خمس مهمات أساسية في الفضاء

صاغ علماء الكواكب أهم الأهداف في دراسة النظام الشمسي: مراقبة المناخ، الحماية من الكويكبات، البحث عن حياة جديدة، شرح تكوين الكواكب وإيجاد طرق للهروب من النظام الشمسي

بقلم جورج ميسر

قد يشعر الطفل الذي يعيش في عصر الفضاء برعب غامض عندما يقرأ اليوم كتباً كتبت عن النظام الشمسي قبل عام 1957. كم كان البشر يعرفون القليل في ذلك الوقت. لم تكن لديهم أي فكرة عن البراكين وأودية المريخ الشاسعة، التي يبدو بالمقارنة بها جبل إيفرست وكأنه تلة مكسورة، ويبدو جراند كانيون في الولايات المتحدة وكأنه خندق على جانب الطريق. لقد خمنوا أنه تحت الغطاء السحابي لكوكب الزهرة توجد غابة كثيفة وضبابية، أو ربما صحراء قاحلة قاحلة، أو محيط من المياه الغازية، أو حفرة قطران ضخمة - ربما كل شيء تقريبًا، باستثناء ما كان موجودًا بالفعل: أرض بركانية شاسعة، صورة طوفان نوح في الصخر المنصهر. كانت صور زحل حزينة للغاية: مجرد حلقتين غامضتين، بدلاً من مئات الآلاف من الحلقات الرفيعة التي نراها اليوم. بدت أقمار الكوكب العملاق وكأنها غمازات، بدلاً من المساحات الشاسعة المليئة ببحيرات الميثان والسخانات الضبابية التي اكتشفناها منذ ذلك الحين.

وبشكل عام، بدت الكواكب حينها وكأنها أماكن صغيرة لطيفة، أكثر بقليل من مجرد بقع من الضوء. تبدو الأرض أكبر بكثير مما نتصوره اليوم. لم يرى أحد بعد أرضنا ككوكب: قطعة رخام زرقاء على مخمل أسود، مغطاة بغطاء هش من الماء والهواء. ولم يكن أحد يعلم أن القمر ولد نتيجة اصطدامه بجسم خرج من الفضاء أو أن الديناصورات ماتت نتيجة حدث مماثل. لم يدرك أحد حقًا أن البشرية أصبحت قوة جيولوجية حقيقية قادرة على تغيير البيئة على نطاق عالمي. لقد أثرى عصر الفضاء، أكثر من أي شيء آخر، رؤيتنا للعالم الطبيعي وأعطانا منظورًا يبدو الآن واضحًا بذاته.

منذ إطلاق سبوتنيك، مرت أبحاث الكواكب بعدة صعود وهبوط. فالثمانينيات، على سبيل المثال، تشبه بالتأكيد الجانب المظلم من القمر. يبدو الحاضر أكثر إشراقا: العشرات من المركبات الفضائية التابعة لوكالات الفضاء العالمية منتشرة في جميع أنحاء النظام الشمسي، من عطارد إلى بلوتو. لكن تخفيضات الميزانية والانحرافات عنها وعدم الاتساق في الهدف ألقت بظلالها الطويلة على وكالة الفضاء الأمريكية ناسا. من المؤكد أن الوكالة الآن تمر بالمرحلة الانتقالية الأكثر اضطرابًا منذ أن أنهى الرئيس نيكسون بعثات أبولو إلى القمر قبل 80 عامًا.

يقول أنتوني جينتوس من مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الأمريكي، وعضو فريق مجلس الأبحاث الأمريكي (NRC) الذي قام بفحص برنامج مراقبة الأرض التابع لناسا: "لا تزال ناسا تكافح من أجل هويتها الخاصة". "ما الذي من المفترض أن تفعله ناسا؟" هل هو في استكشاف الفضاء؟ هل هو في رحلات الاستكشاف البشرية، في العلوم، في دراسة الكون الخارجي، في دراسة النظام الشمسي، في المكوك الفضائي والمحطة الفضائية، أو ربما في فهم كوكبنا؟"

في الأساس، يجب أن تكون هذه الأسئلة المفتوحة مناسبة سعيدة. لا يقتصر الأمر على أن سفن الفضاء تطير ذهابًا وإيابًا فحسب، بل لم يعد برنامج الفضاء البشري أيضًا ضائعًا في الفضاء مثل محرك صاروخي فارغ. في عام 2004، حدد الرئيس الأميركي جورج دبليو بوش هدفاً واضحاً وجذاباً: ترك آثار أقدام على سطح القمر والمريخ. وعلى الرغم من أن هذه الرؤية مثيرة للجدل، إلا أنها أعطت ناسا هدفًا تسعى لتحقيقه. ومع ذلك، سرعان ما أصبح واضحًا لوكالة ناسا أنه فيما يتعلق بالتمويل، فإنها تواجه حالة من الانهيار. ولذلك اضطرت الوكالة إلى اختراق "جدار الحماية" الذي كان تقليديًا (وإن كان بشكل غير كامل) يحمي العلم من الانحرافات في ميزانية برامج الرحلات الفضائية المأهولة والعكس صحيح. يقول بيل كلايبو، مدير قسم الأبحاث والتحليلات في ناسا: "أعتقد أنه لن يكون من الجديد أن نقول إن ناسا لا تملك ما يكفي من المال للقيام بكل الأشياء التي يطلب منها القيام بها". وحتى في وكالات الفضاء في البلدان الأخرى، فإن الأموال النقدية لا تتدفق مثل الهيدروجين السائل.

