۱۳۹۶ پنج شنبه ۳۰ شهريور
شماره‌های پیشین:
شماره ۲۸۴۴ - ۱۳۹۶ پنج شنبه ۳۱ فروردين
سفینه‌های «کاسینی» و «هویگنس»، چه دستاوردهایی داشتند؟
میهمان 12ساله سیاره حلقه‌دار
بابک فرهادی

سازمان فضایی ناسا اعلام کرد سفینه کاسینی پس از نزدیک به یک دهه فعالیت و کاوش در اطراف سیاره زحل، سرانجام به پایان دوران مأموریت خود رسیده است و به‌زودی کارش به پایان می‌رسد. کاوشگر کاسینی که روزگاری هر تصویر تازه یا کشف جدید آن، با عنوان‌‌های درشت در صفحه اول رسانه‌ها منتشر می‌شد، کم‌کم به ‌روزهای آخر مأموریت موفق خود نزدیک می‌شود. اکنون به صفحه‌های آخر کتاب کاسینی رسیده‌ایم و به‌زودی پایان این مأموریت اعلام می‌شود. به همین مناسبت، به بررسی این مأموریت و دستاوردهای علمی آن می‌پردازیم.

کاوشگر کاسینی 23 مهر سال 1376 خورشیدی (15 اکتبر 1997 میلادی) سفر خود را به‌سوی یکی از شگفت‌انگیزترین سیاره‌های منظومه شمسی آغاز کرد. زحل یا کیوان، سیاره حلقه‌دار منظومه شمسی، منظومه‌ای شگفت‌انگیز از اقمار مختلف را در اطراف خود گرد هم آورده است. این سیاره به‌ دلیل ساختار خیره‌کننده حلقه‌هایش و همچنین تعداد زیاد قمرهایش، سال‌های طولانی توجه بسیاری از رصدگران را به خود جلب کرده بود.
تنها قمر جودار منظومه شمسی
تایتان، تنها قمر بزرگ منظومه شمسی است که جوی قابل‌ملاحظه‌ دارد و در اطراف این سیاره در حال چرخش است. این قمر سال‌های طولانی یکی از اهداف اصلی دانشمندان برای بررسی‌های دقیق‌تر بوده است. به همین دلیل هنگام طراحی کاسینی، با مشارکت سازمان فضایی اروپا، کاوشگری سطح‌نشین طراحی و ساخته شد تا سوار بر فضاپیمای کاسینی عازم منظومه کیوان شود و بر سطح تایتان فرود‌ آید.
مسیر حرکت
کاسینی برای رسیدن به زحل مسیری پیچیده را پشت ‌سر گذاشت. این فضاپیما دو بار از کنار سیاره زهره عبور کرد، یک‌ بار از کنار زمین گذشت و یک‌ بار نیز با عبور از کنار مشتری، از کمک گرانشی این سیاره‌ها برای رسیدن به کیوان بهره برد. این فضاپیما سرانجام پس از سفری هفت‌ساله به مقصد خود رسید و در تاریخ 11 تیر 1383 (اول جولای 2004) وارد مدار سیاره زحل شد. فرود هویگنس بر سطح قمر تایتان با موفقیت خیره‌کننده‌ای همراه بود. اگرچه این سطح‌نشین مدت کوتاهی بر سطح به فعالیت پرداخت، اما برای اولین‌بار داده‌هایی مستقیم را از زیر لایه‌های ابرهای غلیظ تایتان به زمین فرستاد و درک دقیق‌تر وضعیت این قمر را برای ما امکان‌پذیر كرد. این قمر تنها قمر منظومه شمسی است که جو دارد. بر سطح این قمر باران‌هایی از جنس متان می‌بارد و رودخانه‌های متان و دریاچه‌هایي از متان مایع را بر سطح تشکیل می‌دهد.
تمدید مأموریت موفق
کاسینی اما پس از مأموریت هویگنس به کار خود ادامه داد. مأموریت چهارساله کاسینی با موفقیتی خیره‌کننده همراه بود و بعد از پایان آن دوره، بار دیگر تمدید شد. داده‌های دقیق و بی‌نظیر از ساختار حلقه‌ها، قمرها و فعالیت‌های شگفت‌انگیز آنها، رفتارها و جزئیات دقیقی از برخی از اقمار ویژه‌ای که در اطراف زحل در حال گردش هستند، همچون انسلادوس، بخشی از دستاوردهای این مأموریت بود. علاوه بر اینها، در این مأموریت، تصاویر خیره‌کننده‌ای تهیه و به زمین ارسال شد که علاوه بر آنکه اطلاعات علمی بسیاری در اختیار دانشمندان و کارشناسان قرار داد، ناظران غیرمتخصص را نیز مسحور زیبایی منظومه شمسی ما و به‌‌ویژه سیاره‌ حلقه‌‌دار کیوان و قمرهای آن کرد. اما مانند هر داستان باشکوه دیگری، مأموریت کاسینی نیز به آخرین صفحات خود نزدیک می‌شود. روز یکشنبه سوم اردیبهشت سال جاری (23 آوریل) کاسینی آخرین مانور خود را به ‌سوی قلمرو ناشناخته زحل آغاز می‌کند. این مانور کاوشگر کاسینی را در مداری قرار می‌دهد که از شکاف میان سیاره کیوان و حلقه‌های آن عبور کند. تاکنون هیچ کاوشگری از این منطقه عبور نکرده است. قرار است کاسینی 22 بار این مدار را طی کند که هر مرحله از این فرایند، به سطح سیاره کیوان نزدیک‌تر می‌شود و سرانجام در شهریورماه، کاسینی به درون جو زحل شیرجه می‌زند و با رسیدن به بخش‌های غلیظ‌تر جو در آن می‌سوزد و از بین می‌رود تا سفر 20‌ساله‌اش به پایان برسد.
