اكتشاف كواكب خارج المجموعة الشمسية؟ هناك كاميرا غامضة لذلك

إذا وضعوا لوحًا عملاقًا في الفضاء به ثقب، كما يقترح البروفيسور ويبستر كاش، فهل سيكون من الممكن مراقبة الكواكب خارج النظام الشمسي؟

أوريل بريزون

سيكون قطر الورقة عدة مئات من الأمتار. في الوسط سيكون هناك ثقب يبلغ قطره عشرة أمتار. وسيكون التلسكوب موجودا على مسافة حوالي 200,000 ألف كيلومتر. التصوير: البروفيسور ويبستر كاش

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/holeplantes0105.html

اكتشاف كوكب يشبه الأرض في الفضاء، حيث يمكن أن توجد الحياة، هذه هي الرؤية التي تحفز الكثير من علماء الفلك. ووفقا للباحثين، فإن التكنولوجيا التي ستسمح بتحقيق هذه الرؤية سوف تنضج في العقدين المقبلين. لكن البروفيسور ويبستر كاش من جامعة كولورادو ليس على استعداد للانتظار. النظام الذي صممه لتصوير العوالم البعيدة يعتمد على تقنية تم اختراعها بالفعل، ليس حديثا بل منذ آلاف السنين: وهي مذكورة في كتابات أرسطو وفي قوائم حكماء الصين القديمة من القرن الخامس قبل الميلاد .

المبدأ بسيط للغاية: ثقب صغير في جانب الصندوق يؤدي إلى عرض الصورة على الجانب المقابل. هذه إحدى الظواهر الأساسية في مجال البصريات، والتي تُعرف منذ القرن السابع عشر باسم "الكاميرا الغامضة". ومن هذا المفهوم اشتق اسم الجهاز الحديث الذي يستفيد من الظاهرة: الكاميرا. كانت الكاميرات الأولى عبارة عن صناديق مغلقة ذات ثقب صغير من جانب واحد ولوحة فوتوغرافية على الجدار الخلفي تم التقاط الصورة عليها.

ويقترح البروفيسور كاش بناء نسخة ضخمة من هذه الكاميرات البسيطة، والتي ستتكون من قمرين صناعيين سيتم نقلهما إلى الفضاء. سينشر القمر الصناعي الأول طبقة رقيقة غير شفافة يبلغ قطرها عدة مئات من الأمتار والتي ستكون بمثابة شاشة. وفي وسط "شاشة النجوم" هذه، كما يسميها كاش، سيكون هناك ثقب قطره عشرة أمتار سيمر من خلاله الضوء. وعلى مسافة نحو 200 ألف كيلومتر من الشاشة، سيتحرك القمر الصناعي الثاني، الذي سيتم تركيب تلسكوب عليه، وسيقوم بالمراقبة من خلال الثقب الموجود في الشاشة. ووفقا لحسابات كاش، سيكون التلسكوب قادرا على تمييز الكواكب على مسافة مليارات الكيلومترات من الأرض.

مع الطرق الموجودة اليوم، يكاد يكون من المستحيل رصد الكواكب البعيدة، وهذا بسبب قربها من النجم الأم الذي يضيء بضوء قوي ويتداخل مع عمليات الرصد. وقد تم حتى الآن اكتشاف حوالي 150 كوكبا تدور حول شموس بعيدة. ويتم ذلك بمساعدة طرق الرصد غير المباشرة، والتي تقيس التغيرات في حركة النجم الأم والضوء الصادر منه. تحاول فرق بحثية مختلفة تصميم أنظمة متقدمة تسمح بالمراقبة المباشرة للكواكب وفحص مكوناتها. تختلف الفكرة التي قدمها كاش عن أفكار المجموعات البحثية الكبرى. ويدعو إلى استخدام التقنية البصرية البسيطة للكاميرا الغامضة والاستفادة من المساحات الكبيرة التي يمكن وضع الأقمار الصناعية فيها بدلا من محاولة تطوير أجهزة بصرية دقيقة ومعقدة للغاية.

ووفقا لكاش، عندما يتم توجيه شاشة النجوم نحو نجم بعيد، فإن الضوء الصادر من هذا النجم سوف يمر عبر الثقب الموجود في الشاشة ويتسبب في إنشاء صورة للنجم ومحيطه المباشر. فلو أطلقنا لوحة فوتوغرافية ضخمة إلى الفضاء ووضعناها خلف شاشة النجوم، لحصلنا على صورة النجم عليها، كما في الكاميرا. كلما كانت لوحة التصوير الفوتوغرافي بعيدة عن الشاشة، كلما كانت الصورة الناتجة أكبر. ومن أجل السماح بتحديد الكوكب، يجب التغلب على ضوء النجم المحيط به، وبالتالي يجب إنشاء صورة كبيرة جدًا، يمكن من خلالها التمييز بين النجم والكوكب.

