این پرسشی است که یک پژوهش اخیر در پنجاهوششمین کنفرانس علوم قمری و سیارهای به آن پرداخته است؛ جایی که دو پژوهشگر از مؤسسه فناوری کالیفرنیا (کلتک) دربارهی امکان انجام مأموریتهای بازگشت نمونه از این دو سیارهی درونی منظومه شمسی بحث کردهاند. این مطالعه میتواند به دانشمندان، مهندسان و برنامهریزان فضایی کمک کند تا روشهای نوینی برای انجام مأموریتهای بازگشت نمونه از مناطق دورافتاده منظومه شمسی، و بهویژه از مقاصد دشوار مانند عطارد و زهره، توسعه دهند.
تنگ ای (تونی) یاپ، دانشجوی دکتری در کلتک و نویسندهی اصلی این پژوهش، دربارهی انگیزهی این تحقیق، نکات مهم آن، گامهای بعدی برای توسعهی مأموریتهای بازگشت نمونه، و اهمیت بازگرداندن نمونه از عطارد و زهره. پس، انگیزهی انجام این مطالعه چه بوده است؟
یاپ میگوید:
«این پژوهش نتیجهی کارگاهی بود که توسط مؤسسهی مطالعات فضایی کک (KISS) در کلتک با موضوع بازگشت نمونه از سراسر منظومه شمسی برگزار شد. در این کارگاه، کارشناسانی در حوزههایی مانند ژئوشیمی، کیهانشیمی، دینامیک مداری، و علوم مأموریتها (و همچنین پژوهشگران جوانی مانند من) گرد هم آمدند تا دربارهی اولویتهای علمی مهمی که میتوان با بازگرداندن نمونه از اجرام مختلف منظومه شمسی محقق کرد، و فناوریهایی که برای ممکن ساختن این مأموریتها باید توسعه یابد، گفتوگو کنند.»
در این پژوهش، پژوهشگران مزایا و معایب جمعآوری نمونه از عطارد و زهره را بررسی کردند و به نکتهی مهمی اشاره کردند: نبود شهابسنگهایی از نواحی درونی منظومه شمسی. تمام شهابسنگهایی که تاکنون جمعآوری شدهاند منشأیی بیرون از مدار زمین داشتهاند؛ مانند کمربند اصلی سیارکها، مریخ، یا کمربند کویپر. به همین دلیل، اطلاعات ما از مواد سازندهی سیارههای درونی بسیار محدود است. پژوهشگران تأکید کردند که بدون این نمونهها، درک دقیقی از ترکیب مواد اولیهی سیارهها – مثل مواد کربندار و غیرکربندار – در اوایل شکلگیری منظومه شمسی نداریم.
همچنین پژوهشگران با استفاده از مأموریتهای گذشته و فعلی مانند MESSENGER ناسا به عطارد، و مأموریتهای فعال مانند BepiColombo آژانس فضایی اروپا، و مأموریتهای آیندهی پیشنهادی ناسا مانند DAVINCI و VERITAS برای زهره، استدلال خود را برای بازگشت نمونه از این دو سیاره تقویت کردند.
پس مهمترین یافتههای این مطالعه چیست؟
یاپ میگوید:
«ما حتی یک نمونه شهابسنگ هم از عطارد و زهره نداریم. بلوکهای سازندهی این دو سیاره از درونیترین بخش منظومه شمسی آمدهاند، و باید بهصورت ژئوشیمیایی بدانیم این بلوکها چه شکلی هستند تا بهتر بتوانیم روند تکامل منظومه شمسی در حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش را درک کنیم و بفهمیم آیا اینها همان اجزای گمشدهای هستند که برای توضیح ترکیب زمین به آن نیاز داریم یا نه.»
او ادامه میدهد:
«بازگشت نمونه از عطارد از نظر فنی ممکن است، البته اگر پیشرفتهایی در حوزهی پیشرانهی هستهای صورت گیرد – که مشخص نیست دقیقاً چه زمانی به بهرهبرداری میرسد. اما بازگشت نمونه از زهره حتی با پیشرانهی هستهای هم دشوار است، عمدتاً بهدلیل جرم زیاد آن و سختی فرود آمدن و بازگشت از سطح. با این حال، فناوریهایی مانند بالنهای شناور در ابرهای زهره در حال بررسی هستند.»
تأیید و اجرای یک مأموریت فضایی فرآیندی بسیار زمانبر است و ممکن است از چند سال تا چند دهه طول بکشد تا از مرحلهی پیشنهاد به یک مأموریت عملیاتی و آمادهی پرتاب برسد. ناسا برای ساماندهی این روند از سیستم “سطوح آمادگی فناوری” استفاده میکند که شامل مراحل آزمایشگاهی و آزمایشهای واقعی برای تمام اجزا و سیستمها است. هر سطح از این روند شامل آزمایشهای متعدد، ارزیابیها، بازطراحیها، و باز هم آزمایش و ارزیابی است تا در نهایت فضاپیما آمادهی پرتاب شود.
برای نمونه، فضاپیمای Mariner 10 ناسا نخستین کاوشگری بود که در سال 1353 عطارد را بهطور دقیق بررسی کرد، اما ۲۳ سال طول کشید تا مأموریت دیگری برای عطارد پیشنهاد شود، چرا که سفر به نزدیکی خورشید بسیار خطرناک است و گرانش شدید خورشید میتواند فضاپیما را به سمت خود بکشد. بنابراین، از مانورهای گرانشی و پروازهای عبوری استفاده میشود تا سرعت فضاپیما به اندازهای کاهش یابد که بتواند در مدار عطارد قرار گیرد.
فضاپیمای MESSENGER در سال 1376 پیشنهاد شد، در 1382 پرتاب شد، و در نهایت در سال 1389 وارد مدار عطارد شد.
گامهای بعدی برای توسعهی مأموریتهای بازگشت نمونه از عطارد و زهره چیست؟
یاپ میگوید:
«پیش بردن توسعهی فناوری پیشرانهی هستهای و بالنهای تحقیقاتی! و همچنین ایجاد هیجان در میان جامعهی علمی برای نگاه کردن به درون، یعنی به عطارد و زهره، در کنار نگاه کردن به بیرون، یعنی سیارات بزرگ و قمرهایشان. باید پروندهی علمی بازگشت نمونه از این سیارات را تقویت کنیم؛ مثلاً بررسی کنیم چگونه میتوان بیشترین اطلاعات را از فقط ۱ گرم سنگ سطحی برداشتشده بهدست آورد.»
او ادامه میدهد:
«عطارد و زهره میتوانند کلیدی برای حل یک مشکل بزرگ و قدیمی در کیهانشیمی باشند: ردیابی بلوکهای سازندهی زمین. جالب اینجاست که هنوز نمیدانیم زمین دقیقاً از چه موادی ساخته شده؛ هیچ ترکیبی از شهابسنگهای شناختهشده وجود ندارد که دقیقاً ترکیب زمین را ایجاد کند.»
آیا نمونههای بازگشتی از عطارد و زهره میتوانند به دانشمندان کمک کنند تاریخچهی سیارات و منظومه شمسی را بهتر درک کنند؟
فقط زمان پاسخ خواهد داد – و این همان چیزی است که علم را پیش میبرد!