تتخذ فرق المجلس النرويجي للاجئين الدورية خطوة إلى الوراء للتحقق مما إذا كانت برامج أبحاث الكواكب في العالم قد خرجت عن مسارها. تجمع قائمة الأهداف أدناه بين أولوياتها الرئيسية.

1 مراقبة مناخ الأرض

عندما تكون الإثارة في رحلات ATV على المريخ في الخلفية وسحب الحجاب على وجه تيتان، يميل الناس أحيانًا إلى رؤية المهمة الرمادية ولكن الملحة - رعاية كوكبنا، كأمر طبيعي. وقد أهملت وكالة ناسا والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) هذه الفكرة. ادعى فريق Gentos NRC في عام 2005 أن "نظام الأقمار الصناعية لمراقبة البيئة معرض لخطر الانهيار". ومنذ ذلك الحين تفاقم الوضع. وعلى مدى خمس سنوات، حولت ناسا 600 مليون دولار من علوم الأرض إلى مشروع المكوك الفضائي والمحطة الفضائية. ومن ناحية أخرى، تجاوز نظام الأقمار الصناعية الوطني لرصد البيئة في الولايات المتحدة ميزانيته بشدة واضطر إلى تقليص حجمه، والتخلص من الأدوات التي كانت ضرورية لتقدير الانحباس الحراري العالمي، مثل الأدوات التي تقيس الإشعاع الشمسي الوارد والأشعة تحت الحمراء الصادرة.

ونتيجة لذلك، تقترب الأقمار الصناعية لنظام مراقبة الأرض البالغ عددها 24 من نهاية عمرها المتوقع، قبل أن تصبح بدائلها جاهزة. يعتقد العلماء والمهندسون أن بإمكانهم الاستمرار في تشغيل الأقمار الصناعية، لكن هناك حدود. يقول روبرت كالاهان، رئيس فرع الإشعاع والمناخ في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: "يمكننا الصمود، لكننا بحاجة إلى خطة الآن". "لا يمكنك الانتظار حتى الانهيار."

إذا مات قمر صناعي قبل العثور على بديل، ستفتح ثغرات في سجلات البيانات وستجعل من الصعب تحديد الاتجاهات. على سبيل المثال، لنفترض أن أداة أحدث اكتشفت أن الشمس أكثر سطوعًا من سابقتها، فهل يرجع ذلك إلى أن الشمس أكثر سطوعًا بالفعل، أم لأن إحدى الأجهزة لم تتم معايرتها بشكل صحيح؟ وإذا لم يكن هناك تداخل زمني بين الأقمار الصناعية، فهناك خوف من ألا يتمكن العلماء من اتخاذ قرار بشأن مثل هذا السؤال. وسلسلة لاندسات الشهيرة، التي تراقب سطح الأرض منذ عام 1972، معطلة منذ سنوات، واضطرت وزارة الزراعة الأمريكية بالفعل إلى شراء بيانات من الأقمار الصناعية الهندية لمراقبة خصوبة المحاصيل. ولكن هناك أنواعًا معينة من البيانات لن يتمكن أي بلد من إكمالها.

ودعا فريق المجلس النرويجي للاجئين إلى إعادة التمويل المفقود، الذي ينبغي أن يعتني بتمويل 17 مهمة جديدة خلال العقد المقبل، مثل مراقبة الغطاء الجليدي ومستويات ثاني أكسيد الكربون، وهي مهام أساسية للتنبؤ بتغير المناخ وآثاره. ومع ذلك، فإن جذر المشكلة يكمن في حقيقة أن عمليات رصد المناخ تقع بين الشقوق: بين المراقبة الروتينية للطقس (خبرة الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي) وأحدث العلوم (خبرة ناسا). يقول خبير المناخ درو شيندل من معهد جودارد لدراسات الفضاء التابع لناسا: "المشكلة الأساسية هي أنه لا يوجد أحد مسؤول عن مراقبة المناخ". وقد اقترح هو وآخرون توحيد برامج المناخ المتفرقة التي تنفذها حكومة الولايات المتحدة تحت سقف وكالة متخصصة، تكون مسؤولة عن المشكلة وتمنحها الاهتمام الذي تستحقه.

