|
وويجرها به همراه پيام دوستي بشر از منظومه شمسي خارج مي شوند
مأموران ما در كهكشان
مهدي صارمي فر
|
|
|
۲۸ سال پيش، دو كاوشگر بي سرنشين وويجر ۱ و وويجر ۲ مأموريت بزرگ و تاريخي شان را آغاز كردند. آنها پس از مطالعه سيارات دوردست تر منظومه شمسي مانند مشتري و كيوان، به سوي خارج از منظومه شمسي و در جهت مركز كهكشان راه شيري با سرعت ۱۷ كيلومتر در ثانيه در حال دور شدن از زمين هستند اما با اين حال هنوز سرگرم انجام اكتشافات تازه و ارسال اطلاعات جديد به زمين هستند. آنها هم اكنون در ناحيه هليوسفر هستند. اين منطقه از فضا، به لطف داده هاي ارسالي وويجرهاي ۱ و ۲ دقيقتر از هر زمان شناخته شده است.وويجرها بيش از ۱۱ ميليارد و ۵۰۰ ميليون كيلومتر از زمين فاصله دارند و طي ۱۰ سال آينده منظومه شمسي را به طور كامل ترك خواهند كرد. مخازن انرژي اين دو كاوشگر امكان ادامه مأموريت آنها را حداقل تا سال ۲۰۲۰ فراهم مي كند. اما خيلي طول مي كشد تا وويجرها به ستاره ديگري غير از خورشيد نزديك شوند؛ چيزي نزديك به ۴۰ هزار سال.وويجر ۱ بالاتر از سطح گردش سيارات حركت مي كند و اكنون تقريباً ۱۵ ميليارد كيلومتر از خورشيد فاصله دارد، كه حدوداً ۱۰۰ برابر فاصله زمين از خورشيد است. وويجر ۲ پايين تر از سطح گردش سيارات حركت و پرواز مي كند و اكنون چيزي كمتر از ۱۲ ميليارد كيلومتر از خورشيد فاصله دارد.
برنامه وويجر (دريانورد) قسمتي از يك برنامه فضايي متوقف شده به نام «تور مجلل» بود كه قرار بود در دهه ۱۹۶۰ به شناسايي دقيق اجسام مختلف موجود در منظومه شمسي بپردازد. اما در آن سال ها ناسا روي برنامه آپولو و فرود انسان بر روي ماه تمركز كرده بود و برنامه تور مجلل هم به دليل كمبود بودجه متوقف شد. پس از آن در دهه ۱۹۷۰ برنامه ريزان ناسا با كمي تغيير در اين برنامه، وويجر را جايگزين كردند. وظيفه برنامه وويجر شناخت سيارات گازي و اقمار آنها بود. سيارات منظومه شمسي به دو دسته تقسيم مي شوند: دسته اول كه سيارات داخلي ناميده مي شوند، جنسشان از عناصر سنگين است. به همين دليل به آنها سيارات خاكي يا سنگي هم مي گويند. تير، ناهيد، زمين و مريخ از اين گونه اند. اما دسته ديگر سيارات خارجي هستند كه با يك كمربند سنگي از سيارات داخلي جدا شده اند. جنس سيارات خارجي گازي است. به همين دليل به آنها سيارات گازي هم مي گويند. مشتري، كيوان، اورانوس، نپتون و پلوتون از اين نوع هستند.
برنامه تحقيقاتي وويجر توسط يك تيم مشترك از سازمان هوانوردي و فضانوردي آمريكا و آزمايشگاه JPL در مؤسسه فناوري كاليفرنيا (كلتك _ Caltech) برنامه ريزي و هدايت مي شود. اين برنامه از يك جفت كاوشگر تشكيل شده بود كه در سال ۱۹۷۷ به فضا پرتاب شدند. وظيفه وويجر۱ مطالعه و عكسبرداري از مشتري و كيوان بود و وظيفه وويجر۲ مطالعه و عكسبرداري از نپتون و اورانوس بود. البته وويجر۲ در راه عكس هايي هم از راه دور از مشتري و كيوان گرفت و به زمين ارسال كرد. كشفيات برنامه وويجر در منظومه شمسي به حدي بود كه قابل قياس با كشفيات كيهاني تلسكوپ هاي هابل و كك است.
