المس الشمس: ستطلق ناسا مركبة فضائية أقرب إلى الشمس من أي وقت مضى

وأعلنت وكالة ناسا أن المركبة الفضائية، التي ستقترب من الشمس أكثر من أي مركبة فضائية أخرى، ستحمل اسم يوجين باركر، عالم الفيزياء الفلكية الذي تنبأ بظاهرة الرياح الشمسية.

أعلنت وكالة الفضاء الأمريكية أمس أن مركبتها الفضائية البحثية القادمة للشمس، Solar Probe Plus ("المسبار الشمسي بلس")، ستحتوي الآن على "مسبار باركر الشمسي"، الذي سمي على اسم عالم الفيزياء الفلكية يوجين باركرالذي تنبأ بوجود الرياح الشمسية، وهي ظاهرة تدفق الجزيئات المنبعثة من الشمس نحو الفضاء الخارجي بسرعة هائلة تبلغ حوالي 500 كيلومتر في الثانية.

وستكون المركبة الفضائية، التي سيتم إطلاقها بين شهري يوليو وأغسطس 2018، أقرب إلى الشمس من أي مركبة فضائية أخرى على الإطلاق. في مدار معقد وطويل يتضمن سبع رحلات طيران بالقرب من كوكب الزهرة، سيقلل مسبار باركر الشمسي مداره ببطء ويقترب أكثر فأكثر من الشمس (انظر أدناه بخصوص المدار الفريد).

وفي نهاية المهمة، بين عامي 2024 و2025، ستصل المركبة الفضائية إلى أقرب نقطة في مدارها إلى مسافة حوالي 6 ملايين كيلومتر من الشمس - 0.04 من متوسط ​​مسافة الأرض من الشمس (المعروفة باسم "" الوحدة الفلكية "، حوالي 150 مليون كيلومتر). وهذه المسافة أقرب إلى الشمس بنحو 7 مرات من مسافة حامل الرقم القياسي الحالي، وهي المركبة الفضائية هيليوس 2والذي تم إطلاقه إلى جوار الشمس عام 1976.

وبسرعة قصوى تبلغ حوالي 700,000 ألف كيلومتر في الساعة، والتي سيصل إليها عندما يقترب كثيرًا من الشمس، سيدور المسبار إلى أسرع العظام صنع الإنسان وبهذه السرعة، يمكنك الوصول من واشنطن العاصمة إلى فيلادلفيا في ثانية واحدة.

شاهد فيديو ناسا يوضح المهمة:

أول مركبة فضائية تحمل اسم باحث حي

في الحفل الذي أقيم أمس في جامعة شيكاغو، منحت وكالة ناسا أعظم تكريم للباحث المسن يوجين باركر، الذي سيبلغ التسعين من العمر الشهر المقبل، حيث ستطلق اسمه على واحدة من أغلى مهامها، والتي تقدر تكلفتها بحوالي 90 مليار دولار.

غالبًا ما تسمي وكالة ناسا مهامها بأسماء باحثين مشهورين، مثل تلسكوب هابل الفضائي، الذي سمي على اسم عالم الفلك إدوين هابل، لكن هذه هي المرة الأولى التي تسمي فيها الوكالة مركبة فضائية على اسم شخص حي.

وقال باركر في المؤتمر إنه "يشعر بالفخر الشديد لارتباطه بمثل هذه المهمة البطولية لاستكشاف الفضاء". وأضاف في إعلان لوكالة ناسا أن "المسبار الشمسي سيتوجه إلى منطقة من الفضاء لم يتم استكشافها من قبل. نريد الحصول على قياسات أكثر دقة لما يحدث في الرياح الشمسية. أنا متأكد من أنه ستكون هناك مفاجآت. إنهم دائما هناك."

وقال نيكولا فوكس، كبير علماء المهمة، من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز في الولاية، إن "مسبار باركر الشمسي سيجيب على أسئلة في الفيزياء الشمسية كنا ننتظرها منذ أكثر من ستة عقود". بولاية ميريلاند في الولايات المتحدة. وأضاف: "المركبة الفضائية مجهزة بالكثير من الاكتشافات التي ستحل العديد من الألغاز حول كوكبنا، بما في ذلك اكتشاف سبب ارتفاع حرارة هالة الشمس مقارنة بالسطح. نحن أيضًا فخورون جدًا بأننا سنكون قادرين على حمل اسم جين [يوجين باركر] معنا في هذه الرحلة البحثية المذهلة."