حول هذا الموضوع، انظر أيضًا علماء البيئة

2 إعداد الدفاع ضد الكويكبات

يبدو أن حماية كوكبنا من الكويكبات، تمامًا مثل مراقبة المناخ، تفشل دائمًا. لم يتم ترخيص ناسا أو وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) لمنع انقراض البشرية. أقرب شيء إلى ذلك هو برنامج Space-Guard Survey التابع لوكالة ناسا، وهو برنامج مراقبة تلسكوبي تبلغ تكلفته 4 ملايين دولار سنويًا يقوم بمسح الفضاء بالقرب من الأرض بحثًا عن أجسام يبلغ حجمها كيلومترًا واحدًا - وهو ترتيب من حيث الحجم يمكن أن يحدث فوضى عالمية، وليس إقليمية فقط. ولكن لم يقم أحد بإجراء بحث منهجي عن الأجسام التي يحتمل أن تدمر المنطقة، والتي يقدر أن حوالي 20,000 ألف منها تقع على مسافة قريبة من كوكبنا. ولا يوجد "مكتب صخري عملاق" على أهبة الاستعداد لتقييم التهديدات والرد على الهاتف الأحمر في حالة الحاجة. سوف يستغرق الأمر 15 عاماً أو أكثر لتنظيم وتشغيل خطة دفاعية ضد صاروخ قادم، على افتراض أن التكنولوجيا اللازمة للقيام بذلك متاحة وجاهزة للعمل - وهي ليست كذلك. يقول مهندس الفضاء لاري ليمكي من مركز أبحاث أميس التابع لناسا: "في الوقت الحالي، لا تملك الولايات المتحدة خطة شاملة".

وفي مارس 2007، أصدرت وكالة ناسا، بناء على طلب من الكونجرس، تقريرًا يمكن استخدامه كنقطة انطلاق لمثل هذا البرنامج. وبحسب التقرير، يمكن ربط البحث عن الأجسام التي يتراوح حجمها من 100 إلى 1,000 متر، بتلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير (LSST)، وهو جهاز تستخدمه جمعيات علماء الفلك والشركات (أشهرها جوجل) لمسحها. السماء بحثًا عن أي شيء يتحرك أو يومض أو يفرقع. ويقدر تقرير نشره مشروع LSST نفسه في سبتمبر 2007 أن التلسكوب، كما هو مخطط له حاليا، يجب أن يكتشف 80% من الأجسام خلال عشر سنوات من التشغيل، من 2014 إلى 2024. بمساعدة 100 مليون دولار أخرى للمشروع. لأغراض التعديلات والتعديلات، ستلتقط 90% منها في شبكتها.

ومع ذلك، مثل أي أداة أرضية، فإن LSST له عيبان. أولا، لديها نقطة عمياء: حيث أن رصد الأجسام التي تتحرك مباشرة نحو الأرض في مدارها أو خلفها مباشرة - وهي الأخطر - لا يمكن تحقيقه إلا عند الغسق أو الفجر، وفي هذه الأوقات يتم ابتلاعها بسهولة تحت أشعة الشمس. يشع. ثانيًا، لا يمكن للأداة تقدير كتلة الكويكبات إلا بشكل غير مباشر، بناءً على سطوعها. نطاق الخطأ في التقديرات، الذي يقتصر على الضوء المرئي، يصل إلى شقين: يمكن لكويكب كبير ولكن مظلم أن يتنكر على شكل كويكب صغير ومشرق. يقول كلايبو من ناسا: "مثل هذا الاختلاف يمكن أن يكون كبيرًا جدًا، إذا قررنا بالفعل أن هناك حاجة إلى اتخاذ إجراءات وقائية".

ولسد هذه الثقوب، فكر فريق ناسا أيضًا في بناء تلسكوب فضائي يعمل بالأشعة تحت الحمراء بتكلفة 500 مليون دولار، وإطلاقه في مداره الخاص حول الشمس. سيكون مثل هذا التلسكوب قادرًا على اكتشاف أي تهديد للأرض بشكل أساسي، ومن خلال فحص الأجسام عند أطوال موجية متعددة، يمكن أيضًا تحديد كتلتها بدقة تصل إلى 20٪. يقول عالم الكواكب دونالد يومانز من مختبر الدفع النفاث (JPL)، وأحد مؤلفي التقرير: "إذا كنت تريد القيام بذلك بشكل صحيح، فعليك التحول إلى مراقبة الأشعة تحت الحمراء من الفضاء".

والسؤال الثاني هو ما يجب فعله إذا كان هناك كويكب في طريقه إلى هنا بالفعل. القاعدة الأساسية هي أنه من أجل انحراف كويكب بمقدار نصف قطر أرضي واحد، يجب تغيير سرعته بمقدار ملليمتر في الثانية، قبل عشر سنوات، عن طريق الاصطدام أو الانفجار النووي أو السقوط أو قوة الجاذبية. في عام 2004، أوصى فريق من وكالة الفضاء الأوروبية يقدم المشورة بشأن المهام المتعلقة بالأجسام الموجودة بالقرب من الأرض (NEO - الأجسام القريبة من الأرض) بإجراء تجربة على الأداة. ومن المفترض أن تطلق المركبة الفضائية المقترحة، المعروفة باسم "دون كيشوت" والتي تبلغ تكلفتها 400 مليون دولار، صاروخا وزنه 400 كيلوغرام على أحد الكويكبات ونرى ما سيحدث.

