از لمس خورشید تا ملاقات مریخ؛ مهم‌ترین رویدادهای فضایی ۲۰۲۱

۲۰۲۱ از انجام سفرهای توریستی فضایی گرفته تا ورود به قلمروی خورشید، سالی فوق‌العاده برای اکتشافات فضایی بود. به لطف مجموعه‌ای از ماموریت‌های فضایی و ابزارهای پیشرفته، اخترشناسان به مرزهای جدیدی قدم نهاده‌اند که پیش از این سابقه نداشته است.

در این سال طی کمتر از یک ماه ۳ کاوشگر به مدار مریخ رسید یا روی آن فرود آمد. همچنین برای اولین بار شاهد پرواز یک هلیکوپتر روی مریخ بودیم که دستاوردی فوق‌العاده به شمار می‌رود. در ادامه نگاهی به مهمترین رویدادهای فضایی در سال ۲۰۲۱ خواهیم داشت.

پرتاب تلسکوپ جیمز وب

در آخرین روزهای سال ۲۰۲۱ و با پرتاب موفق تلسکوپ جیمز وب (James Webb) شاهد آغاز عصر جدیدی در فضا بودیم. پروژه ساخت بزرگترین چشم فضایی توسط ناسا، آژانس فضایی اروپا و سازمان فضایی کانادا ۳ دهه به طول انجامید و بیش از ۱۰ میلیارد دلار بودجه صرف آن شد. ساخت این تلسکوپ فروسرخ به حدی از نظر فنی و مالی دشوار بود که چندین بار پروژه آن به تعویق افتاد و حتی برای مدت کوتاهی متوقف شد.

چشم تیز بین جیمز وب که به افتخار دومین مدیر ناسا و رهبر پروژه آپولو نامگذاری شده، آینه ۶.۵ متری از جنس بریلیم با روکش طلا است که از ۱۸ قطعه مجزا تشکیل شده است. دیگر ابزارهای جیمز وب شامل دوربین، اسپکترومتر، چندین سنسور و تصویرگری است که همه در طیف فروسرخ کار می‌کنند. این ابزارها به حدی دقیق ساخته شده‌اند که گرمای بدن یک زنبور را از فاصله ۴۰۰ هزار کیلومتری تشخیص می‌دهد.

این تلسکوپ با نگریستن به اعماق کیهان نخستین کهکشان‌ها و ستاره‌هایی را که پس از مهبانگ شکل گرفته، رصد خواهد کرد. اسپکترومتر نیز از طریق بررسی نور ستاره‌ها ترکیبات شیمیایی و فیزیکی اجرام آسمانی را تعیین می‌کند.

بررسی ۲۰۰ میلیون سال اولیه شکل‌گیری کیهان و حتی کهکشان‌های جوانتر دستاوردهای علمی بی‌نظیری را در پی خواهد داشت و شاید بخش قابل توجهی از باورهای کنونی ما را زیر سوال ببرد.

لمس خورشید توسط کاوشگر پارکر

خرداد ماه امسال کاوشگر خورشیدی پارکر (Parker Solar Probe) برای اولین وارد محدوده‌ای شد که به گفته ناسا لمس خورشید محسوب می‌شود.

این کاوشگر سال ۲۰۱۸ و با هدف بررسی امواج گرمایی و ذرات پرانرژی خورشید که با قدرت و سرعتی خیره‌کننده به سوی سامانه خورشیدی پرتاب می‌شود به فضا رفت. بادهای خورشیدی که سرعتشان به ۳ میلیون کیلومتر در ساعت می‌رسد، گاهی باعث اختلال در عملکرد ماهواره‌ها، سامانه‌های موقعیت‌یاب و ارتباطی می‌شوند.

کاوشگر پارکر که تاکنون ۲۵۰ کیلومتر از خانه دور شده، از مرز بالایی تاج خورشید که آلف‌وِن (Alfvén) نام دارد، با سرعت صدها هزار کیلومتر در ساعت عبور کرده است. هنوز برای دانشمندان مشخص نیست چرا دمای این ناحیه گاهی به یک میلیون درجه سانتیگراد هم می‌رسد در حالی که حرارت سطح خورشید حدود ۶۵۰۰ درجه سانتیگراد است.

