بازی آنلاین: می‌توانید روی یک ستاره دنباله‌دار باموفقیت فرود بیایید؟

شمارش معکوس آغاز مأموریت بلند پروازانه آژانس فضایی اروپا برای فرود آمدن روی یک ستاره دنباله‌دار در اعماق فضا آغاز شده است. آیا می‌توانید در این بازی کاوشگر فیله (Philae) را در جای درستش روی یک ستاره دنباله‌دار چرخان فرود بیاورید؟ در عالم واقعیت این فرود هفت ساعت طول می‌کشد، اما ما این فرآیند را برایتان تسریع کرده ایم. برای نگاهی عمیق‌تر به ستاره دنباله‌دار، کاوشگر و مأموریت آن، مطلب زیر بازی را بخوانید.

بعد از ۱۰ سال و طی مسافرتی بیش از شش میلیارد کیلومتر، قرار است روز ۱۲ نوامبر فضاپیمای رزتا (Rosetta) کاوشگری بنام فیله (Philae) را – که تقریبا به اندازه یک یخچال است – به سطح ستاره دنباله‌دار چوریوموف- گراسیمنکو/۶۷ پی بفرستد.

اگر این مأموریت موفقیت‌آمیز باشد، فیله و رزتا می‌توانند در پاسخ دادن به پرسش‌های موجود درباره چگونگی شکل‌گیری منظومه شمسی، منشأ آب بر روی زمین و شاید خود حیات نقشی کلیدی ایفا کنند.

ستاره دنباله‌دار

"این ستاره دنباله‌دار، جهانی زیبا و در عین حال حیرت‌انگیز است. از منظر علمی بسیار هیجان‌انگیز است، اما شکل آن انجام این مأموریت را دشوار می‌کند."استفان اولامک، مدیر پروژه کاوشگر فیله

چالش پیش‌روی تیم پرواز که از روی زمین رزتا را هدایت می‌کنند این است که چطور کاوشگر فیله را روی یک ستاره دنباله‌دار چرخان و اردک‌ شکل بنشانند؛ آنهم در حالی که با سرعت ۱۸ کیلومتر در ثانیه (حدود ۶۵۰۰۰ کیلومتر در ساعت) در فضا در حال حرکت است.

محل دقیق فرود کاوشگر در ماه سپتامبر (شهریور ماه گذشته) و پس از آنکه رزتا در مدار ستاره دنباله‌دار قرار گرفت، مشخص شد. دانشمندان و مهندسان نقطه‌ای موسوم به اجیلکیا در سر کوچکتر ستاره دنباله‌دار را به‌عنوان بهترین جا برای فرود کاوشگر و آزمایش‌های بعدی انتخاب کردند.

محل فرود

اما این محل فرود که یک کیلومتر مربع مساحت دارد، حاوی صخره‌ها، شکاف‌ها و تخته‌سنگ‌هایی است که هریک می‌تواند مانع انجام موفقیت‌آمیز فرود شوند. اجیلکیا از تجهیزات نوری قدرتمندی برخوردار است.

معنای این امر برای کاوشگر فیله این است که باید زمان قابل توجهی را صرف شارژ کردن باتری‌های خورشیدی‌اش کند و در مدتی را هم باید در خاموشی بگذراند تا دستگاه‌هایش خنک شوند. نقطه C هم به‌عنوان گزینه جایگزین در نظر گرفته شده است.

نزدیک شدن به این ستاره دنباله‌دار که شکل غیرمعمولی هم دارد، باعث شده ابعاد دقیق‌تری از آن به دست بیاوریم. اما علاوه براین، جزئیات بیشتری هم مشخص شده است:

گردش وضعی ستاره دنباله‌دار: ۱۲،۴ ساعت، جرم: یک تریلیون کیلوگرم ، چگالی: ۴۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب (مشابه بعضی انواع چوب)، حجم: ۲۵ کیلومترمکعب، رنگ: بر اساس مقدار نوری که از آن به فضا منعکس می‌شود.