برنامه مارينر
دوقلوهاي وويجر در سال ۱۹۷۷ توسط موشك هايي به فضا پرتاب شدند كه پيش از اين در برنامه مارينر (ملوان _ Mariner) شركت داشتند. اين برنامه با پرتاب مارينر۱ آغاز شد. اين برنامه نخستين گام بشر براي خارج شدن از منظومه زمين- ماه بود. هدف اين برنامه سيارات داخلي بودند. مارينر۱ در ابتدا با مشكل مواجه شد و شكست خورد. اما مارينر۲ در ۲۷ آگوست ۱۹۶۲ به فضا پرتاب شد و پس از سه ماه و نيم مسافرت فضايي اين ماهواره ۲۰۳ كيلويي بر روي مدار خود در ناهيد قرار گرفت و به اين ترتيب بشر نخستين گام را به يك سياره ديگر نهاد. وظيفه مارينر۲ شناخت وضعيت آب و هوايي و ميزان تشعشعات و غبارهاي خورشيدي روي سياره ناهيد و ميدان هاي مغناطيسي و ويژگي هاي جوي اين سياره بود.
مارينر ۳ و ۴ در سال ۱۹۶۵ به سوي مريخ پرتاب شدند. مارينر۴ با موفقيت تمام در مدار قرار گرفت. اما مارينر۳ با مشكلات ارتباطي در هنگام فرود به مدار مواجه شد. وزن اين دو كاوشگر ۲۶۱ كيلوگرم بود و وظايفي مشابه مارينر۲ روي مريخ داشتند. به علاوه آنها يك دوربين ديجيتال (در دهه ۱۹۶۰) داشتند كه قادر به ثبت ۲۰ تصوير بود.
در ۱۹۶۷ مارينر۵ مجدداً به سمت ناهيد پرواز كرد كه وظيفه او تكميل كشفيات مارينر۲ بود. مارينر۵ به يك دوربين فرابنفش نيز مجهز بود.مارينر ۶ و ۷ با ۴۱۳ كيلوگرم وزن در فوريه ۱۹۶۹ به سمت مريخ پرواز كردند كه علاوه بر تجهيزات مارينر ۳ و ۴ به يك دوربين زاويه باز با قابليت چرخش لنز مجهز بودند.مارينر ۸ در برنامه اكتشافي خود به سوي مريخ دچار اشكال شد اما مارينر۹ با موفقيت در ماه مه ۱۹۷۱ در مدار قرار گرفت. مارينر۹ حدود يك تن وزن داشت و وظيفه اصلي آن آناليز كردن جو مريخ بود.
مارينر۱۰ نخستين نوع از اين دست برنامه هاي فضايي بود كه به سمت تير پرواز كرد. مارينر۱۰ همچنين نخستين فضاپيمايي بود كه از نيروي گرانش براي حركت استفاده مي كرد. مارينر۱۰ پس از گذشتن از كنار ناهيد و شتاب گرفتن در اثر نيروي گرانش اين سياره به سمت تير رفت. البته از سطح ناهيد نيز عكس هايي به زمين مخابره كرد. اين كاوشگر ۴۳۳ كيلوگرمي دو دوربين ديجيتال و طيف سنج هاي دون قرمز و فرابنفش و راديويي داشت و وظيفه آن شناخت مشخصات دقيق سياره كوچك تير در جوار خورشيد بود.
برنامه وويجر
پس از موفقيت برنامه مارينر محققان درصدد برآمدند كه اين برنامه را به خارج از كمربند سيارك ها نيز منتقل كنند. برنامه وويجر از اينجا شكل گرفت. دو كاوشگر بدون سرنشين وويجر۱ و ۲ را به همين دليل گاهي مارينر ۱۱ و ۱۲ نيز ناميده اند. ابتدا اسم اين پروژه مارينر مشتري _ كيوان بود. دوقلوهاي وويجر كشفيات عظيمي در جو و سطح سيارات گازي و اقمار مهم آنها مثل اقمار گاليله اي مشتري و قمر معروف كيوان «تايتان» انجام دادند. اين دو كاوشگر يك منبع راديواكتيو براي تأمين انرژي الكتريكي لازم خود دارند كه هنوز هم در حال فعاليت است. عكس هايي كه وويجر۱ در اواخر سال ۲۰۰۳ از فضاي اطراف خود ارسال كرده بود، باعث شك دانشمندان در مورد مكان دقيق اين فضاپيما شده بود. پيش از اين اعلام شده بود كه به دليل كمبود بودجه اين برنامه بالاخره پس از كشفيات و دستاوردهاي عظيم خود در اكتبر ۲۰۰۵ متوقف مي شود اما وويجرها هنوز هم دارند براي ما اطلاعات ارزنده اي مخابره مي كنند.
ويژگي هاي وويجر
هر دو فضاپيما كاملاً شبيه هم طراحي شده اند. وويجر از ۳ محور اصلي ساخته شده كه روي يكي از آنها، ژيروسكوپ ها و راكت ها براي حفظ تعادل و جهت يابي وويجر نصب شده است. يكي از محور ها هم نقش آنتن راديويي را بازي مي كند كه همواره به سمت زمين جهت گيري شده. روي محور سوم هم يازده وسيله آزمايشي نصب شده كه اطلاعات را جمع آوري مي كنند. البته از اين وسايل هم اكنون تنها پنج تاي آنها به فعاليت مشغولند و بقيه خاموش اند. اين تجهيزات توسط يك كامپيوتر مركزي به نام FDS هدايت مي شوند.