دانشمندان برای عبور از این جهنم داغ کاوشگر پارکر را به ۳ لایه مجهز کرده‌اند که شامل سپر محافظتی، کاپ فاردای و سیستم خنک کننده مایع می‌شود. در ساخت کاپ فارادی از تیتانیوم، زیرکونیوم و مولیبدنیوم استفاده شده که نقطه ذوب بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد دارند. تراشه‌ها و سیم‌ها نیز از تنگستن و نیوبیوم ساخته شده که نقطه ذوبشان به ترتیب ۳۴۰۰ و ۲۴۷۰ درجه سانتیگراد است.

سپر زرهی هم که نقش اصلی را در دفع حرارت بر عهده دارد، از ترکیبات کربن-کربن ساخته شده اما با وجود مقاومت بسیار بالا و قطر ۲.۴ متری تنها ۷۲ کیلوگرم وزن دارد. روی سطح بیرونی کاوشگر هم لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بکار رفته که حرارت را تا حد زیادی منعکس کرده و در برابر برخورد اجرام فضایی هم مقاومتی خیره کننده دارد. این سپر می‌تواند دمای ۱۳۰۰ درجه‌ای بیرون را تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد کاهش دهد. پارکر تا سال ۲۰۲۵ به ماموریت خود ادامه خواهد داد و در نهایت با شیرجه‌ای عمیق به سوی خورشید از بین خواهد رفت.

ملاقات ۳ کاوشگر با مریخ

۲۰۲۱ سال بی‌نظیری برای کاوش‌های مریخ بود. در این سال کاوشگرهای «امل» امارات، مدارگرد و مریخ‌نورد «تیان‌وِن-۱» چین و «پِرسیویرَنس» ناسا برای تحقیقات گسترده به این سیاره رسیدند.

مدارگرد امارات

کاوشگر اماراتی‌ها که با راکت ژاپنی روانه این سیاره شد، پس از سفری ۷ ماهه در ۹ فوریه با موفقیت در مدار مریخ قرار گرفت. بدین ترتیب امارات پس از آمریکا، شوروی، اروپا و هند به پنجمین کشوری تبدیل شد که فضاپیمایی را روانه سیاره سرخ کرده است.

هدف امارات از پرتاب این کاوشگر مطالعه شرایط آب و هوایی مریخ و یافتن پاسخ این سوال است که چگونه مریخ از سیاره‌ای با شرایط زیستی به بیابانی خشک و برهوت تبدیل شده است.

کاوشگر چین

یک روز پس از کاوشگر اماراتی، فضاپیمای چینی تیان‌وِن-۱ هم با موفقیت در مدار سیاره همسایه قرار گرفت و پس از مدتی مهمترین مرحله ماموریت خود یعنی فرود آوردن مریخ نورد را هم عملی کرد. در نتیجه تنها پس از ۲۴ ساعت چین هم به باشگاه کشورهای مریخی پیوست.

مریخ نورد آمریکا

کمتر از ۲ هفته بعد و در ۲۱ فوریه آمریکایی‌ها در یکی از مهمترین پروژه‌های فضایی خود فضاپیمای پِرسیویرَنس یا استقامت را روی این سیاره فرود آوردند. محل فرود این کاوشگر دهانه‌ای است که احتمالا در زمان وجود حیات روی مریخ، یک دریاچه و جلگه بوده است. هدف از انجام این مطالعات بررسی شرایط زیستی در گذشته‌های دور و همچنین وضعیت فعلی مریخ برای فرستادن فضانورد به این سیاره است.

این کاوشگر برای نخستین بار با کیفیت 4K از مریخ فیلمبرداری می‌کند و شرایط جوی را با دقت رصد می‌کند. پِرسیویرَنس به یک آزمایشگاه کوچک مجهز است، سنسورهایی برای سنجش دما، فشار، رطوبت و جهت وزش باد روی آن نصب شده و راداری برای شناسایی آب و یخ تا عمق ۱۰ متری نیز دارد. همچنین از خاک و سنگ مریخ نمونه‌برداری کرده و با کمک مدارگرد آنها را به زمین ارسال می‌کند.

اولین پرواز روی مریخ

کاوشگر ناسا به تنهایی عازم مریخ نشده و یک هلیکوپتر ۱.۸ کیلوگرمی به نام «اینجنیوتی» یا نبوغ هم آنرا همراهی می‌کند. مدت کوتاهی پس از فرود روی مریخ این هلیکوپتر چند پرواز کوتاه را انجام داد تا با انجام یک ماموریت انقلابی اولین ابزاری نام بگیرد که روی مریخ به پرواز درآمده است.