وسيؤثر الحطام الناتج عن الاصطدام على الكويكب بقوة مماثلة لتأثير الغازات المنبعثة من الصاروخ، لكن لا أحد يعرف مدى قوتها. ولهذا السبب بالضبط بدأوا المهمة. يقول آلان هاريس من مركز الفضاء الألماني في برلين: "يمكنك معرفة ما إذا كانت استراتيجية الاصطدام الحركي ستنجح أم لا". سيختار العلماء جسمًا في مدار بعيد، حتى لو حدث خطأ ما، فلن يضعوه عن طريق الخطأ في مسار تصادمي مع الأرض.

وفي ربيع عام 2006، أكملت وكالة الفضاء الأوروبية مجموعة من اختبارات الجدوى - ودفنت الخطط على الفور في سلة المهملات بسبب نقص الأموال. وستكون هناك حاجة إلى جهد مشترك مع وكالة ناسا أو وكالة الفضاء اليابانية (JAXA)، أو كليهما، لتنفيذ الخطة.

وهم يعرفون الأشياء القريبة من الأرض

3 للبحث عن حياة جديدة

قبل سبوتنيك، اعتقد العلماء أن النظام الشمسي قد يكون جنة حقيقية. ثم جاءت خيبة الأمل. تبين أن شقيقي الأرض هما الجحيم. وحتى المريخ بدا ميتًا عندما كشفت المركبة الفضائية مارينر عن مشهد قمري مليئ بالفوهات، وعندما فشلت مركبتا الهبوط فايكنغ 1 و2 في العثور على جزيء عضوي واحد. لكن في الآونة الأخيرة تضاعفت المجالات التي يمكن تصور وجود الحياة فيها. المريخ يلهم الأمل المتجدد. ويبدو أن الأقمار التي تدور حول الكواكب، وخاصة أوروبا وإنسيلادوس، تحتوي على بحار جوفية واسعة والعديد من المواد الخام الصالحة للحياة. حتى كوكب الزهرة ربما كان مغطى بالمحيطات ذات يوم.

أما بالنسبة للمريخ، فإن ناسا تتبع نهج "اتبع الماء"، وبدلا من البحث عن الحياة بمفردها، ستبحث عن دلائل على وجود بيئة محتملة لوجودها في الحاضر أو ​​الماضي. أقلعت مهمتها الأخيرة، فينيكس، في أغسطس 2007 ومن المقرر أن تهبط في منتصف عام 2008 في منطقة قطبية غير مستكشفة. هذه ليست مركبة فضائية متنقلة، ولكنها مركبة هبوط ثابتة بذراع آلية قادرة على الحفر على عمق عدة سنتيمترات لاستكشاف طبقات الجليد العليا. والخطوة التالية للوكالة هي "مختبر علوم المريخ" (MSL) - وهي مركبة فضائية بحجم سيارة وتبلغ تكلفتها 1.5 مليار دولار، ومن المقرر إطلاقها في نهاية عام 2009، على أن تهبط بعد عام.

إلا أن العلماء يودون العودة تدريجيا إلى البحث المباشر عن الكائنات الحية أو بقاياها. تخطط وكالة الفضاء الأوروبية لإطلاق المركبة الفضائية ExoMars في عام 2013، والتي ستكون مجهزة بمختبر كيميائي مماثل للمختبر الذي كان لدى Viking، ومنشأة مهمة أخرى: جهاز حفر قادر على الاختراق إلى عمق مترين، وهو عمق كافٍ للمرور. من خلال الطبقات السطحية السامة والوصول إلى الأماكن التي من الممكن أن تكون قد نجت فيها من المواد العضوية.

ولسوء الحظ، يصبح مسار البحث بعد ذلك غير واضح. المهمة الوحيدة التي تمثل أولوية لمعظم العلماء - ليس فقط للبحث عن الحياة، ولكن أيضًا لدراسة النظام الشمسي بشكل عام - هي جلب الصخور والغبار من المريخ إلى الأرض، لتحليلها. ولو أن القليل منها سيقطع بنا شوطا طويلا نحو إزالة السحابة من تاريخ الكوكب، كما فعلت عينات أبولو من القمر. أدت المخاوف المتعلقة بميزانية ناسا إلى تأخير المهمة التي تبلغ قيمتها مليارات الدولارات حتى عام 2024 على أقرب تقدير، ولكن بصيص من الأمل عاد من جديد خلال الصيف، عندما بدأت الوكالة في النظر في تعديل مختبر MSL حتى تتمكن من تخزين العينات لجامع نهائي.

