کاوشگر فضایی وویجر ۲ پس از دوازده سال سفر و طی مسافتی بیش از هفت میلیارد کیلومتر، با دقتی خیرهکننده به سیاره نپتون رسید. این فضاپیما تنها در حدود ۱۰۰ کیلومتر با نقطه هدف خود اختلاف داشت، رقمی که سازمان فضایی ناسا آن را با فرو کردن گلف در مسافتی بیش از ۳۶۰۰ کیلومتر مقایسه کرده است.
این مقایسه، هرچند نمایشی، نشاندهنده دقت شگفتانگیز این مأموریت است. خطای کمتر از صد کیلومتر در سفری به طول هفت میلیارد کیلومتر، به معنای انحرافی در حد چند بخش در میلیارد است. این دقت برای هدایت وویجر ۲ در مسیر علمی تعیینشدهاش حیاتی بود.
هدایت یک فضاپیما در چنین فاصله دوری
وویجر ۲ در سال ۱۹۷۷ پرتاب شد با هدف اصلی مشتری و زحل پرتاب شد، اما مسیر پروازی آن این امکان را فراهم کرد تا به سمت اورانوس و نپتون نیز ادامه دهد. این سفر طولانی به دلیل همترازی نادر سیارات خارجی ممکن شد؛ وضعیتی که به فضاپیما اجازه میدهد با استفاده از هر سیاره به عنوان کمکگر گرانشی، از یکی به دیگری منتقل شود. چنین همترازیای تنها هر ۱۷۵ سال یک بار رخ میدهد.
انجام مانورهای کوچک با پیشرانهها و رصد دقیق موقعیت فضاپیما، وظیفه هدایت دقیق را بر عهده داشت. پس از عبور از اورانوس، وویجر ۲ در ۱۴ فوریه ۱۹۸۶، با روشن کردن پیشرانههای هیدرازینی خود را به مدت ۲ ساعت و ۳۳ دقیقه، بزرگترین تصحیح مسیر میانی خود را انجام داد. ناوبریها با استفاده از دادههای رصدی جدید، استراتژی «بهروزرسانی دیرهنگام» را به کار گرفتند تا مسیر را دقیقتر کنند.
ارتباط مطمئن با فضاپیما در چنین فاصلهای چالشبرانگیز بود. نور خورشید در نزدیکی نپتون تنها ۰.۰۰۱ برابر نور خورشید در زمین است، که نیازمند نوردهی طولانی دوربینها بود. وویجر همچنین با سرعتی نزدیک به ۶۰,۰۰۰ مایل در ساعت نسبت به زمین حرکت میکرد که میتوانست باعث تار شدن تصاویر شود. برای دریافت سیگنال ضعیف، ناسا بزرگترین دیشهای شبکه فضای عمیق ناسا را از ۶۴ به ۷۰ متر گسترش داد و آنتنهای دیگری را اضافه کرد.
اهمیت نقطه هدفگیری
این دقت صرفاً برای نمایش نبود؛ مسیر باید به گونهای تنظیم میشد تا مأموریت علمی به بهترین نحو انجام شود.
وویجر ۲ در ۲۵ اوت ۱۹۸۹، در نزدیکترین رویکرد نپتون قرار گرفت و از فاصله ۲۹۲۴۰ کیلومتری مرکز نپتون و حدود ۴۹۵۰ کیلومتری بالای قطب شمال آن عبور کرد. این مسیر به گونهای طراحی شده بود که گرانش نپتون، فضاپیما را به سمت بزرگترین قمرش هدایت کند.
حدود پنج ساعت بعد، وویجر به تریتون رسید و سپس به سمت خارج منظومه شمسی حرکت کرد. اگر نقطه هدفگیری در نپتون از دست میرفت، برخورد با تریتون نیز تغییر میکرد. تریتون یکی از عجیبترین مکانهایی بود که وویجر مشاهده کرد؛ دمای سطح آن به منفی ۳۹۱ درجه فارنهایت درجه فارنهایت میرسید، سردترین دمای طبیعی اندازهگیری شده توسط وویجر، و تصاویر آن نشاندهنده فورانهای فعال شبیه به آتشفشان بود. کل این پرواز، یک شرطبندی هندسی بود که طی دوازده سال و هفت میلیارد کیلومتر بهینه شده بود.
اکتشافات و عدم بازگشت
این بازدید علمی دستاوردهای فراوانی داشت. وویجر ۲ در نپتون، شش قمر جدید و چهار حلقه، همراه با لکه تاریک بزرگ و سرمای عمیق تریتون را کشف کرد. اد استون، دانشمند پروژه، بعداً خاطرنشان کرد که پرواز نپتون «نمونه دیگری از شگفتیهایی بود که در هر بار پرواز وویجر به سیارات خارجی با آنها روبرو میشدیم.» وی گفت که «هر روز چیز جدیدی یاد میگرفتیم.»
این پرواز منفرد در سال ۱۹۸۹، تنها نگاه نزدیکی است که هر فضاپیمایی تاکنون به نپتون یا تریتون داشته است. هیچ فضاپیمایی پس از آن به این سیارات بازنگشته است. بیش از سه دهه میگذرد و این مأموریت همچنان منحصر به فرد باقی مانده است.
اهمیت علمی بازگشت به این سیارات افزایش یافته است، زیرا بسیاری از ۵۰۰۰ سیاره پیدا شده در اطراف ستارگان دیگر اندازه اورانوس یا نپتون دارند و غولهای یخی ما نمونههایی از انواع رایج سیارات در کیهان هستند.
ابیگیل رایمر، که سرپرستی طرح پیشنهادی «اودیسه نپتون» را بر عهده داشت، به «انجمن سیارهای» به که «یکی از مشکلات ما به عنوان یک جامعه این است که تنها دو غول یخی داریم.» جامعه علمی هنوز بر روی نپتون تمرکز نکرده است. بررسی ده ساله علوم سیارهای ۲۰۲۳-۲۰۳۲، کاوشگر اورانوس اوربیتر و پروب را در اولویت اول فهرست اولویتهای اصلی خود قرار داده است که هزینه تخمینی آن حدود ۴.۲ میلیارد دلار است.
ممکن است در آینده به این سیارات بازگردیم، احتمالاً ابتدا به اورانوس، و احتمالاً نه تا سالهای آینده. آنچه در مقایسه گلف با وویجر ۲ باقی میماند، درک عمق دستاورد آن است. ما یک ماشین را در عرض هفت میلیارد کیلومتر هدایت کردیم و آن را با خطای ۱۰۰ کیلومتر به مقصد رساندیم. با خواندن این اعداد، آنچه برجسته میشود، نادر بودن سفرهای طولانی ما و دقت فوقالعادهای است که در تنها یک بار انجام آن نشان دادیم.