این پرواز از آنجایی اهمیت دارد که جو مریخ تنها ۱ درصد زمین (در سطح دریا) تراکم دارد و فوق‌العاده رقیق است. در نتیجه پرواز در نزدیکی سطح مریخ، شبیه پرواز در ارتفاع چند کیلومتری زمین است و نیروی لازم برای غلبه بر گرانش بسیار سخت فراهم می‌شود.

به همین خاطر دانشمندان ناسا ناچار به طراحی الگوریتم‌های بسیار پیچیده برای به پرواز درآوردن، حفظ تعادل و فرود سالم بودند. این هلیکوپتر با کمک دو پروانه در بالای بدنه که خلاف جهت هم می‌چرخند، ارتفاع گرفته و پس از ثبت تصاویر و ارسال آن به کاوشگر دوباره فرود می‌آمد تا باتری‌های آن توسط پنل‌های خورشیدی شارژ شوند. هدف ناسا از اینکار بررسی احتمال پرواز در جو رقیق مریخ بود که با موفقیت هم همراه شد.

نخستین پروازهای توریستی به مدار زمین

شرکت‌های ویرجین گلکتیک و بلو اوریجین در سال ۲۰۲۱ نخستین پرتاب‌های سرنشین‌دار خود را با موفقیت به مدار زمین انجام دادند تا راه برای سفرهای فضایی توریستی هموار شود.

ویرجین گلکتیک

ریچارد برانسون و ۳ سرنشین دیگر

اواخر تیر ماه امسال ریچارد برانسون، موسس ویرجین گلکتیک به همراه ۵ سرنشین دیگر با فضاپیمای تجاری «اسپیس‌شیپ ۲» تا ارتفاع ۱۳.۷ کیلومتری اوج گرفتند. آنها در این ارتفاع که لبه فضا نام دارد، برای دقایقی بی وزنی را تجربه کردند. این شرکت مدتی بعد برنامه سفرهای توریستی را راه‌اندازی کرد که ارزان‌ترین بلیط آن ۴۵۰ هزار دلار آب می‌خورد. شاید فکر کنید این هزینه سرسام‌آور است اما از همین حالا ۶۰۰ نفر بلیط را پیش خرید کرده‌اند.

بلو اوریجین

تنها یک هفته پس از این پرواز نوبت به بلو اوریجین رسید که پرواز توریستی به فضا را عملی کند. در این پروژه جف بزوس، دومین فرد ثروتمند دنیا و مالک بلو اوریجین همراه با بردارش و دو نفر دیگر با راکت نیوشپرد تا ارتفاع ۱۰۷ کیلومتری اوج گرفت که ۷ کیلومتر فراتر از مرز فضا محسوب می‌شود. بلو اوریجین در دومین سفر فضایی خود «ویلیام شتنر» بازیگر سریال «استار ترک» را روانه فضا کرد و طی سومین سفر در آذر ماه نیز یک گروه شش نفره شامل ۴ مشتری را با نیوشپرد به مدار زمین برد.

کشف نزدیک‌ترین سیاهچاله به زمین

«یونیکورن» در فاصله ۱۵۰۰ سال نوری نزدیکترین سیاهچاله شناخته شده به ما است. شناسایی سیاهچاله‌ها به خاطر ماهیتی که دارند بسیار دشوار است اما دانشمندان با بررسی رفتار عجیب یک ستاره سرخ در نزدیکی آن به وجود یونیکورن پی بردند.

محققان در این پروژه شاهد تغییر در شدت نور ستاره بودند که نشان می‌داد شی دیگری در آن نزدیکی‌‌ها در حال کشش ستاره است. یونیکورن با جرم ۳ برابر خورشید در گروه سیاهچاله‌های فوق سبک قرار دارد و در صورت فلکی تک‌شاخ واقع شده است.

رصد بزرگترین دنباله‌دار جهان که به سوی ما می‌آید

دنباله‌دار «برناردینلی-برنشتاین» چند سال قبل رصد شده بود اما ماهیت آن امسال رسما تایید شد. این دنباله‌دار غول پیکر با عرض ۱۵۰ کیلومتری ۱۵۰۰ برابر نمونه‌های معمولی است و در فاصله ۲۰ واحد نجومی با ما قرار دارد اما با سرعت در حال نزدیک‌ شدن به سامانه خورشیدی است.