أما بالنسبة للقمر أوروبا، الذي يدور حول كوكب المشتري، فإن الأولوية الأولى للعلماء هي مركبة كوفي الفضائية، والتي ستقيس كيفية استجابة شكل القمر ومجال جاذبيته لقوى المد والجزر لكوكب المشتري. إذا كان هناك محيط داخل القمر فإن سطحه سيرتفع وينخفض ​​بمعدل 30 متراً؛ وإذا لم يكن كذلك، ففقط بمقدار متر واحد. وستكون القراءات المغناطيسية والرادار المخترق للأرض قادرين أيضًا على تتبع مياه المحيط، وستقوم الكاميرات برسم خريطة للسطح استعدادًا لعمليات الهبوط المستقبلية التي ستأتي في النهاية وتتضمن الحفر.

بالنسبة لتيتان، فإن الاستمرار الطبيعي لمهمة كاسيني الجارية سيكون إطلاق مسبار القهوة، بالإضافة إلى عينة من التربة. يفتح الغلاف الجوي لتيتان، المشابه للغلاف الجوي للأرض، إمكانية الطيران في منطاد الهواء الساخن المملوء "بالهواء الساخن"، والذي يمكنه أحيانًا الغوص وجمع الصخور والأوساخ. وسيكون الهدف، بحسب جوناثان لونين من جامعة أريزونا، هو "تحليل المكونات العضوية للسطح لمعرفة ما إذا كانت هناك اتجاهات منهجية تعلم عن بداية التنظيم الذاتي، وهي الطريقة التي بدأت بها الحياة على الأرض"، بحسب ما نقلته "رويترز". لمعظم الباحثين في أصل الحياة."

وفي يناير/كانون الثاني 2007، بدأت وكالة ناسا أخيرًا في اختبار هذه المهام بدقة. وتخطط الوكالة للاختيار العام المقبل بين أوروبا وتيتان، بحيث تتمكن مركبة فضائية تبلغ تكلفتها ملياري دولار خلال عشر سنوات تقريبًا من الوصول إلى إحدى هذه الوجهات. أما الجسد السماوي الذي لم يتم اختياره فسيتعين عليه الانتظار عشر سنوات أخرى.

في النهاية، قد يتبين أن الحياة على الأرض فريدة من نوعها. إنه أمر مخيب للآمال بلا شك، لكن هذا لا يعني أن كل الجهود كانت بلا جدوى. يقول بروس جاكوسكي، مدير مركز علم الأحياء الفلكي بجامعة كولورادو: "أرى أن علم الأحياء الفلكي أكثر من مجرد بحث عن الحياة". ويتناول أيضًا مسألة مدى تنوع الحياة - أو ما الذي يمنع تنوعها، وما هي الشروط المسبقة لتكوينها، وكيف ولدت الحياة في البرية قبل أربعة مليارات سنة على كوكبنا. ولذلك فإن هذا البحث لا يهتم فقط بإيجاد الشر في الكون، بل أيضًا بالتساؤل عن أصولنا.

4 شرح تكوين الكواكب

كان أصل الكواكب، مثل أصل الحياة، عملية معقدة ومتعددة المراحل. كان تسيدك هو الأكبر الذي مهد الطريق للبقية. هل تشكل ببطء مثل الكواكب الأخرى أم أنه تشكل في موجة جاذبية واحدة مثل نجم صغير؟ هل تشكلت في مكان أبعد عن الشمس ثم تحركت نحو الداخل، كما تشير المستويات الأعلى من المعتاد من العناصر الثقيلة فيها؟ وإذا كان الأمر كذلك، فهل كان من الممكن أن تدفع الأجرام السماوية الأصغر حجمًا بعيدًا عن طريقها؟ ربما تقدم المركبة الفضائية جونو، التي تخطط وكالة ناسا لإطلاقها عام 2011 للدوران حول الكوكب العملاق وأقماره، بعض الإجابات.

سيرغب المهتمون بتكوين الكواكب أيضًا في متابعة مهمة "Stardust" التي جلبت العام الماضي عينات من سحابة الغبار ("الأرضية") المحيطة بالنواة الصلبة لمذنب. يقول قائد فريق ستاردست دونالد براونلي من جامعة واشنطن: "لقد خدشنا السطح فقط". "لقد أظهرت ستاردست أن المذنبات هي جامعات ممتازة للمواد من السديم الشمسي للنظام الشمسي المبكر. وتم تعبئة هذه المواد في الجليد وتخزينها حتى عصر النظام الشمسي. لقد اكتشف ستاردست أشياء مذهلة من النظام الشمسي الداخلي، ومن مصادر خارج المجموعة الشمسية وربما حتى من انفجار أجسام شبيهة ببلوتو، لكن العينة محدودة. تخطط الوكالة اليابانية JAXA لأخذ عينة مباشرة من نواة المذنب الفعلية.