شاهد يوجين باركر وهو يتحدث عن بحثه:

حظي باركر باحترام كبير لأبحاثه التي تنبأت بظاهرة الرياح الشمسية، والتي نشرها عندما كان عمره 30 عامًا فقط. تجدر الإشارة إلى أنه حتى الباحثين الأوائل افترضوا وجود المادة المنبعثة من الشمس، من بين أمور أخرى بسبب حقيقة أن ذيول المذنبات تدور دائمًا في الاتجاه المعاكس للشمس. ومع ذلك، كان باركر أول من وصف بالتفصيل كيفية حدوث هذه الظاهرة في الإكليل الشمسي، وهي الطبقة العليا من الغلاف الجوي للنجم، حتى قبل ملاحظة الرياح الشمسية مباشرة.

تم استقبال بحثه في البداية بالتشكيك. المقال الذي قدمه في عام 1958، تم رفض مجلة الفيزياء الفلكية من قبل مراجعة النظراء، ولكن تم نشرها في نهاية المطاف بسبب مساعدة عالم الفيزياء الفلكية الحائز على جائزة نوبل (عام 1983) سوبرامانيان شاندراسيخاروالذي كان رئيس تحرير المجلة في ذلك الوقت.

ولوحظت ظاهرة الرياح الشمسية لأول مرة بعد عام واحد، في القياسات التي أجرتها المركبة الفضائية السوفيتية لونا 1 في عام 1959. وتم التحقق من القياسات لاحقًا بواسطة المركبة الفضائية الأمريكية أيضًا مارينر 2، تم إطلاقه عام 1962.

افهم كيف تتشكل الرياح الشمسية

يتم توليد الرياح الشمسية في منطقة الآلة صب ("الإكليل") - الطبقة العليا من الغلاف الجوي للشمس، حول الجزء الأمامي من "سطحها" المرئي (إذا أمكن تسميتها ذلك الجزء الخارجي من كرة عملاقة من الغاز والبلازما تفتقر إلى سطح صلب).

يتم إخراج الجزيئات من التاج بفضل درجة حرارته الهائلة، والتي يمكن أن تصل إلى 3 ملايين درجة مئوية. والكورونا أكثر سخونة بكثير من سطح الشمس، حيث تصل درجة حرارتها "فقط" إلى نحو 5,800 درجة مئوية. ومع ذلك، فإن سطح الشمس أكثر كثافة من الإكليل بكثير، وينبعث منه ضوء أكثر بكثير، لذلك لا يمكن رؤيته إلا بالعين المجردة أثناء كسوف الشمس.

ارتفاع درجة الحرارة في منطقة الإكليل يصل بالجزيئات الموجودة فيها إلى سرعة تفوق سرعة الصوت، ويصل الكثير منها إلى سرعة الإفلات من جاذبية الشمس، وتنتشر في كل مكان إلى الفضاء الخارجي.

للرياح الشمسية تأثير كبير على جميع الأجسام في النظام الشمسي. على سبيل المثال، الباحثون تقدير يتمتع المريخ بغلاف جوي رقيق للغاية لأن الرياح الشمسية اصطدمت به وتسببت ببطء وتدريجيا، على مدى مليارات السنين، في هروب الجزيئات منه نحو الفضاء (على عكس المريخ، تتمتع الأرض بمجال مغناطيسي قوي يحميها من الرياح الشمسية) .

سبب ارتفاع درجة الحرارة في الهالة ليس واضحا بعد ويخضع للجدل العلمي. ولذلك تهتم وكالة ناسا بإرسال مركبة فضائية قريبة جدًا من الشمس، لتتمكن من الدخول داخل الإكليل نفسه ودراسة العمليات التي تجري بداخله.

وتؤكد ناسا أن الغرض من المهمة ليس مجرد بحث علمي بحت، وأن لها أهمية عملية في التنبؤ بـ"الطقس الفضائي". لرياح الشمس، وغيرها من الظواهر مثل التوهجات الشمسية، وله تأثير كبير على الأقمار الصناعية والأنظمة الإلكترونية الأخرى، التي أصبحنا نعتمد عليها في العصر الحديث.

التكنولوجيا الحديثة التي تسمح لنا بلمس الشمس

من أجل استكمال أهداف مهمتها، المركبة الفضائية مطلوبة، بلغة مهندسي المهمة، للوصول إلى مسافة أقل من 10 أنصاف أقطار الشمس (R_S) من مركز الشمس - مسافة حوالي 6 ملايين كيلومتر من وجه الشمس.

عند هذه المسافة، ستدخل المركبة الفضائية مباشرة إلى هالة الشمس وتصل إلى منطقة حيث الجسيمات، التي ستصبح في النهاية الرياح الشمسية، لم تصل بعد إلى سرعة تفوق سرعة الصوت. وبالتالي، ستكون المركبة الفضائية قادرة على مراقبة العملية التي يتم من خلالها تسريعها للهروب من الشمس عن كثب.

