "سيجعل الباحثين يدققون في البيانات، لاستكشاف ما يمكنهم معرفته من مثل هذه الأرصاد".

جديرٌ بالذكر أنَّ المركبة -من خلال توجيه كاميراتها نحو الفضاء العميق، دون أن يعوقها الضوء الصادر من الشمس- استطاعت أن تكشف شيئًا مثيرًا للدهشة عن الكون، وهو أنَّ ضوء الخلفية الكونية المرئي الصادر من جميع النجوم والمجرات أكثر سطوعًا من المتوقع بمرتين، من التفسيرات المحتملة لذلك أن تكون هناك بضع مجرات خافتة، مجرات لا تراها ربما التلسكوبات مثل هابل، لكن يمكن رصدها بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) مثلًا، أو قد تكون هناك نجوم شاردة تهيم في المجرة، وعن ذلك يقول ستيرن: "سوف نُجري قياساتٍ أكثر دقةً في 16 اتجاهًا مختلفًا"، مقارنةً باتجاهين فقط في السابق، ومن شأن هذا أن يوضح ما إذا كان ضوء الخلفية ينتشر على النحو نفسه عبر السماء بأكملها، أم يتركز في اتجاهاتٍ معينة، وسيُجري الفريق أيضًا التجربة ذاتها بالأشعة فوق البنفسجية، وذلك "لقبول بعض الأفكار أو استبعادها"، على حد قول ستيرن.

تستطيع المركبة أيضًا دراسة المنطقة التي توجد فيها حاليًّا من الفضاء بتفصيلٍ أكبر مما كان متاحًا لمركبتي «فوياجر 1» و«فوياجر 2»، إذ يُعتقد أنَّها توجد في "صحراء" ما بين المنطقتين الداخلية والخارجية من حزام كايبر، وهذه الصحراء تقل فيها كثافة الغبار والأجرام عن متوسط الكثافة في بقية الحزام، ومن المفترض بكاشف الغبار الموجود على متنها أن يرصد بضعة تصادمات بينها وبين الغبار كل عام، والنبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن تلك التصادمات من المتوقع أن تساعد العلماء في تقدير حجم ذلك الغبار وكميته، الذي ربما يكون بعضه قد نشأ من تصادم الأجرام في حزام كايبر، ويقول جراندي عن هذه المسألة: "إنَّها وسيلةٌ للتعرف على آثار التصادمات في حزام كايبر؛ فحتى الأجسام الصغيرة يصطدم بعضها ببعض، ويمكننا رصد هذا الغبار، وهذه الطريقة ستساعدنا في معرفة الحدود الخارجية للحزام"، وسوف ترصد المركبة أيضًا ما يصل إلى حوالي 10 أجرام في منطقة الحزام عن بُعد، وربما تتمكن من تحديد أشكالها وأحجامها بالتعاون مع التلسكوبات الأرضية، إضافةً إلى أنَّها ستبحث عن أدلةٍ على وجود أقمار صغيرة مصاحبة لتلك الأجرام.

ومع اقتراب المركبة الفضائية من حدود الغلاف الشمسي، سوف تكشف لنا أيضًا المزيد عن تغيرات خصائص هذا الغلاف، الذي يُعد منطقة تأثير الشمس؛ إذ ستأخذ قياساتٍ من البلازما الموجودة في المنطقة، ومن الجسيمات المشحونة، ومن غاز الهيدروجين المتدفق من الوسط بين النجمي، وعن ذلك يقول رالف مكنوت، كبير علماء علوم الفضاء بمختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز، والباحث المشارك في برنامج بعثة المركبة: "لدينا الآن فرصة لرسم خريطةٍ شاملة لتوزيع الهيدروجين، وهذا جزء من المعلومات المطلوبة لفهم كيفية تفاعل الغلاف الشمسي بأكمله مع الوسط بين النجمي على نطاقٍ واسع، وتأثير الوسط بين النجمي على كوكبنا"، لكن كي يتحقق ذلك، يأمل الباحثون أن تكون المركبة ما زالت تعمل وتحظى بالتمويل حتى أربعينيات القرن الحالي، حين يفترض بها أن تكون قد وصلت إلى حدود الغلاف الشمسي، على بُعد 120 وحدة فلكية من الأرض، ويقول مكنوت عن هذا: "نعتقد أنَّ المركبة لديها ما يكفي من الطاقة".