قمرنا هو مكان آخر لإجراء البحوث الأثرية الكونية. لقد كان القمر منذ فترة طويلة بمثابة حجر رشيد لفهم تاريخ الاصطدامات في النظام الشمسي المبكر. وقد تم ذلك عن طريق ربط الأعمار النسبية المستخرجة من تعداد الحفر مع التاريخ المطلق الذي قدمته العينات من بعثات أبولو الأمريكية وبعثات لونا الروسية. ومع ذلك، هبطت المركبات الفضائية في الستينيات في نطاق محدود من المناطق. ولم يصلوا إلى حوض آيتكين، وهي حفرة بحجم القارة على الجانب البعيد، والتي قد يشير عمرها إلى الوقت الذي انتهى فيه تكوين القمر بالفعل. وتدرس ناسا الآن إرسال روبوت لإحضار عينة من هناك. تكلفة مثل هذه العملية يمكن أن تصل إلى نصف مليار دولار.

ومن الأشياء الغريبة في النظام الشمسي هو أن حزام الكويكبات الرئيسي ربما تشكل قبل المريخ، والذي تشكل بدوره قبل الأرض - مما يشير إلى أن موجة تكوين الكوكب، والتي ربما نتجت عن كوكب المشتري، تدفقت نحو الداخل. لكن هل يتناسب كوكب الزهرة مع نمط التقدم هذا؟ يقول خبير تكوين الكواكب دوج لين من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز: "لا توجد معلومات". "ليس هناك أي معلومات." كوكب الزهرة بسحبه الحمضية، والضغوط الهائلة التي تسود عليه، والمشابهة لتلك الموجودة في قاع المحيط، ودرجات حرارة الفرن التي تسود هناك، ليست بيئة صديقة تمامًا للمركبات الفضائية. أوصى فريق المجلس النرويجي للاجئين في عام 2002 بإرسال منطاد يبقى على الأرض لفترة قصيرة فقط لجمع العينات ثم يعود إلى الفضاء البارد لتحليلها أو نقلها مرة أخرى إلى الأرض. أرسل الاتحاد السوفييتي بالونات إلى كوكب الزهرة في منتصف الثمانينيات، وتخطط الآن وكالة الفضاء الروسية - التي لولا هذه المهمة لم تعد موجودة فيما يتعلق بأبحاث الكواكب - لإرسال مركبة هبوط جديدة.

هناك قدر كبير من التداخل بين الدراسات حول أصل الكواكب والدراسات حول أصل الحياة. ويوضح جاكوسكي الأمر بهذه الطريقة: "يقع كوكب الزهرة على الحدود الداخلية للمنطقة الصالحة للسكن. المريخ عند حده الخارجي. الأرض تقع في المنتصف. وفهم الاختلافات بين هذه الكواكب هو قضية مركزية في مسألة الحياة خارج النظام الشمسي".

ولادة نجم (والتي تشير أيضًا إلى ولادة الأنظمة الشمسية)
تعرف على الكواكب خارج المجموعة الشمسية

5 الهروب من النظام الشمسي

قبل عامين، تأثرت سفن الفضاء الشهيرة التابعة لعملية فوييجر بأزمة تمويل. وقالت وكالة ناسا، التي تسعى بشدة للحصول على المال، إنها قد تضطر إلى وقف عملياتها. ولم يحدث هذا في النهاية بفضل الاحتجاج العام الذي نشأ. لم يسافر أي جسم لمسته يد الإنسان أبعد من فوييجر 1: حاليًا - أكثر من 103 وحدة فلكية (AU) - أي 103 أضعاف المسافة من الأرض إلى الشمس - وكل عام يكتسب 3.6 وحدة فلكية أخرى. في عام 2002 أو 2004 (لا يتفق العلماء مع ذلك) دخلت الحدود الخارجية الغامضة متعددة الطبقات للنظام الشمسي، حيث تصطدم الجزيئات الشمسية الخارجة والغاز البينجمي المتدفق وجهاً لوجه.

لكن فوييجر صُممت لاستكشاف الكواكب الخارجية، وليس الفضاء بين النجوم، كما أن بطاريات البلوتونيوم الخاصة بها أوشكت على النفاد. لقد فكرت وكالة ناسا منذ فترة طويلة في إمكانية إرسال مركبة فضائية مخصصة، وفي تقرير المجلس النرويجي للاجئين لعام 2004 حول الفيزياء الشمسية، زُعم أن الوكالة يجب أن تبدأ العمل نحو تحقيق هذا الهدف.