البته نیازی به نگرانی نیست چون این دنباله‌دار در ژانویه ۲۰۳۱ و زمانی که به نزدیکترین فاصله خود با زمین می‌رسد، هنوز هم ۱.۵ میلیارد کیلومتر با ما فاصله دارد. این دنباله‌دار به قدری بزرگ است که ابتدا با یک سیاره کوتوله اشتباه گرفته شد و می‌تواند به اندازه بزرگترین قمر تایتان هم درخشان شود.

مأموریت ناسا برای نجات زمین

نابودی سیارک‌های تهدید کننده زمین شبیه فیلم‌های هالیوودی به نظر می‌رسد اما ناسا امسال گام مهمی را در این راستا برداشت. ناسا در آذر ماه فضاپیمای DART را به سوی یک سیارک دوتایی به نام «دیدیموس» پرتاب کرد که به سوی زمین در حال حرکت هستند.

طول سیارک بزرگتر حدود ۷۸۰ متر است و در سال‌های ۲۰۲۲ و ۲۰۲۴ از کنار ما عبور می‌کند. هرچند این سیارک خطری برای زمین محسوب نمی‌شود اما ناسا می‌خواهد فضاپیمای خود را با سرعت ۲۴ هزار کیلومتر در ساعت به آن بکوبد تا امکان انحراف مسیر سیارک‌ها برای جلوگیری از برخورد با زمین را آزمایش کند. پیش از برخورد نهایی یک دوربین از فضاپیما جدا شده و از ماموریت فیلمبرداری خواهد کرد.

پرتاب و فرود موفق فضاپیمای استارشیپ

استارشیپ فضاپیمایی است که قرار است انسان را به مریخ ببرد. این سامانه که شامل لانچر و کپسول فضایی سرنشین‌دار است، توسط اسپیس اکس در حال توسعه است و امسال خبرهای زیادی را در مورد آن شنیدیم.

اسپیس اکس امسال پس از بارها تست ناموفق و انفجار، توانست فضاپیما را در یک تست زیرمداری تا ارتفاع ۱۲ کیلومتری پرتاب کرده و سالم فرود آورد. ساخت سکوی نهایی پرتاب استارشیپ در پایگاه فضایی «کیپ کاناورال» کلید خورده و ماه آینده احتمالا شاهد اولین پرواز مداری آزمایشی استارشیپ خواهیم بود که جهش بسیار بزرگی در فضانوردی خواهد بود.

رصد نخستین سیاره فراخورشیدی خارج از کهکشان

سیاره فراخورشیدی یا اگزوپلنت‌ سیاره‌‌ای است که دور ستاره‌ای به جز خورشید گردش می‌کند. تا کنون حدود ۵ هزار اگزوپلنت شناسایی شده اما در ماه اکتبر شواهد اولیه نخستین اگزوپلنت خارج از کهکشان راه‌ شیری توسط رصد خانه چاندرا ناسا رصد شد.

این سیاره که احتمالا بسیار بزرگتر از زمین است و ابعادی به اندازه زحل دارد، ۲۸ میلیون سال نوری از کهکشان راه شیری فاصله دارد و در کهکشان گرداب (Messier 51a) واقع شده است. دیگر نکته جالب در مورد این سیاره فراخورشیدی گردش آن به دور یک سیاهچاله یا ستاره نوترونی است.

اقامت فضانوردان در ایستگاه فضایی تیانگونگ ۳ برای اولین بار

چین از یک دهه قبل سرگرم توسعه ایستگاه‌ فضایی ماژولار در مدار زمین است و امسال گام مهمی را در این راستا برداشت. این کشور در اردیبهشت ماژول ۱۶ متری «تیان‌هه» را راهی مدار کرد که نخستین قطعه از پازل ایستگاه تیانگونگ ۳ به شمار می‌رود. پس از آن نوبت به فضاپیمای «تیانژو-۲» رسید که آذوقه و سوخت مورد نیاز را به ارتفاع ۳۷۰ کیلومتری زمین برد.

این کشور دو ماه بعد ۳ فضانورد را با موشک بومی «لانگ مارچ 2F» و فضاپیمای «شنژو-۱۲» به این ایستگاه فرستاد. این فضانوردان پس از ۳ ماه اقامت در ایستگاه و انجام پیاده‌روی فضایی، به زمین برگشتند. تیانگونگ با ۱۴ آزمایشگاه داخلی و ۵۰ پورت جمع‌آوری داده‌های فضایی، بزرگترین رقیب ایستگاه فضایی بین‌المللی است.