غير أنَّ هناك احتمالًا دائمًا أن تتغير كل هذه الخطط في أي لحظة، فباستخدام تلسكوب سوبارو في هاواي، يواصل الفريق مسح حزام كايبر، بحثًا عن أي جرمٍ آخر يمكن للمركبة زيارته، مثل «أروكوث»، ويقول ستيرن إنَّه إذا أمكن العثور على جرم مناسب تستطيع المركبة الوصول إليه، فسوف "يتراجع الفريق عن تنفيذ بقية البرنامج للحفاظ على الوقود، فقد أُرسلت المركبة لدراسة حزام كايبر"، وصحيح أنَّه لم يُعثَر على هدف مثل هذا حتى الآن، لكنَّ البحث مستمر، وأضاف ستيرن معلقًا على تلك المسألة: "إذا استطعنا العثور على جرمٍ ثانٍ في حزام كايبر، فسوف تكون له الأولوية على كل شيءٍ آخر، فلو أمكننا أن نعثر على جرم واحد يمكننا الوصول إليه بكمية الوقود المتوافرة، حتى لو كان ذلك بعد أربع أو خمس سنوات من الآن، فسيصبح هذا الجرم أهم أهدافنا"، لكن تحقيق ذلك ليس مضمونًا، فوفق ما أوضح جراندي: "الاحتمالات ليست كبيرة؛ لأنَّنا اجتزنا الجزء الأكثر كثافةً من حزام كايبر، إنَّه احتمال ضعيف للغاية".

وبدلًا من العثور على مثل هذا الهدف بعيد المنال، يدرس الفريق أيضًا إجراء مهمةٍ أخرى لافتة ضمن بعثته الجديدة الممتدة، تتمثل في إمكانية توجيه المركبة للالتفاف وتصوير الأرض، لتكرار صورة النقطة الزرقاء الباهتة Pale Blue Dot الشهيرة لكوكبنا، والتي التقطتها «فوياجر 1» عام 1990، من مسافة 40 وحدة فلكية، ويقول ستيرن إنَّ أفراد الفريق يدرسون حاليًّا إمكانية ذلك، وأضاف موضحًا: "المشكلة هي أنَّنا أبعد كثيرًا عن الشمس مما كانت عليه فوياجر 1"، وهذا يمكن أن يُصعِّب كثيرًا من تصوير الأرض بوضوح على خلفية وهج الشمس، وقد يؤدي سطوع الشمس كذلك إلى إتلاف أجهزة المركبة، وعلق ستيرن على ذلك قائلًا: "لن نحرق كاميرات المركبة لمجرد التقاط تلك الصورة".

لن تجوب أي مركبة فضائية أخرى هذه المنطقة من الفضاء التي بلغتها «نيو هورايزونز» طيلة عقود قادمة، وفي الولايات المتحدة، يدرس فريق بقيادة مكنوت مشروعًا يسمى «المسبار بين النجمي» Interstellar Probe لتنفيذه في المستقبل، لكن ليس من المتوقع أن يصدر قرار في هذا الشأن من فريق مشروع المسح العقدي للفيزياء الشمسية والفضائية التابع للأكاديميات الوطنية الأمريكية قبل شهر ديسمبر عام 2024، وعلى الرغم من أنَّ الفريق لم يُجرِ أي تحديثاتٍ كبيرة على المشروع منذ نشر مقترحه العام الماضي، فقد كان هناك تطورٌ واحد مهم، وهو نجاح الإطلاق الأول لنظام الإطلاق الفضائي SLS، الذي من المقرر أن يُستخدم في هذه البعثة الطموحة، ويقول مكنوت إنَّ فريقه تحدث أيضًا مع شركاتٍ أخرى بشأن الصواريخ الكبيرة البديلة التي يمكن استخدامها لإطلاق البعثة، مثل مركبة «ستارشيب» Starship الخاصة بشركة «سبيس إكس» SpaceX، والتي من المتوقع أن تقوم بأولى رحلاتها المدارية التجريبية في عام 2023، ووفق مكنوت فهناك مناقشاتٌ تجري مع الشركة، كما أنَّ هناك بعثةً أخرى يبدو أنَّها قد تنطلق إلى الوسط بين النجمي في وقتٍ لاحق من هذا العقد، وهي بعثة «إنترستيلر إكسبريس» Interstellar Express الصينية.

لكن في الوقت الحالي، فإنَّ «نيو هورايزونز» هي المركبة الفضائية الوحيدة التي تتجه نحو حافة نظامنا الشمسي، وهناك مستقبلان محتملان أمامها، الأول هو أن تُجري دراسةً متعددة التخصصات على المنطقة الخارجية من النظام الشمسي، وهي دراسةٌ لن تتكرر في السنوات القادمة، ويقول ستيرن عن هذا الاحتمال: "نحن نمر عبر المنطقة الخارجية من الغلاف الشمسي، حيث حلقت مركبة فوياجر من قبل، لكن لدينا أجهزةً أفضل بمراحل، فأجهزة الجسيمات لدينا أكثر حساسيةً بكثير، ولدينا كاشف للغبار، ونستخدم مطيافًا للأشعة فوق البنفسجية لدراسة توزيع غاز الهيدروجين الخامل، وفوياجر لم يكن لديها ببساطة التكنولوجيا اللازمة لفعل كل ذلك"، أما المستقبل الآخر فهو أن تتوجه المركبة نحو كويكب أو مذنب كامن في المنطقة الخارجية من حزام كايبر ولم نكتشفه بعد، وهو احتمالٌ مشوق، لكنَّه يزداد صعوبةً مع الوقت، ويقول ستيرن عنه: "لا نعرف إلى أي مدى يمتد حزام كايبر حقًّا، نحن نبذل كل جهد ممكن، ولو كان هناك جرم يمكن الوصول إليه، فسنجده".