ومن المفترض أن تقوم هذه المركبة الفضائية بقياس نسبة الأحماض الأمينية بين الجزيئات الموجودة بين النجوم لمعرفة مقدار المادة العضوية للنظام الشمسي التي تأتي من الخارج؛ للبحث عن جزيئات المادة المضادة التي قد تنشأ من الثقوب السوداء الصغيرة أو المادة المظلمة؛ فهم كيفية قيام الحدود بتصفية المواد والأشعة الكونية، التي قد تؤثر على مناخ الأرض؛ ومعرفة ما إذا كان الفضاء بين النجوم القريب يحتوي على مجال مغناطيسي، والذي قد يلعب دورًا حاسمًا في تكوين النجوم. وستلعب المركبة الفضائية دور تلسكوب فضائي صغير، وستجري عمليات رصد كونية لن يحجبها غبار النظام الشمسي. قد تبحث في الظاهرة المعروفة باسم شذوذ بايونير - وهي قوة غير مفسرة تؤثر على مركبتين فضائيتين بعيدتين أخريين، بايونير 10 وبايونيير 11 - وتحديد المكان الذي تركز فيه جاذبية الشمس أشعة الضوء البعيدة بشكل حاد، كاختبار لنظرية أينشتاين في النسبية العامة. . ومن أجل قياس جيد، سيتمكن العلماء من توجيه المركبة الفضائية إلى نجم قريب مثل إبسيلون إريداني، على الرغم من أن الوصول إليه سيستغرق عشرات الآلاف من السنين.

ولإيصال المركبة الفضائية إلى مسافة مئات الوحدات الفلكية خلال حياة الباحث (ومصدر طاقة البلوتونيوم الخاص بها)، يجب تسريعها إلى سرعة 15 وحدة فلكية سنويًا. في النهاية، هناك ثلاثة خيارات: خيار كبير يعمل بمحرك أيوني مصدر طاقته مفاعل نووي، وآخر متوسط ​​بمحرك أيوني مصدر طاقته مولدات بلوتونية، وخيار كبير يعمل بشراع شمسي.

تم وضع تفاصيل المركبة الفضائية الكبيرة (36,000 كجم) والمتوسطة (1,000 كجم) في عام 2005 من قبل فرق يرأسها، على التوالي، توماس زوربوشن من جامعة ميشيغان في آن أربور ورالف ماكنوت من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز. . من المحتمل جدًا أن يطير الاحتمال الصغير في النهاية. يدرس برنامج الرؤية الكونية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية حاليًا اقتراحًا مقدمًا من فريق دولي من العلماء بقيادة روبرت ويمر شوينجيروفر من جامعة كيل في ألمانيا. وقد تنضم ناسا أيضًا.

يمكن لشراع شمسي عرضه 200 متر أن يحمل سفينة فضاء وزنها 500 كجم. بعد الإطلاق من الأرض، سينجرف الشراع أولاً نحو الشمس، ويقترب بقدر ما يجرؤ عليه - مباشرة إلى مدار كوكب عطارد - ثم سيتم طرده بسبب ضوء الشمس الشديد. مثل راكب الأمواج، سيتم توجيه سفينة الفضاء من خلال الاتكاء على جانب أو آخر. قبل عبور مدار كوكب المشتري مباشرة، ستفتح الشراع وتبحر. للتحضير لهذه المهمة، يحتاج المهندسون إلى تصميم شراع بوزن قليل بما فيه الكفاية واختبار أدائه في مهمة أقل طموحًا.

يقول ويمر شوينجروبر: "مثل هذه المهمة، سواء بقيادة وكالة الفضاء الأوروبية أو وكالة ناسا، هي الخطوة المنطقية التالية في أبحاثنا الفضائية". "بشكل عام، توفر المساحة أكثر من مجرد دراسة لجيراننا القريبين جدًا." وتبلغ التكلفة التقديرية لمثل هذه المهمة 2 مليار دولار، بما في ذلك 30 عامًا من نفقات التشغيل. لقد ساعدت دراسة الكواكب الخارجية البشر على فهم كيفية تناسب الأرض مع نمط أكبر، وستقدم دراسة الدائرة بين النجوم نفس المساهمة للنظام الشمسي ككل.

تهديد الكويكبات

وتضرب الديناصورات القاتلة، التي يبلغ قطرها 10 كيلومترات، الأرض كل 100 مليون سنة في المتوسط. الكويكبات التي تسبب دمارًا عالميًا، والتي يبلغ حجمها كيلومترًا أو أكثر، تصل مرة كل نصف مليون سنة تقريبًا. مدمرات المدينة، التي يبلغ طولها 50 مترًا، تضرب ربما مرة واحدة كل ألف عام.

اكتشف مشروع المسح "Space Guard" ما يزيد قليلاً عن 700 جثة يبلغ حجمها كيلومترًا واحدًا، ولا يشكل أي منها تهديدًا في القرون القادمة. معدل الكشف آخذ في التناقص، مما يدل على أن الفحص كشف حوالي 75٪ من الإجمالي.