پایان دراماتیک
اگرچه این پایان دراماتیک از ابتدا یکی از گزینه‌های پایان مأموریت بود، اما آنچه اجماع عمومی را برای عملی‌کردن آن به وجود آورد، یافته‌های خود کاسینی بود. این یافته‌ها بیانگر فعالیت‌های قمرهای انسلادوس و تایتان بود و با کشف نمونه‌هایی از مواد آلی، احتمال شکل‌گیری حیات در آنها مطرح شده است. کاسینی یک رآکتور گرمایی رادیواکتیو دارد که اگر به حال خود رها شود، ممکن است در اثر برخورد با قطعات حلقه‌ها یا تغییر مسیر به‌ دلیل گرانش اقمار دیگر، به سمت یکی از این اجرام کشیده شده و با برخورد به آنها، محیط طبیعی این قمرها را آلوده کند. اما طبق برنامه قرار است در تابستان سال جاری، زمانی که سوخت کاوشگر تمام شد، اتاق فرمان در زمین دستور شیرجه فضاپیما در اتمسفر کیوان را صادر کند. فضاپیما با سقوط در جو کیوان، به شدت داغ و ذوب می‌شود و در نهایت از بین می‌رود. مدیران این مأموریت می‌خواهند اطمینان حاصل کنند که هیچ قطعه‌ای از فضاپیما در آینده بر انسلادوس و تایتان نمی‌افتد. این دو قمر کیوان به‌عنوان نامزدهای احتمالی برای یافتن آثار حیات شناسایی شده‌اند و دانشمندان نمی‌خواهند این قمرها، به میکروب‌های زمینی (که ممکن است هنوز به سطح فضاپیما چسبیده باشد)، آلوده شوند هرچند احتمال روی‌دادن چنین اتفاقی بی‌نهایت کم است. نابودی کاسینی در جو زحل روشی مطمئن برای حفاظت از شرایط پویا در اقمار اطراف زحل است.
شباهت تایتان و زمین
اخترشناسان موفق به کشف شواهدی از شباهت قمر تایتان با سیاره زمین شده‌اند. طبق تحقیقات پیشین دانشمندان، تایتان که یکی از بزرگ‌ترین قمرهای سیاره زحل است، تنها جرم آسمانی بعد از زمین محسوب می‌شود که دارای منابع اثبات‌شده سطحی مایعات از جمله رودخانه، دریا و باران است. این قمر که کمی بزرگ‌تر از سیاره عطارد است، سطحی جامد و صخره‌ای دارد. دانشمندان در کشف شواهد جدید خود از شباهت تایتان به زمین، نشان داده‌اند که گاز موجود در جو این قمر به صورت جریان بادهای قطبی، از فضای آن خارج می‌شود. دکتر «اندرو کاتس»، استاد فیزیک کالج دانشگاهی لندن در انگلیس و سرپرست پروژه بادهای قطبی گفت: «درک مکانیسمی که به موجب آن، تایتان جو خود را از دست می‌دهد، جزء اولویت‌های تحقیقاتی ماست. تمایل داریم این مکانیسم را در تایتان و سایر اجرام آسمانی بررسی کنیم تا به درک بهتری درباره این پدیده دست یابیم». دکتر «کاتس» و همکارانش با تجزیه و تحلیل داده‌های دریافتی از دستگاه طیف‌سنج پلاسمای فضاپیمای کاسینی که دور سیاره زحل در حال چرخش است، موفق به کشف گازهای خروجی از جو قمر تایتان شدند که حاوی ذرات معلق است. انواع ذرات کشف‌شده، محققان را به این نتیجه رساند که در سطح این قمر، بادهای قطبی گسترده‌ای وجود دارد. دکتر «کاتس» اعلام کرد: «جو تایتان اساسا از نیتروژن و متان تشکیل شده و فشار این گازها، 50  درصد بیشتر از سطح زمین است». وی در ادامه افزود: «طبق اطلاعات دریافتی از فضاپیمای کاسینی در چند سال گذشته، روزانه هفت تن هیدروکربن از جو تایتان خارج می‌شود، اما در آن زمان، توضیحی برای این پدیده وجود نداشت. این مطالعه جدید، شواهدی مستدل برای این رویداد ارائه کرده است. فضاپیمای کاسینی برای اولین‌بار در سال 2006 از وجود ابرهایی بر فراز قطب شمال تایتان خبر داد. دانشمندان ناسا دریافتند که این ابرها بسیار شبیه به ابرهای قطبی موجود در لایه استراتوسفر بوده و حاوی مقادیری یخ متان است. پیش از این وجود ذرات یخ در جو تایتان کشف نشده بود».