لكن لوحة التصوير الفوتوغرافي التي يجب إطلاقها إلى الفضاء للقيام بذلك يجب أن تكون مساحتها آلاف الأمتار المربعة، وهذا مستحيل. البديل الذي يقترحه كاش هو وضع قمر صناعي في النقطة التي سنضع فيها اللوحة في الفضاء. عندما يوجه التلسكوب الموجود في هذا القمر الصناعي نحو الثقب الموجود في الشاشة، يتم وضع جزء من الصورة الكبيرة المسقطة على محيطه عليها. ووفقا لخطة كاش، فإن التلسكوب سيتحرك على مستوى الصورة العملاقة كما لو كان نملة تمشي على لوحة فوتوغرافية على الجزء الخلفي من الكاميرا. ومن خلال حركة المسح في مستوى الصورة في الفضاء، يمكن تجميع الصورة الكبيرة - تلك التي كان سيتم استلامها على لوحة التصوير الفوتوغرافي الخيالية العملاقة.

يتمتع البروفيسور كاش بخبرة كبيرة في تصميم الأقمار الصناعية البحثية. قاد فرقًا بحثية في العديد من مشاريع وكالة ناسا، ويرأس حاليًا معهد الفيزياء الفلكية بجامعة كولورادو. يدرك كاش المشاكل الهندسية التي تنطوي عليها خطته، تلك المتعلقة بتصميم الشاشة النجمية، والحفاظ على الزاوية الدقيقة بين الشاشة والتلسكوب، وحتى تصميم وتصنيع الشاشة والتلسكوب. وعلى الرغم من الصعوبات، فهو مقتنع بأن المبادئ البصرية التي يقوم عليها البرنامج متينة وأن العقبات الهندسية يمكن التغلب عليها. ومع ذلك، عندما قدم خطته إلى إدارة ناسا، واجه موقفًا متشككًا. على الرغم من سمعته كعالم رائد، إلا أن أفكاره كان يُنظر إليها على أنها إشكالية - وفقًا له، بسبب ابتكارها ولأنها نتيجة "التفكير خارج الصندوق".

ولحسن حظ كاش، يعمل معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة (NIAC) في وكالة ناسا، ومهمته بأكملها هي ترك النافذة مفتوحة للأفكار والمقترحات التي أغلق الباب الرئيسي في وجهها. ويبدو أن وكالة الفضاء الأمريكية تعلم أن الإنجازات تكمن في بعض الأحيان على وجه التحديد في أفكار تبدو غريبة وبعيدة المنال. وبعد سنوات من النشاط المحدود، حصل المعهد مؤخراً على تمويل إضافي، في ضوء الرؤية الفضائية الجديدة التي قدمها الرئيس بوش العام الماضي، والتي تتحدث عن تجدد الهبوط على القمر والتخطيط لإرسال مهمة مأهولة إلى المريخ.

في سبتمبر 2004، تلقى مقترح كاش البحثي تمويلًا أوليًا محدودًا يبلغ حوالي 75 ألف دولار من المعهد. سيتم استخدام هذه الميزانية لإجراء اختبارات أولية وإظهار أن أفكاره تستوفي اختبارات الجدوى العلمية والهندسية. وفقًا لنتائج مرحلة البحث الأولية، ستقرر إدارة NIAC ما إذا كانت ستمنح كاش تمويلًا إضافيًا بقيمة 300 ألف دولار. وهذه الميزانية ستمكن من إعداد خطط تفصيلية للأقمار الصناعية وقد تمهد الطريق لتحقيق المهمة. سيتم تقديم النتائج في شهر مارس من هذا العام، ويجب اتخاذ القرار بعد بضعة أسابيع.

وبحسب كاش، فإنه باستخدام الشاشة الفضائية وتلسكوب قمر صناعي واحد، سيكون من الممكن تمييز الكواكب البعيدة وتحديد تكوين أغلفتها الجوية. لإنتاج صورة مفصلة للكواكب البعيدة، سيكون من الضروري الجمع بين مراقبين فضائيين وتلسكوبين وقمر صناعي إضافي لدمج عمليات الرصد. وهذه هي المرحلة المتقدمة للمشروع، وسيعتمد تحقيقها على نجاح الزوج الأول من الأقمار الصناعية. وستتيح الصورة التي تم الحصول عليها من النظام المتطور تمييز التفاصيل على وجه الكوكب، مثل المحيطات والقارات والسحب والقمم والوديان الثلجية. يدعي كاش أنه إذا استثمرنا الموارد المطلوبة سيكون من الممكن بناء نظام يسمح لنا برؤية تفاصيل أصغر على سطح أرض عالم بعيد. وربما حتى المستوطنات.

تعرف على الكواكب خارج المجموعة الشمسية
المقال نشر في "هآرتس"
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~65957794~~~54&SiteName=hayadan