إن احتمال أن يكون هناك جسد من بين الـ 25٪ المتبقية سيؤذينا هو في الواقع فرصة ضئيلة، لكن عواقب مثل هذا الحدث ستكون كبيرة. ومن الناحية الإحصائية فإن ثمن الدم المعرض للخطر يصل إلى 1,000 حالة وفاة سنويا في المتوسط. ستقتل الكويكبات الصغيرة حوالي 100 شخص سنويًا في المتوسط.

خطة العمل

• توسيع نطاق البحث عن الكويكبات ليشمل الأجسام الأصغر، ربما باستخدام تلسكوب فضائي مخصص للأشعة تحت الحمراء
• أدوات اختبار لتحويل كويكب من مداره بطريقة خاضعة للرقابة
• تطوير نظام رسمي لتقييم التهديدات المحتملة

الشيء الصحيح؟

العلماء لا يتفقون على الرحلات الفضائية المأهولة. ويعتقد البعض أنها لا تتناسب مع الأهداف العلمية، بل إنها تضر بها. ويعتقد آخرون أن الأهداف ليست متشابكة فحسب، بل إنها في الأساس نفس الشيء: بالنسبة لهم، الفضول العلمي والسفر من أجل المغامرة وجهان لعملة واحدة، الرغبة في الاستكشاف. ويعتقد آخرون أن البشر سيرغبون في نهاية المطاف في مغادرة الأرض، إما بسبب الرغبة أو بسبب اليأس، حتى لو لم يحن الوقت بعد.

ومهما كانت آراء الباحثين، فإنهم جميعا يتفقون على بعض الخطوط الأساسية. أولا، على الرغم من أن رواد الفضاء قادرون على إجراء أبحاث علمية فعّالة في الفضاء وعلى القمر والمريخ، فإن تكلفة إرسال البشر تفوق بكثير الفوائد التي تعود على العلم. وقد يتغير هذا الأمر في المستقبل، عندما تستنفد الروبوتات قدراتها، لكن في الوقت الحالي، يجب اتخاذ القرار بشأن البرنامج المأهول وفقًا لمزاياه الأخرى؛ مثل هذا البرنامج ليس في المقام الأول مشروعًا علميًا. وقال مدير وكالة ناسا مايكل غريفين بوضوح إن مبادرة المريخ أو مبادرة القمر لا علاقة لها بالعلم، رغم أن العلم يستفيد منها أيضا.

ثانيًا، تحتاج وكالة الفضاء إلى احترام جدار الحماية بين المهام الآلية والمأهولة، لأن أهداف هذين الجناحين من برنامج الفضاء منفصلة تمامًا في الوقت الحالي. ثالثًا، لدى كل من المبادرات الحكومية وسوق الطيران الخاص ما تساهم به. وبعد تقاعد مكوك الفضاء، ومن ثم محطة الفضاء الدولية، سينتقل المدار حول الأرض ببطء إلى أيدي القطاع الخاص. وبذلك ستتمكن ناسا ووكالات الفضاء الأخرى من البقاء في الطليعة.

أخيرًا، إذا كانت دول العالم سترسل رواد فضاء إلى الفضاء، فيجب عليها على الأقل أن تمنح الركاب شيئًا قيمًا وملهمًا للقيام به. بالنسبة لمعظم الباحثين - المحطة الفضائية، على الأقل في شكلها الحالي، لا تحسب. يعتبر المريخ . لا يزال القمر محل نزاع ساخن.

مطاحن الارقام

• تبلغ ميزانية ناسا 16.8 مليار دولار سنويًا، أي حوالي 0.6% من الميزانية الفيدرالية العامة. ثلاثة أخماسها مخصص للرحلات الفضائية المأهولة، والثلث مخصص للعلوم (السفن الفضائية للكواكب والتلسكوبات في الفضاء التي تهدف إلى مسح الكون الأوسع) والباقي للملاحة الجوية.
• وتتوقع الوكالة أن تكلف المحاولة القادمة للوصول إلى القمر نحو 100 مليار دولار خلال العقد المقبل. تكلفة برنامج أبولو هي نفسها تقريبًا.
• تأتي الأموال من المغادرة التدريجية للمحطة الفضائية والمكوك. فقد تراجع الرئيس جورج دبليو بوش عن وعده الأصلي بتقديم بضعة مليارات إضافية، وعلى هذا فقد كان لا بد من خفض برنامج الفضاء بنسبة 20%. تم إلغاء أو تأجيل العديد من المهام.
• ويقدر مدير وكالة ناسا مايكل جريفين أنه إذا ظلت ميزانية الوكالة قريبة من التضخم، فسيتمكن رواد الفضاء من الهبوط على المريخ في أواخر الثلاثينيات من القرن الحادي والعشرين.

والمزيد حول هذا الموضوع

الموقع الحالي للمركبة الفضائية Voyager و Pioneer

تقرير ناسا عن تهديد الكويكب

مراجعة

تقارير مجلس البحوث الوطني الأمريكي:

الحياة على المريخ
علوم الأرض
ميزانية العلوم
الفيزياء الشمسية
النظام الشمسي