آغاز دورانی تازه
پایان کاسینی اما آغاز دورانی خواهد بود که میراث کاسینی، بیشتر قدر می‌بیند. بسیاری از داده‌ها و یافته‌های کاسینی منتظر بررسی‌های دقیق‌تر دانشمندان هستند. مطالعاتی که سال‌های سال بعد از پایان کاسینی ادامه خواهد یافت و نام آن را در تاریخ کاوش‌های فضایی منظومه شمسی در رده یکی از پیشگامان شناخت سیاره طوق‌برگردن منظومه شمسی ثبت خواهد کرد.
مدیران برنامه کاسینی
فضاپیمای فضایی کاسینی و کاوشگر هویگنس همراه آن را ناسا (سازمان فضایی آمریکا) و سازمان‌های فضایی اروپا برای کاوش به فضا فرستادند. هدف اصلی کاسینی آن بود که به دور کیوان یا زحل بگردد و اطلاعاتی از آن را به زمین مخابره کند، ولی هویگنس یک کاوشگر کوچک بود که از کاسینی جدا شد و به سمت تایتان (یکی از قمرهای زحل) رفت و اطلاعاتی از سطح آن به زمین فرستاد.
نام‌گذاری سفینه‌ها
این دو فضاپیما را به افتخار دو منجم نامدار اروپایی «جووانی کاسینی» و «کریستین هویگنس» نامیده‌اند. «جووانی دومنیکو کاسینی» (متولد هشتم ژوئن 1625 و درگذشته 14 سپتامبر 1712) ریاضی‌دان، اخترشناس، مهندس و اخترشناس ایتالیایی بود. «کاسینی» به همراه رابرت هوک، لکه قرمز بزرگ را در سیاره مشتری کشف کرد. «کاسینی» همچنین نخستین کسی بود که چهار ماه کیوان را رصد کرد. «کاسینی» همچنین در حدود سال 1690 شکاف کاسینی را در میان حلقه‌های زحل کشف کرد. «کریستین هویگنس» نیز دانشمند و فیزیک‌دان سرشناس هلندی قرن هفدهم بود. وی 14 آوریل 1629 در لاهه هلند به دنیا آمد و بعدها با اختراع ساعت پاندولی، نام خود را در میان مخترعان جهان ثبت کرد. «کریستین» خیلی زود به ریاضیات علاقه‌مند شد و به تحصیل آن پرداخت. وی در دانشگاه‌های لیدن و بردا مشغول به تحصیل شد. 22 سال بیشتر نداشت که در زمینه علوم ریاضی و ستاره‌شناسی رساله‌ای نوشت که مورد توجه «رنه دکارت»، استاد ریاضیاتش قرار گرفت. «هویگنس» در 34سالگی به عضویت انجمن سلطنتی انگلیس انتخاب شد و در زمان توقفش در لندن، با «نیوتن» فیزیک‌دان بزرگ آشنا شد و با او در زمینه مسائل علمی به بحث و تبادل‌نظر پرداخت. در این زمان تلسکوپ جدیدی اختراع شد و «هویگنس» به رشته ستاره‌شناسی علاقه بیشتری پیدا کرد. لوازم و وسایلی که او از آنها استفاده می‌کرد، بسیار قدیمی و کهنه بودند و او تصمیم گرفت که خودش عدسی‌های تلسکوپ را بسازد. در سال 1656 تلسکوپی ساخت و با استفاده از آن توانست سحابی جبار را کشف و بزرگ‌ترین قمر زحل به نام تایتان را مشاهده کند. بیشتر شهرت «هویگنس» مربوط به نظریه‌ای است که درباره ماهیت نور بیان کرده است. او ماهیت ذره‌ای نور را نپذیرفت و نظریه موجی نور را مطرح کرد، ولی چون فرضیه ذره‌ای نیوتن بهتر می‌توانست پدیده‌های بازتابش و شکست و حرکت مستقیم نور را توضیح دهد، از این رو این نظریه مدت‌ها مسکوت ماند تا آنکه آزمایش معروف یانگ و سپس تئوری ماکسول درباره امواج الکترومغناطیس جان تازه‌ای به نظریه هویگنس داد.


دیدگاه‌ها(۰)