وقال شون كاري من مركز سبيتزر لعلوم التلسكوب الفضائي التابع لناسا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا: "عندما أطلق سبيتزر في عام 2003، كانت فكرة أننا سنستخدمه لدراسة الكواكب في أنظمة شمسية أخرى مجنونة للغاية لدرجة أن أحداً لم يفكر فيها". "ولكن الآن، أصبح العثور على الكواكب مهمتنا العلمية الأساسية."
مع اقتراب الذكرى السنوية العاشرة لتأسيسه، تم تحويل تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا من مرصد فلكي عام إلى مرصد للكواكب خارج المجموعة الشمسية. ولم يتم تصميم هذا التلسكوب مسبقًا لهذه المهمة. وفي حين أن المهندسين والعلماء الذين بنوا سبيتزر لم يفكروا في هذا الهدف، إلا أن الميزات التي أعطوها للمركبة الفضائية جعلت من الممكن تغيير غرض المركبة الفضائية. لقد أصبح هذا ممكنًا بشكل أساسي بفضل الاستقرار الاستثنائي للتلسكوب، والذي بفضله يمكن للمهندسين اليوم منح التلسكوب الفضائي قدرات مراقبة تتجاوز تصميمه الأصلي.
وقال شون كاري من مركز سبيتزر لعلوم التلسكوب الفضائي التابع لناسا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا: "عندما أطلق سبيتزر في عام 2003، كانت فكرة أننا سنستخدمه لدراسة الكواكب في أنظمة شمسية أخرى مجنونة للغاية لدرجة أن أحداً لم يفكر فيها". "ولكن الآن، أصبح العثور على الكواكب مهمتنا العلمية الأساسية."
يرى سبيتزر الكون في ضوء الأشعة تحت الحمراء وهو أقل نشاطًا بقليل من الضوء الذي يمكن أن تراه أعيننا. يمكن للأشعة تحت الحمراء أن تخترق بسهولة تركيزات الغاز والغبار الكوني الشارد، مما يسمح للباحثين بالنظر إلى نوافير الغبار المذهلة ومراكز المجرات والأنظمة الشمسية الناشئة. تُترجم قدرة سبيتزر في مجال الأشعة تحت الحمراء اليوم أيضًا إلى دراسة الكواكب. عندما يمر كوكب أمام نجمه، فإنه يحجب جزءًا صغيرًا من ضوء النجم. هذه عيوب خفية تسمح لسبيتزر بالكشف عن حجم العالم الفضائي.
تنبعث الكواكب من الأشعة تحت الحمراء، وبالتالي سيتمكن سبيتزر من دراسة تكوين أغلفتها الجوية. عندما يدور الكوكب حول شمسه، فإنه يُظهر مناطق مختلفة من سطحه لكاميرات سبيتزر. يمكن للتغيرات في السطوع الكلي في نطاق الأشعة تحت الحمراء أن تخبرنا عن المناخ. إن تناقص حجم الكوكب أثناء مروره خلف نجمه يمكن أن يوفر أيضًا قياسًا لدرجة حرارة العالم الغريب.
في حين أن دراسة تكوين النجوم وأقراص الغبار التي تتشكل منها الكواكب كانت دائمًا حجر الزاوية في برنامج سبيتزر العلمي، فإن دراسة الكوكب لم تكن ممكنة إلا من خلال الوصول إلى مستوى غير مسبوق من الحساسية يتجاوز تصميمه الأصلي.
تم تصميم المركبة الفضائية قبل عام 1996، أي حتى قبل اكتشاف كوكب واحد باستخدام طريقة العبور، وعلى الرغم من مستوى الدقة العالي، إلا أنه لم يؤخذ في الاعتبار التغير في السطوع اللازم لمراقبة مرور الكواكب عبر شمسها. واقعية في مجال الأشعة تحت الحمراء، لأنه لم يكن هناك جهاز للأشعة تحت الحمراء في ذلك الوقت ولم يقدم أي شيء قريب من الدقة المطلوبة.
ومع ذلك، فإن الأنظمة التي تم وضعها على سبيتزر أتاحت تحكمًا ممتازًا في التغيرات في درجات الحرارة وتحتوي على نظام للإشارة إلى النجوم والتركيز عليها، وهو أفضل بكثير مما كان يعتبر ضروريًا لعمل التلسكوب. هذان العنصران التصميميان اللذان "رأيا المستقبل" قدما قيمة في تحقيق الدقة القصوى المطلوبة لدراسة الكواكب."
