فضاپیمای نیو هورایزنز ناسا اولین و تنها عبور از سیستم پلوتو را انجام داد که به نزدیک‌ترین فاصله با آن دنیای دور در تیر ۱۳۹۴ رسید.
پس از آن، این کاوشگر در ۱۱ دی ۱۳۹۷، عبوری از آرروکوت، یک شیء کمربند کویپر (KBO) واقع در منطقه‌ای از فضا فراتر از نپتون به نام کمربند کویپر انجام داد. در کمربند کویپر دنیای یخی دیگری وجود دارد که بازمانده‌های آسمانی از تشکیل منظومه شمسی ما هستند.
برای نیو هورایزنز، جمع‌آوری بیشتر داده‌های علمی اکتشافی، در افق است.
مشاهدات بی‌قیمت: نگاهی به ارزش‌های پنهان زندگی
اواخر سال گذشته، یک مطالعه توسط آکادمی ملی ایالات متحده تحت عنوان “دهه بعدی کشف در فیزیک خورشیدی و فضایی: کاوش و حفاظت از خانه بشریت در فضا” اظهار داشت که “چالش‌های اصلی این است که مشاهدات بی‌قیمت از فضاپیماهای نیو هورایزنز و وویجر را که تنها وسیله‌های به‌دست آوردن اطلاعات دست اول از محیط در هلیوسفر بیرونی و فراتر از حباب هلیوسفریک هستند، ادامه دهیم.”
این گزارش همچنین اشاره کرده است که “با حرکت به بیرون، مرز منظومه شمسی که در آن تأثیر خورشید کاهش می‌یابد و با محیط بین‌ستاره‌ای جایگزین می‌شود، چیزهای زیادی برای کشف وجود دارد.”
گزارش دهه‌ای هلیوسفر برای چندین دلیل اهمیت دارد، آلن استرن، محقق اصلی نیو هورایزنز از مؤسسه تحقیقات جنوب‌غربی در بولدر، کلرادو، گفت. “این تأییدی کاملاً مستقل از جامعه علمی است که نشان می‌دهد علم نیو هورایزنز چقدر مهم و منحصر به فرد است,” او گفت.
نیو هورایزنز در حال آماده‌سازی برای عبور از “شوک خاتمه‌ای” خورشید است، جایی که باد خورشیدی زیرصوتی کند شده و به زیرصوت تبدیل می‌شود زیرا به محیط بین‌ستاره‌ای برخورد می‌کند.
بازی حدس
اگرچه نیو هورایزنز اکنون در حالت خواب است، این فضاپیما هنوز داده‌های فیزیک خورشیدی را به صورت ۲۴ ساعته جمع‌آوری می‌کند، استرن گفت و این داده‌ها را در حافظه حالت جامد داخل فضاپیما ذخیره می‌کند — اساساً یک درایو فلش بزرگ.
“ما در تاریخ ۱۱ مهر سال گذشته وارد حالت خواب شدیم. این حالت را در تاریخ ۱۳ فروردین سال جاری ترک خواهیم کرد. وقتی بیدار شویم، داده‌های انباشته شده نیو هورایزنز را به شبکه فضای عمیق ناسا ارسال خواهیم کرد,” استرن گفت.
“اما عبور واقعی از شوک خاتمه‌ای، زمان‌بندی آن یک بازی حدس است. هیچ‌کس نمی‌تواند این را به طور کامل پیش‌بینی کند، اما ممکن است تا سال ۱۴۰۶ به وقوع بپیوندد و ما می‌خواهیم در آن زمان آماده باشیم تا آن را از دست ندهیم,” استرن اضافه کرد.
در همین حال، نیو هورایزنز کاملاً سالم است. “هیچ‌چیز خراب نشده است و هفت ابزار آن به خوبی کار می‌کنند، همانطور که در زمان پرتاب کار می‌کردند.”
