گردوغبار فضایی سریع‌ترن وسیله‌ی ساخته‌شده توسط انسان را بمباران می‌کند
در حالی که کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا با سرعتی حیرت‌آور به سمت خورشید می‌رود، به طوفان شدید و پرانرژی ذرات گردوغبار که باعث شکل‌گیری ابر پلاسما در اطراف آن می‌شود، برخورد می‌کند.
بر اساس یک مطالعه‌ی تازه، اعضای تیم کاوشگر خورشیدی «پارکر» (Parker) دریافتند که در محیط شدید اطراف خورشید، برخوردهای پرسرعت فضاپیما به ذرات غبار، نه تنها شایع‌تر از حد انتظار است، بلکه باعث ایجاد توده‌های زیر پلاسمای فوق داغ روی سطح فضاپیما هم می‌شود.
«دیوید مالاسپینا» (David Malaspina) سرپرست این مطالعه و فیزیکدان پلاسمای فضایی در دانشکده‌ی اخترفیزیک و علوم سیاره‌ای دانشگاه کلرادو بولدر گفت: «اهداف اصلی مأموریت کاوشگر اندازه‌گیری میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی نزدیک خورشید و کسب اطلاعات بیشتر درباره‌ی باد خورشیدی، جربان ذراتی که از خورشید خارج می‌شوند، است.»
به گفته‌ی مالاسپینا دانشمندان باد خورشیدی را از فاصله‌ی دور مطالعه کرده‌اند اما «پرسش‌های اساسی زیادی درباره‌ی چگونگی ایجاد باد خورشیدی وجود دارد که ما واقعا نمی‌توانیم فقط با استفاده از اندازه‌گیری‌های نزدیک زمین به آن‌ها پاسخ دهیم.»
او افزود: «این کاوشگر سریع‌ترین شیء ساخته شده توسط بشر است و هم‌اکنون با سرعت بیش از ۱۶۰ هزار کیلومتر بر ساعت از میان ابر غباری دایرهالبروجی، ابر عظیمی از بقایای سیارک‌ها و دنباله‌دارها در سراسر منظومه‌ی شمسی که به آرامی به خورشید سقوط می‌کنند، می‌گذرد.»
به گفته‌ی مالاسپینا کاوشگر خورشیدی پارکر برای مطالعه‌ی گردوغبار ساخته نشده است، اما با هدف نزدیک شدن به خورشید و مطالعه‌ی باد خورشیدی، هم‌اکنون مشغول حفاری چگال‌ترین قسمت ابر میان‌سیاره‌ای یا زودیاک (دایرهالبروجی) است.
این کاوشگر می‌تواند با ردیابی برخورد گردوغبار، برآوردی تقریبی از چگالی آن به‌دست آورد. علاوه بر این با هر چرخش مداری، فضاپیما به خورشید نزدیک‌تر می‌شود و سرعتش هم افزایش می‌یابد. این‌طور که مالاسپینا گفت: «تصور کنید در یک طوفان شن رانندگی می‌کنید، اما هر بار این کار را سریع‌تر انجام می‌دهید.»
تیم مأموریت پیش از این هم احتمال می‌داد که کاوشگر با گردوغبار روبه‌رو شود، اما بدون اندازه‌گیری‌های محلی که بتوان بر آن تکیه کرد، انتظار زیادی از شدت چنین برخوردی نداشتند. در مدار قبلی، یعنی نهمین گذر کاوشگر به دور خورشید، به‌طور متوسط هر ۱۲ ثانیه یک بار برخورد می‌کرد.
به گفته‌ی مالاسپینا، اگر می‌توانستید کنار فضاپیما بایستید، سوراخ‌هایی که در پوشش محافظ مایلار فضاپیما، که سپر «ویپل» (Whipple) نامیده می‌شود، می‌دیدید اما با این وجود، سپر تا کنون در برابر همه‌ی ضربه‌ها مقاومت کرده است.