يمكن أن تُعزى حقيقة أن سبيتزر لا يزال قادرًا على القيام بالعمل العلمي إلى مرحلة مبكرة من التصميم الذي تضمن التفكير الابتكاري. تم تحميل سبيتزر في البداية بما يكفي من سائل التبريد للحفاظ على تشغيل الأدوات العلمية الثلاثة الحساسة للحرارة لمدة عامين ونصف على الأقل. وانتهى الأمر بمهمة "التبريد" هذه لأكثر من خمس سنوات ونصف قبل نفاد سائل التبريد.
لكن مهندسي سبيتزر كان لديهم خطة احتياطية مدمجة: نظام تبريد سلبي يبقي مجموعة واحدة من كاميرات الأشعة تحت الحمراء عند درجة حرارة تشغيل منخفضة للغاية تصل إلى 244 درجة مئوية تحت الصفر، أو 29 درجة فوق الصفر المطلق. استمرت كاميرات الأشعة تحت الحمراء في العمل بحساسية كاملة، مما سمح لها بالاستمرار في مهمة "ساخنة" ممتدة، إذا جاز التعبير، على الرغم من أن الجو كان لا يزال باردًا جدًا وفقًا للمعايير الوطنية.
تم طلاء سبيتزر باللون الأسود على الجانب المواجه للشمس. وهذا يسمح للتلسكوب بإشعاع أقصى قدر من الحرارة في الفضاء. وعلى الجانب المواجه للشمس، يتمتع سبيتزر بطبقة لامعة تعكس أكبر قدر ممكن من حرارة الشمس إلى الألواح الشمسية. هذا هو أول تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء يستخدم مثل هذا التصميم المبتكر ويضع المعيار للمهام المستقبلية.
تطلب جعل سبيتزر راصدًا للكواكب أيضًا بعض التغييرات الذكية في مسار الرحلة، بعد فترة طويلة من تحليقه بعيدًا عن متناول أيدي البشر في مدار مقطوع حول الأرض. على الرغم من الاستقرار النسبي الممتاز لتلسكوب صغير متذبذب، إلا أنه ظل موجهًا نحو النجم المستهدف، كما أظهرت الكاميرات تذبذبات طفيفة عندما مر النجم ببكسل واحد من الكاميرا. كل من هذين الأمرين يجعل من الصعب تلبية المهمة الدقيقة المتمثلة في قياس عبور الكواكب.
في الخطوة الأولى، قمنا بتقليل وقت شحن نظام التدفئة واكتفينا بالشحن الذي استمر 30 دقيقة فقط وأنتج حوالي 50% من الحرارة، وبالتالي تقليل مدة التقلبات. ما زال مهندسو وعلماء سبيتزر غير راضين. وفي سبتمبر 2011، تمكنوا من إعادة الكاميرا التي يستخدمها جهاز استشعار التحكم في التصويت الخاص بسبيتزر إلى الحياة. تم استخدام هذه الكاميرا أثناء مهمة التبريد وتم تصميمها للمعايرة الروتينية للنجوم التي ساعدت في توجيه التلسكوب في الاتجاه الصحيح. كان التلسكوب يتحرك ذهابًا وإيابًا بشكل طبيعي بينما كان يحدق في النجم المستهدف. ونظرًا لهذا الارتعاش الذي لا مفر منه، فإن القدرة على التحكم في الضوء الذي يمر عبر كاميرا الأشعة تحت الحمراء أمر بالغ الأهمية للحصول على قياسات دقيقة. نجح المهندسون في ذلك وسمحوا لعلماء الفلك بوضع النجوم بدقة في البكسل المركزي للكاميرا.
منذ عودة كاميرا التركيز، قام علماء الفلك بتطوير هذه العملية من خلال رسم خرائط دقيقة لخصائص بكسل واحد داخل الكاميرا. لقد وجدوا بالفعل "النقطة المثالية"، والتي يوفر استخدامها الملاحظات الأكثر استقرارًا. حوالي 90% من مشاهدات كوكب سبيتزر تركز بشكل جيد على مستوى البكسل الفرعي، حتى ربع معين من البكسل. قال كاري: "يمكننا استخدام الكاميرا لوضع أنفسنا بدقة ووضع نقطة الضوء على أفضل جزء من البكسل". "لذلك ألقيت الضوء على البقعة الجميلة واتركت سبيتزر يحدق."
أدت هذه الإجراءات الثلاثة إلى مضاعفة استقرار وتركيز سبيتزر وزودته بالحساسية المذهلة التي يحتاجها لقياس الكواكب خارج النظام الشمسي.
وقال كاري: "بسبب هذه التغييرات الهندسية، أصبح سبيتزر تلسكوبًا للبحث عن الكواكب". "نتوقع من سبيتزر وفرة من المعلومات حول الكواكب خارج النظام الشمسي في المستقبل."