جداشدن و فرود

"مسأله فقط مشاهده ستاره دنباله‌دار از فاصله‌ای بی‌خطر و نزدیک نیست، بلکه فرود آمدن بر سطح آن و لمس کردنش است." پروفسور ایان رایت، دانشگاه اوپن

تاریخ فرود روز ۱۲ نوامبر (۲۱ آبان) تعیین شده است. رزتا در ساعت ۸:۳۵ صبح به وقت گرینویچ کاوشگر فیله را ا فاصله ۲۲،۵ کیلومتری از مرکز ستاره دنباله‌دار رها می‌کند. اگر در محاسبه مدار رزتا تنها چند میلی‌متر اشتباه شود، کاوشگر فیله کلا از کنار ستاره دنباله‌دار رد می‌شود و روی آن فرود نمی‌آید.

عملیات فرود که از مرکز کنترل مأموریت در دارمشتات آلمان تحت کنترل خواهد بود، حدود هفت ساعت طول خواهد کشید.

از آنجا که این رویداد در فاصله ۵۱۰ میلیون کیلومتری از زمین اتفاق می‌افتد، برقرای ارتباط میان رزتا و مسوولان کنترل از هر طرف ۲۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه طول خواهد کشید. در نتیجه، انتظار نمی‌رود خبر قطعی جدا شدن کاوشگر از فضاپیما تا ساعت ۹:۰۳ به وقت گرینویچ به زمین نخواهد رسید و تأیید خبر فرود کاوشگر هم اندکی بعد از ساعت ۱۶:۰۰ به وقت گرینویچ انجام خواهد شد.

کاوشگر در مسیر فرود روی سطح ستاره دنباله‌دار هدایت نخواهد شد و بعد از جدا شدن از فضاپیما باید مسیر خود را پیدا کند. پائولو فری، رئیس بخش عملیات این مأموریت، می‌گوید: "برای اینکه کاوشگر در جای مناسبی فرود بیاید به قدری شانس نیاز داریم."

با آنکه تاریخ عملیات مشخص شده، پیش از آغاز کار تیم رزتا در روز ۲۱ آبان در مورد انجام یا عدم انجام مأموریت تصمیم خواهند گرفت.

فرد یانسن، مدیر مأموریت رزتای آژانس فضایی اروپا، می‌گوید: "اگر هریک از حلقه‌های زنجیره به تصمیم منفی منجر شوند، مجبور خواهیم شد تاریخ انجام عملیات را تغییر دهیم و در زمان دیگری اقدام کنیم؛ چرا که باید اطمینان حاصل کنیم رزتا در موقعیت مناسبی قرار دارد."

۱: جدا شدن از رزتا

"وقتی رزتا به حدود ۲۲.۵ کیلومتری سطح ستاره دنباله‌دار می‌رسد، فرودگر فیله را رها می‌کند. مسیر حرکت فیله به سرعت و ارتفاع رزتا و زمانی که رها می‌شود بستگی دارد."

۲: کاهش ارتفاع

انتظار می‌رود کاهش ارتفاع و رسیدن به ستاره دنباله‌دار حدود هفت ساعت طول بکشد. در طول مسیر، فرودگر از ستاره دنباله‌دار عکس می‌گیرد و کار اندازه‌گیری را شروع می‌کند.

۳: وضعیت ستاره دنباله‌دار

وضعیت خود ستاره دنباله‌دار در روز فرود قابل پیش‌بینی نیست. ممکن است گاز یا غبار ساطع کند، یا حتی تکه‌هایی از آن جدا شود. هر یک از این موارد در فرود تأثیر می‌گذارد.

۴: منطقه فرود

منطقه‌ای که قرار است فرودگر فرود بیاید کاملا صاف نیست، اما بیشتر پستی بلندی‌هایش شیب کمتر از سی درجه دارند. با این حال تخته‌سنگ‌هایی هم هستند که اگر فیله بهشان برخورد کند ممکن است مشکل ایجاد شود.