ولكن على مسافة قريبة جدًا من الشمس، فإن درجة الحرارة التي سيتعين على المركبة الفضائية تحملها ستصل إلى ما يقرب من 1,400 درجة مئوية. ورغم أن مثل هذه المهمة كانت تعتبر هدفا علميا رئيسيا منذ عقود، إلا أنها أصبحت ممكنة فقط في العصر الحديث، وذلك بفضل التكنولوجيا المبتكرة التي تحمي المركبة الفضائية.

وللاختباء من إشعاعات الشمس الحارقة، سيتم تجهيز المركبة الفضائية بدرع مصنوع من مادة الكربون المركبة، بسمك 11.4 سم. سيتعين على الدرع الشمسي أن يتحمل ليس فقط درجات الحرارة المرتفعة جدًا، ولكن أيضًا التغيرات الشديدة في درجات الحرارة التي ستشهدها المركبة الفضائية أثناء مدارها الإهليلجي حول الشمس، حيث تقترب من الشمس ولكنها تبتعد عنها أيضًا.

ستحتوي المركبة الفضائية على ألواح شمسية رئيسية، والتي سيتم استخدامها عندما تكون بعيدة عن الشمس. ولمنعها من السخونة الزائدة بالقرب من الشمس، ستلتصق بالجسم المركزي المظلل بواقي الشمس، في حين يبرز طرفاها مثل الأصابع، وستزودها بالكهرباء اللازمة لتشغيلها. سيتم أيضًا تبريد الألواح الشمسية بشكل فعال باستخدام مشعات، والتي ستزيل الحرارة الناتجة عن أشعة الشمس الشديدة.

الرحلة الطويلة والمتعبة نحو الشمس

هناك مشكلة أخرى تواجه مخططي المهمة، والتي بدأت ناسا في تطويرها منذ ما يقرب من عقد من الزمن في عام 2008، وهي الرحلة المعقدة نحو الشمس.

على عكس المركبات الفضائية التي يتم إطلاقها بعيدًا عن الشمس، فإن التغيير في السرعة المطلوبة في الاتجاه المعاكس، نحو الشمس، يكون أعلى بكثير وأكثر صعوبة (شاهد الشرح الجميل في هذا الفيديو).

وللقيام بذلك، ستساعد المركبة الفضائية في 7 تحليقات بالقرب من كوكب الزهرة. وهذا الذباب الذي يستخدم الطريقة المعروفة باسم "ضفيرة الجاذبية"، غالبًا ما يتم ذلك من أجل "سرقة" القليل من السرعة المدارية للكواكب وتسريع سرعة المركبة الفضائية (نظرًا للفرق الهائل في الكتلة بين المركبة الفضائية والكوكب، يعد هذا تغييرًا ضئيلًا بالنسبة للكوكب). وفي هذه الحالة سيحدث العكس، حيث ستمنح المركبة الفضائية كوكب الزهرة القليل من سرعته، وبالتالي تتباطأ سرعتها وتقترب من الشمس.

سيتم أول تحليق للمركبة الفضائية بالقرب من كوكب الزهرة بعد أشهر قليلة من الإطلاق في عام 2018.بالفعل في ذلك العام وسوف تصل إلى أقرب مسافة على الإطلاق لمركبة فضائية من الشمس، وهي 0.16 وحدة فلكية فقط (متوسط ​​مسافة الأرض من الشمس).

مع كل تحليق إضافي تقوم به بالقرب من كوكب الزهرة، فإنه سيقلل من مداره حول الشمس أكثر قليلاً (أو بشكل أكثر دقة - مجرد نقطةالحضيض الشمسي، وهي أقرب نقطة إلى الشمس في المدار الإهليلجي، بينما سيبقى الإفيليون، وهو أبعد نقطة، بالقرب من مدار الزهرة).

وفي عام 2024، ستصل المركبة الفضائية إلى "الإجراء" الرئيسي للمهمة، حيث ستبدأ ثلاث لفات أخيرة ستقترب فيها من أقرب نقطة على الإطلاق إلى الشمس، وهي مسافة حوالي 6 ملايين كيلومتر من سطح الشمس.

وباستخدام أربعة أجهزة علمية سيتم تركيبها فيها، ستقوم المركبة الفضائية بقياس وأخذ عينات من الجزيئات الموجودة داخل الإكليل الشمسي، والتقاط صورة قريبة. ويأمل الباحثون أن يفهموا سبب ارتفاع درجة حرارة الهالة؛ كيف يتم إنشاء الرياح الشمسية؟ وكيفية التنبؤ بشكل أفضل بنشاط الشمس - لحماية الأنظمة الإلكترونية والأقمار الصناعية، التي أصبحنا نعتمد عليها في العصر الحديث.

• لإعلان ناسا
• إلى موقع المهمة