اما نیو هورایزنز سوخت کمی دارد. “و این فقط به این معنی است که باید با آن سوخت بسیار محتاط باشیم. هر سوختی که مصرف کنیم ما را به عبور از یک KBO جدید نخواهد برد، بنابراین احتمال عبور کاهش می‌یابد,” استرن گفت.
کمبود سوخت به این معنا است که استرن عنوان جدیدی به عنوان “نگهدارنده سوخت ارشد” به همراه محقق اصلی اتخاذ کرده است.
در مورد نیروی فضاپیما و انتقال داده‌ها، این فضاپیمای دوردست برای ادامه فعالیت آماده است. سیستم تولید نیروی هسته‌ای آن احتمالاً تا سال ۱۴۲۸ دوام خواهد داشت, استرن مشاوره داد.
پس آیا نیو هورایزنز می‌تواند عبوری از یک KBO دوردست دیگر داشته باشد؟
شاید، اگر مأموریت از رصدخانه‌های زمینی کمک بگیرد، به ویژه از رصدخانه ورا سی. روبین که به زودی آنلاین خواهد شد. تشخیص KBOها توسط روبین در مسیر پروازی قابل دسترس نیو هورایزنز احتمال عبور از آن‌ها را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد, استرن اضافه کرد. “اما این یک جستجوی سوزن در کاه است,” او اضافه کرد، “حتی با استفاده از بهترین ابزارهای دنیا.”
سؤالات بی‌پاسخ
در همین حال، تیم فیزیک خورشیدی نیو هورایزنز که متشکل از حدود دوازده دانشمند و مهندس است، متمرکز بر اندازه‌گیری‌های فضاپیما در هلیوسفر بیرونی هستند, اندرو پاپه از آزمایشگاه علوم فضایی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، گفت. او یک هم‌محقق و رهبر علمی فیزیک خورشیدی در مأموریت نیو هورایزنز است.
این تیم در حال آماده‌سازی برای عبور نیو هورایزنز از شوک خاتمه‌ای است، یکی از مرزهای کلیدی بین هلیوسفر و فضای بین‌ستاره‌ای ما, پاپه گفت.
“هر دو فضاپیمای وویجر این مرز را عبور کردند و دنیای جدیدی از فیزیک را آشکار کردند,” او گفت. “اما به دلیل محدودیت‌هایی در ابزارهای وویجر، سؤالات کلیدی در مورد جمعیتی از یون‌ها به نام ‘یون‌های برداشت شده’ بی‌پاسخ باقی ماند.”پاپه افزود که از زمان اندازه‌گیری‌های وویجر، به طور فزاینده‌ای مشخص شده است که این یون‌های برداشت شده ممکن است در واقع غالب بر انتقال انرژی و تکانه در شوک خاتمه‌ای باشند.
اولین اندازه‌گیری‌ها
خوشبختانه، نیو هورایزنز ابزارهای کلیدی به همراه دارد — “باد خورشیدی اطراف پلوتو” (SWAP) و “طیف‌سنج ذرات پرانرژی پلوتو” (PEPSSI) — که اولین اندازه‌گیری‌ها را از این یون‌های برداشت شده حیاتی در هلیوسفر بیرونی و فراتر از شوک خاتمه‌ای انجام خواهند داد.
“با این در ذهن، تیم فیزیک خورشیدی نیو هورایزنز در حال برنامه‌ریزی دقیق برای حالت‌های مشاهده‌ای ابزارها، برنامه‌ریزی بودجه‌های انتقال داده (که از بیش از ۶۰ واحد نجومی دشوار است!)، و درگیر کردن جامعه نظری هلیوسفر بیرونی برای آماده‌سازی برای اندازه‌گیری‌های پیشگامانه‌ای است که نیو هورایزنز در آینده نزدیک به ارمغان خواهد آورد,” پاپه گفت.