۵: لحظه فرود

لحظه‌ای که فرودگر (با سرعتی در حد راه رفتن آدم) به سطح دنباله‌دار می‌خورد، پیچ‌های پایه‌اش فرو می‌روند و میله‌های نیزه‌شکلی هم به‌عنوان لنگر روی سطح می‌افتند. تراستر فرودگر هم در صورت لزوم به کار گرفته می‌شود که جلوی بلند شدنش را از روی سطح بگیرد. اگر سطح زیاد نرم باشد ممکن است پیچ‌ها سفت نشوند و فرودگر درست تثبیت نشود. اگر زیادی سفت باشد ممکن است پیچ‌ها اصلا نتوانند فرو بروند." برای کسانی که به بررسی و تحلیل نمونه‌ها در آزمایشگاه عادت دارند، این تنها راه انجام این مطالعه است. ما متوجه هستیم که شاید آخر سر هیچ اطلاعاتی به دست نیاوریم، اما طبیعت کارهای اکتشافی همین است."

کاوشگر فیله

کاوشگر بعد از رسیدن به سطح ستاره دنباله‌دار می‌تواند کارش را شروع کند. کاوشگر با استفاده از دوربین‌های بسیار کوچکی که روی آن نصب شده، از محیط اطرافش عکس خواهد گرفت. بعد از آن و حدود یک ساعت پس از فرود، اولین رشته آزمایش‌های علمی بر سطح ستاره دنباله‌دار شروع خواهند شد و حدود ۶۰ ساعت ادامه خواهند یافت.

فضاپیمای رزتا با استفاده از ۱۱ ابزار علمی خود به تجزیه و تحلیل ستاره دنباله‌دار ادامه می‌دهد – اما علاوه بر آن از ابزارهای کاوشگر فیله هم بهره می‌برد. امواج رادیویی که فیله در موقعی که رزتا در سمت دیگر ستاره قرار دارد، برای آن می‌فرستد، به شناخت ساختار داخلی آن کمک می‌کند.

مته‌ها، تنور‌ها، دوربین‌ها و حسگرهایی که روی کاوشگر فیله نصب شده اند همه‌چیز را مورد بررسی قرار خواهند گرفت؛ از ترکیبات و دمای سطح تا آثار وجود اسیدهای آمینه، که در واقع از مواد بنیادین سازنده حیات هستند.

قسمت های فرودگر

۱. دوربین‌ها

سیستم تصویرسازی فرودگر رزتا (CIVA/ROLIS) - این سیستم هنگامی که فرودگر به سمت دنباله‌دار می‌رود عکس‌های با کیفیت بالا می‌گیرد، بعلاوه عکس‌های پانوراما از محیط اطراف. پس از فرود هم از سطح دنباله‌دار عکس می‌گیرد.

۲. کاوش‌گر هسته

شنودگر هسته دنباله‌دار یا CONSERT از امواج رادیویی استفاده می‌کند که ساختار هسته دنباله‌دار را وارسی کند.

۳. پیچ‌های پایه

پیچ‌هایی که از زیر پایه‌های فیله بیرون می‌آیند آن را روی سطح دنباله‌دار ثابت می‌کنند. اگر سطح دنباله‌دار زیادی نرم یا سخت باشد کار به مشکل می‌خورد.

۴. لنگر

بلافاصله بعد از فرود لنگرهای نیزه‌شکلی شلیک می‌شوند تا فیله را روی سطح دنباله‌دار نگه دارند و نگذارند بلند شود، چون نیروی جاذبه روی دنباله‌دار بسیار بسیار ضعیف است.

۵. مته نمونه‌برداری

ابزار نمونه‌برداری و توزیع - ابزاری‌ست که قرار است حدود بیست سانتی‌متر از سطح دنباله‌دار بکند، نمونه بردارد و نمونه‌ها را به تجهیزات آزمایشگاهی فیله (یعنی COSAC و PTOLEMY) برساند.