هم‌اکنون تیم مأموریت بیشتر نگران سیستم خنک‌کننده است، زیرا قسمت رو به خورشید فضاپیما می‌تواند تقریبا به ۲۰۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد برسد. لوله‌های آب از پشت سپر حرارتی می‌گذرند و گرما را به رادیاتورها منتقل می‌کنند تا آن را به فضا پراکنده کند اما خراب شدن حتی یکی از این لوله‌ها می‌تواند باعث سوختن فضاپیما شود.
«جیم کینیسون» (Jim Kinnison) از آزمایشگاه فیزیک کاربردی «جان هاپکینز» (Johns Hopkins) گفت: «ساختن فضاپیمایی که بتواند در این محیط دوام بیاورد، همه به انتخاب مواد مناسبی بستگی دارد که می‌دانید از این اثرات جان سالم به‌در خواهند برد و همچنین به آزمایش‌ها و تجزیه‌وتحلیل‌های زیادی که پیش از عملیات انجام می‌شوند.»
مالاسپینا هم اشاره کرد که اگرچه دانه‌های گردوغبار در نزدیکی خورشید فراوان‌تر به‌نظر می‌رسند اما شدت آن‌ها کمتر از استحکام کاوشگر خورشیدی پارکر است و این یک خوش‌شانسی به‌شمار می‌رود زیرا خطر آسیب جدی به فضاپیما همچنان کم است.
با وجود سبک بودن ذرات اما، وقتی با انرژی زیاد به فضاپیما برخورد می‌کنند، نه تنها خود و اندکی از سطح فضاپیما را تبخیر می‌کنند، بلکه آن را یونیزه هم می‌کنند، یعنی الکترون‌ها را از هسته‌های خود جدا می‌کنند و یک انفجار پلاسمایی کوچک و کوتاه‌مدت با هر ضربه شکل می‌دهند.
پلاسما بار الکتریکی قوی دارد، بنابراین این جهش‌های کوچک باعث ایجاد یک موج در میدان الکتریکی اطراف فضاپیما می‌شود که فضاپیما می‌تواند آن را اندازه‌گیری کند.
فضاپیمای پارکر پیش از این هم این ضربه ها را دریافت کرده است اما ابرهای پلاسمایی اطراف کاوشگر اکنون شدیدتر از حد انتظار هستند. آن‌ها به اندازه‌ای متراکم هستند که به‌طور چشمگیری با باد خورشیدی برهم‌کنش می‌دهند و فرآیندی را پیش می‌برند که شبیه به برهم‌کنش باد خورشیدی با سیاره‌ی ناهید، مریخ و دیگر سیارات فاقد میدان مغناطیسی است. در این سیارات نور خورشید بخشی از جو را یونیزه می‌کند و به باد خورشیدی امکان می‌دهد تا قسمتی از آن را با خود ببرد.
هرچند شرایط مسیر پارکر بسیار سخت و خطرناک است اما این کاوشگر همچنان به حرکت خود به سوی خورشید ادامه می‌دهد؛ به سمت منطقه‌ای که دانشمندان مدت‌ها پیش‌بینی کرده بودند که گرمای شدید خورشیدی همه‌ی گردوغبارها را سوزانده است.
در حقیقت این امکان وجود دارد که تیم تصویربرداری کاوشگر، قبلا این منطقه را برای نخستین بار مشاهده کرده باشند. در طی چند دور مداری بعدی، فضاپیما به اندازه‌ی کافی به این همسایگی خورشید نزدیک می‌شود تا این یافته‌ها را با اندازه‌گیری‌های مستقیم میدان الکتریکی تأیید کند.
با وجود این شرایط شدید، فضاپیما احتمالا تا زمان نابودی برنامه‌ریزی شده‌ی خود زنده می‌ماند. در نهایت آنقدر به خورشید نزدیک می‌شود که کاوشگر می‌سوزد و خودش بخشی از باد خورشیدی می‌شود تا به گفته‌ی مالاسپیناف یک پایان شاعرانه را رقم بزند.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از کاوشگر پارکر در محیط نزدیک به خورشید
Credit: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
منبع: Popular Science