يك جفت دوربين ديجيتال با هشت نوع فيلتر نيز بر روي وويجر نصب شده است كه يكي از آنها با كيفيت كمتر براي عكسبرداري هاي زاويه باز و ديگري با كيفيت بالا و لنز قوي براي فوكوس كردن روي اشياي كوچك تر طراحي شده اند. ژنراتور راديو ايزوتوپ حدود ۳۱۵ وات توان لازم براي فضاپيما را تهيه مي كند كه البته روز به روز از قدرت آن كاسته مي شود. طيف سنج فرابنفش وويجر تا سال ۲۰۰۳ فعال بود و بعد از آن به دليل صرفه جويي در مصرف انرژي از كار انداخته شد.
ژيروسكوپ هاي وويجر ها آنها را قادر مي سازند كه هر سال شش بار به دور خود بچرخند. البته در اثر اصطكاك اين عمل در سال ۲۰۱۰ براي وويجر۲ و در سال ۲۰۱۱ براي وويجر۱ متوقف مي شود و به اين ترتيب قسمت هاي مغناطيس سنج وويجر هم از كار مي افتند اما دوربين ها تا پايان يافتن انرژي ژنراتور، به فعاليت ادامه مي دهند. در اين ژنراتور از ايروتوپ پلوتونيوم ۲۳۸ براي توليد انرژي الكتريكي استفاده مي شود كه نيم عمر آن ۸۵ سال است. اين ژنراتور در ابتدا ۴۷۰ وات برق DC با اختلاف پتانسيل ۳۰ ولت توليد مي كرد كه با توجه به نيم عمر پلوتونيوم پس از ۲۳ سال قادر به توليد ۳۱۵ وات برق خواهد بود كه حداقل توان لازم براي وويجر ها است. در اوايل سال ۲۰۰۱ توان ژنراتور وويجر۱ به ۳۱۵ و وويجر۲ به ۳۱۹ وات رسيد و تعداد زيادي از تجهيزات اين فضاپيماها توسط كامپيوتر مركزي آنها از كار افتادند تا دوربين ها بتوانند همچنان به كار بپردازند.
وويجر ۱
كاوشگر وويجر۱ با ۸۱۵ كيلوگرم وزن در روز ۵ سپتامبر ۱۹۷۷ از پايگاه فضايي كندي در كيپ كاناورال فلوريدا، به فضا پرتاب شد. گروهي از محققان دانشگاه كلتك و ناسا مسئوليت برنامه ريزي هر دو فضاپيماي وويجر را از آزمايشگاه پيشرانه موشكي ناسا (JPL) بر عهده دارند. وظيفه وويجر۱ عكسبرداري و مطالعه مشتري، كيوان، اقمار آنها و حلقه هاي آنها بود. همچنين اين فضاپيما وظيفه سنجش ميزان ذرات خورشيدي و بار هاي خورشيدي را در فضاي بين سيارات بر عهده داشت.
عكسبرداري از مشتري از ژانويه ۱۹۷۹ آغاز شد. وويجر در ماه مه همان سال به كمترين فاصله از مشتري يعني ۳۵۰ هزار كيلومتري سطح آن رسيد. عكسبرداري از مشتري و اقمار آن تا آوريل سال بعد ادامه داشت اما وويجر توانست در كمتر از ۴۸ ساعت تمام ويژگي هاي فيزيكي مشتري را كه از او خواسته بودند، مثل ميدان مغناطيسي، ويژگي هاي جوي و خواص الكتريكي سطح و حلقه ها را كشف و مخابره كند. از مهم ترين كشفيات وويجر۱ يافتن آتشفشان هاي گوگرد روي سطح قمر «يو» (از اقمار مشتري كه توسط گاليله كشف شده) بود كه پيش از آن در فعاليت هاي اكتشافي فضاپيماهاي «پايونير» ۱۰ و ۱۱ كشف نشده بود. وويجر۱ با كمك گرفتن از ميدان گرانشي مشتري به سمت كيوان رفت و در نوامبر ۱۹۸۰ به آن سياره رسيد. كمترين فاصله وويجر۱ با كيوان تنها ۷۷ هزار كيلومتر بود. ساختارهاي پيچيده حلقه هاي زحل و اتمسفر تايتان (قمر كيوان كه بسيار شبيه زمين خودمان است) از كشفيات قابل توجه وويجر۱ بود. عكسبرداري از تايتان آخرين مأموريت سياره اي وويجر۱ بود و بعد از آن به سمت فضاي خارج از سيارات رفت. در دهه ۱۹۹۰ وويجر با سبقت گرفتن از پايونير ۱۰ تبديل به دورترين ساخته دست بشر از زمين شد. پيش از آن، پايونير ۱۰ كه در ماه مارس ۱۹۷۲ براي مطالعه روي كمربند خرده سياركي به فضا پرتاب شده بود، اين نقش را بر عهده داشت. پايونير ۱۰ در سوم دسامبر ۱۹۷۳ نخستين تصوير close-up از سطح مشتري را به زمين ارسال كرد. وويجر۱ هم اكنون در حدود ۱۵ ميليارد كيلومتر (حدود ۱۳ ساعت نوري) با زمين فاصله دارد و در ناحيه اي قرار دارد كه هليوسفر ناميده شده.