۶. حسگرهای سطحی

MUPUS - حس‌گرهایی‌ روی لنگر، روی میله و بیرون فرودگر نصب شده که چگالی و ویژگی‌های دیگر از جمله حرارت سطح و پایین‌تر از سطح دنباله‌دار را اندازه می‌گیرد.

پروفسور ایان رایت، استاد دانشگاه اوپن، محقق اصلی ابزاری بنام پتولمی (بطلمیوس) است. او می‌گوید که صرفنظر از آنچه در هنگام فرود اتفاق خواهد افتاد، مأموریت رزتا تا همین‌جا هم یک موفقیت بوده است. همه دست اندرکاران پروژه می‌دانند که عملیات ورود خالی از خطر نیست.

پروفسور رایت می‌گوید: "طبق برنامه فعلی، فضاپیما تا پایان سال آینده به تعقیب ستاره دنباله‌دار ادامه خواهد داد. این موقعیت خوبی برای مشاهده واکنش این ستاره دنباله‌دار به عبور از نزدیکی خورشید است. البته هدف تنها تماشای ستاره از فاصله‌ای نزدیک نیست.

هدف فرود آمدن بر آن و لمس سطحش است. برای کسانی که به بررسی و تحلیل نمونه‌ها در آزمایشگاه عادت دارند، این تنها راه انجام این مطالعه است. ما متوجه هستیم که شاید آخر سر هیچ اطلاعاتی بدست نیاوریم، اما طبیعت کارهای اکتشافی همین است."

گام بعدی چیست؟

بعد از مراحل علمی اولیه، بسته به اینکه باتری‌های کاوشگر فیله تا چه حد شارژ می‌شوند، قرار است مطالعات درازمدت دیگری هم صورت بگیرند. این امر ممکن است به اینکه چه مقدار گرد و غبار روی سطح صفحات خورشیدی می‌نشیند، بستگی داشته باشد.

با ادامه مأموریت و نزدیکتر شدن ستاره دنباله‌دار به خورشید، درجه حرارت در داخل کاوشگر آنقدر بالا خواهد رفت که باتری‌ها و تجهیزات الکترونیکی‌اش از کار خواهند افتاد. این اتفاق احتمالا در مارس ۲۰۱۵ (اسفند ۱۳۹۳) خواهد افتاد.

اما حتی پس از پایان مأموریت کاوشگر فیله، فضاپیمای رزتا تا چند ماه به تعقیب ستاره دنباله‌دار و بررسی آن از دوردست ادامه خواهد داد.

مسیر حرکت رزتا

نوامبر ۲۰۱۴: مرحله اول تحقیقات - چند روز نخست پس از فرود فیله روی دنباله‌دار صرف جمع‌آوری اطلاعات و تحلیل محیط اطراف فرودگر می‌شود.

دسامبر ۲۰۱۴: تحقیقات درازمدت - تیم متخصص امیدوارند فیله به‌رغم محدودیت‌هایی که دمای دنباله‌دار ایجاد می‌کند، بتواند باتری‌هایش را شارژ کند و همچنان به کار وارسی ادامه بدهد.

مارس ۲۰۱۵: حد فرودگر - احتمالا بالا رفتن دمای دنباله‌دار روی کار فیله اثر می‌گذارد. ممکن است لایه‌های غبار روی سلول‌های خورشیدی بنشیند و فرودگر نتواند باتری‌هایش را شارژ کند.

اوت ۲۰۱۵: حضیض - زمانی‌ست که دنباله‌دار به نزدیک‌ترین نقطه مدارش به خورشید می‌رسد. دانشمندان امیدوارند رزتا و فیله بتوانند زمانی که دنباله‌دار به این نقطه می‌رسد فعالیت‌اش را بسنجند.