در مجموع، تیم نیو هورایزنز به دنبال قدم‌های وویجر افتخار می‌کند، پاپه گفت، “اما بی‌نهایت هیجان‌زده است که اولین اندازه‌گیری‌های منحصر به فرد از مرزهای بیرونی هلیوسفر، جایی که ما آن را ‘خانه’ می‌نامیم، را ارائه دهد.”
ملاقات تاریخی
عبور از شوک خاتمه‌ای خود می‌تواند به مدت ۱۰ دقیقه کوتاه باشد، این را پنتوس براندت، دانشمند پروژه نیو هورایزنز در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز (APL) در لارل، مریلند گفت.
“اما احتمالاً چندین عبور از آن به وقوع خواهد پیوست زیرا شوک برای چندین روز به جلو و عقب می‌رود و قطعاً ملاقات تاریخی دیگری برای نیو هورایزنز خواهد بود,” براندت گفت.
“داده‌های برخورد با شوک خاتمه‌ای گنجینه‌ای برای فیزیک‌دانان فضایی در سراسر جهان خواهد بود که مشتاق‌اند بفهمند این مرز وسیع چگونه کار می‌کند,” براندت به Space.com گفت. “تمام این کشفیات از مأموریت‌های پیشگامانه مانند وویجر و نیو هورایزنز به ما می‌آموزند که چقدر از آنچه که فراتر از آن قرار دارد، نمی‌دانیم، و راه را برای یک مأموریت اختصاصی به نام Interstellar Probe در آینده هموار می‌کند,” او گفت.
جوهره کاوش
براندت یک بونوس کاوشی دیگر برای نیو هورایزنز را نیز برجسته کرد.
“من فکر می‌کنم ما شاید فقط نوک کوه یخ کمربند کویپر را دیده باشیم که ممکن است خیلی بیشتر از آنچه که تصور می‌کنیم گسترش یافته باشد,” براندت گفت.
گرد و غبارهایی که فضاپیما اندازه‌گیری کرده است، هنوز هم بیشتر از آن چیزی است که از یک ‘صخره کمربند کویپر’ انتظار داشتیم. براندت افزوده است: “باید همیشه فرصتی برای کشف برای خود فراهم کنیم.” این جوهره کاوش است.
در چند سال آینده، نیو هورایزنز احتمالاً در وسط یک منطقه جدید از کمربند کویپر قرار خواهد گرفت, براندت پیشنهاد کرد. این فرصتی تاریخی برای علم سیاره‌ای خواهد بود با پیامدهای مهم برای درک سیستم‌های سیاره‌ای فراخورشیدی.
شگفتی‌های جدید
نیو هورایزنز به عنوان “اولین پاسخ‌دهنده” و صاحب رکورد فضاپیمای تاریخ، مشاهدات تاریخ‌سازی را به عنوان اولین فضاپیمای بررسی‌کننده پلوتو و ماه‌های آن از نزدیک ثبت کرده است. همچنین، پس از یک سفر نه ساله، این کاوشگر هدف علمی دوم خود را با عبور از KBO آرروکوت در سال ۲۰۱۹ که دورترین شیء بررسی شده از نزدیک بود، گذراند.
یافته‌های نیو هورایزنز در حال حاضر در مرکز توجه قرار دارند و در نشست علمی دهمین سالگرد عبور از پلوتو که برای این ماه جولای در APL برنامه‌ریزی شده است، مورد بحث قرار خواهند گرفت، جایی که فضاپیمای نیو هورایزنز طراحی، ساخته و مدیریت می‌شود.
“ما همه چیزهایی که از زمان عبور نیو هورایزنز یاد گرفته‌ایم را جمع‌آوری می‌کنیم. و نه تنها از فضاپیما، بلکه از تلسکوپ فضایی هابل، تلسکوپ فضایی جیمز وب، و مشاهدات زمینی نیز,” استرن گفت. “پس آماده باشید. من روی شگفتی‌های جدید شرط می‌بندم!”