وويجر۲
چند هفته پس از وويجر،۱ وويجر۲ در ۲۰ آگوست ۱۹۷۷ به فضا پرتاب شد. مأموريت اصلي آن مطالعه روي اورانوس و نپتون بود. اما براي ادامه حركت نياز به استفاده از نيروي گرانش مشتري داشت. در ۹ جولاي ۱۹۷۹ وويجر۲ به كمترين فاصله از مشتري رسيد و در ۲۵ آگوست ۱۹۸۱ به كمتر فاصله از كيوان رسيد و توانست دماي جو كيوان را با حداقل ۷۰ كلوين و حداكثر ۱۴۳ كلوين و فشار حداقل ۷۰ ميلي بار و حداكثر ۱۲۰۰ ميلي بار اندازه گيري كند. پس از عكسبرداري از تايتان به سمت اورانوس رفت؛ سياره اي كه محور چرخش وضعي آن نسبت به محور چرخش مداري ۹۸ درجه تمايل دارد. وويجر۲ ، ۱۰ قمر جديد اطراف اورانوس كشف كرد و در ۲۴ ژانويه ۱۹۸۶ به كمترين فاصله از سطح اورانوس رسيد.وويجر۲ در ۲۵ آگوست ۱۹۸۹ به كمترين فاصله از نپتون رسيد و كشفيات جالبي در مورد اين سياره و قمر معروف آن «تريتون» انجام داد. وويجر۲ هم اكنون ۱۲ ميليارد كيلومتر از ما فاصله دارد.
پيام هاي وويجر
بر روي هر دو وويجر يك قرص طلايي نصب شده كه يك طرف آن نقش صفحه گرامافون را بازي مي كند. بر روي آن پيام «سلام» به ۵۳ زبان زنده دنيا و ۲ زبان كه حدود ۵ هزار سال پيش منقرض شده اند، ضبط شده است. همچنين روي اين صفحه گرامافون حدود ۹۰ دقيقه آهنگ از سمفوني هاي معروف بتهوون و باخ گرفته تا موسيقي محلي آذربايجان، سنگال و مكزيك ضبط شده است. پيش از اين بر روي فضاپيماي «پايونير۱۰» تصاوير كامل انسان و مكان زمين بر روي منظومه شمسي درج شده بود. اما به دليل اعتراض كليساي آمريكا مبني بر اينكه ناسا با پول ماليات دهندگان عكس هاي پورنوگرافي به فضا مي فرستد [!] اين بار حدود ۱۱۵ تصوير به صورت ديجيتال روي وويجر ضبط شده اند كه البته طريقه خواندن آنها پشت همان لوح طلايي درج شده است. از ديگر صداهاي ضبط شده روي اين صفحه صداي پرندگان و وال است. پشت لوح هم نقشه اي از منظومه خورشيدي و مكان زمين در آن و انرژي اولين و دومين برانگيختگي اتم هيدروژن (نشان از دستيابي انسان قوانين مكانيك كوانتمي) و همين طور نحوه خواندن تصاوير و اصوات درج شده است. صداها به صورت كدهاي دوتايي (صفر و يك) روي لوح ضبط شده اند كه فاصله زماني هر كدام از آنها در هنگام چرخش حدود هفت دهم نانوثانيه است كه زمان گذار اصلي در اتم هيدروژن است. اما آن چيزي كه جالب توجه است، اين است كه با توجه به سرعت وويجر۱ بيش از ۴۰ هزار سال طول مي كشد كه اين فضاپيما به نزديك اولين ستاره برسد. شايد تا آن زمان ديگر هيچ اثري از بشر روي زمين نباشد. به اين ترتيب اين وويجرها خواهند بود كه رسالت معرفي بشر و دستاوردهاي علمي او را به هر نوع حيات فرازميني (بر فرض وجود) برعهده خواهند داشت.
|
