“`html
في مبنى بسيط، خلف موقف سيارات رطب في أنتويرب، بلجيكا، يُعلّم العلماء مركبتين فضائيتين على أن يكونا شريكين في رقصة ستُقدّم أمام الشمس.
يُصادف ذلك أوائل شهر أبريل، قبل أيام قليلة من الكسوف الكلي الأمريكي، حيث ستُمرّ القمر بيننا وبين نجمنا، مما يُتيح لعلماء الفلك متحمسين فرصةً نادرةً، وإن كانت قصيرة، لمشاهدة هالة الشمس – “التاج” الذي يشكل الغلاف الجوي الخارجي لها.
إذا تمكن العلماء في بلجيكا من تدريب المركبتين الفضائيتين على أداء رقصتهما بشكل صحيح، فسيكون بإمكانهم إنشاء كسوف اصطناعي خاص بهم ومراقبة هالة الشمس عندما يريدون. لماذا؟ لأن القيام بذلك قد يساعدنا على حل واحدة من أكبر ألغاز الفيزياء الشمسية: ما الذي يحدث داخل الحلقة التاجية الأقل إشراقًا للشمس؟
“`
هناك الكثير مما لا نعرفه عن الهالة الشمسية – لماذا هي أكثر سخونة بملايين الدرجات من سطح الشمس، على سبيل المثال. أو لماذا تنشأ الظواهر الجوية الفضائية (الإشعاع والجسيمات والحقول المغناطيسية والمادة التي تطرحها الشمس والتي يمكن أن تتفاعل مع غلاف الأرض الجوي وتؤثر على أنظمتنا الكهربائية) منها.
لا نعرف ذلك لأن ضوء الشمس [[LINK9]]يغطي [[LINK9]] هالة الشمس، مما يجعل من المستحيل رؤيتها، إلا إذا كان هناك شيء يحجب ضوء الشمس. مثل القمر خلال الكسوف… أو زوج من المركبات الفضائية تُنفّذ رقصة مُتأنّقَة.
اقرأ المزيد:
تلك المركبات الفضائية جزء من مهمة وكالة الفضاء الأوروبية (الوكالة الأوروبية) Proba-3، ويجب تدريبها على الرقص مع بعضها البعض لأنها ستكون بعيدة للغاية عن الأرض للتحكم بدقة اللازمة لإنتاج كسوف اصطناعي.
اسم المهمة الكامل، مشروع الاستقلالية على متن المركبة، يُشير إلى (على الرغم من أنه غير مريح) مستوى التدخل الذي يتوقعه مُتحكموها على الأرض.
كما ذكر سابقًا، فإن الكسوفات الكلية الحقيقية نادرة ومُقتصرة على مدة قصيرة. تحدث حوالي 60 مرة كل 100 عام، وبإذن الله، تُتيح للمشاهدين (باستخدام نظارات آمنة للكسوف) بضع دقائق فقط من فرصة الملاحظة. سيتيح لنا الكسوف الاصطناعي زيادة التكرار والمدة التي يمكننا من خلالها رؤية وتَحليل الهالة الشمسية.
لدينا بالفعل تلسكوبات أرضية وفلكية، تُعرف باسم التلسكوبات الكورنوغرافية، التي تحجب ضوء النجم بحيث يمكن رصد الأجسام القريبة، والتي كانت ستختفي عادةً في وهج الشمس. فهي تعتمد على “قرص مُغطّي”، وهو دائرة صغيرة في العدسة التي تعمل مثل القمر أثناء الكسوف.
في الأساس، يعمل Proba-3 بنفس الطريقة، لكن وكالة الفضاء الأوروبية أخرجت القرص المُغطي من عدسة تلسكوب العين وأصبحت مركبة فضائية منفصلة.
Proba-3 تتكون من مركبتين فضائيتين يجب أن تعملان معًا كواحدة، من أجل أداء الحركات المُتحكمة تمامًا اللازمة لحجب ضوء الشمس. هما شريكان في الرقص، على أرض الرقص التي تبعد ٦٠٠٠٠ كيلومتر (٣٧٣٠٠ ميل) عن الأرض.
الهالة السوداء
المنظومة الفضائية التي تشكل مهمة Proba-3 تُعرف باسم المُغطي والمرصد الكُللي. إذا نجحت الرقصة، سيتحرك المُغطي إلى موقع يسمح لقرصه ذي قطر ١.٤ متر (٤.٦ قدم) بتغطية وجه الشمس.
بدلاً من إنشاء ظل ضخم فوق الأرض، سيُلقي القرص ظلًا يبلغ ٨ سنتيمترات (٣ بوصات) على المركبة الفضائية الأخرى لـ Proba-3، وهي المرصد الكُللي، والتي ستوضع على بعد حوالي ١٥٠ مترًا (تقريبًا ٥٠٠ قدم).
سيُنتج المُجهّز المُصوّر لتصوير التاج الشمسي (الكورونوغراف) مناظر جديدة ومُحدثة لحلقة التاج الشمسي، التي سيُجري علماء الفلك، مثل الدكتور فرانسيسكو دييغو من كلية لندن الجامعية، دراستها. ويقول الدكتور دييغو إن رؤية أول صورة ستُبث ستكون مُثيرة للغاية. “سيكون الأمر وكأننا نُشاهد كسوفًا شمسيًا كليًا طويلًا، ولكن بدون ترشيح غلافنا الجوي”.
<
هذه هي المرة الأولى التي تُصنع فيها تلسكوب من وحدتين مستقلتين تعملان كسفينة فضائية عملاقة واحدة. سيتم ربط الكورونوغراف والغطاء المُخفف (الأوكليتر) عند إطلاقهما من الهند في شهر نوفمبر، ولكن بمجرد انفصالهما، سيتمركزان في تشكيلٍ لبدء رقصةٍ مُتناسقة.
ستُنتج كسوفات رقصات «بروبا-3» مدّة ست ساعات، وليس بضع دقائق كما اعتدنا رؤيتها على الأرض. وستختلف الصور التي تُنتجها عن صور المِقاريرات الكورنوغرافية الحالية، مثل مركبة الفضاء «SOHO» (مُراقب الشمس والهيليوسفير) التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية والوكالة الوطنية للطيران والفضاء الأمريكية، حيث ستُظهر الحلقة الداخلية المُشبهة بالهُدوُد للكورونا التي تُغطيها عادةً هالة سوداء.
وتُسبب هذه الهالات السوداء تسرب الضوء حول الأقراص المُغطية في المِقاريرات الكورنوغرافية الحالية، ولذلك لم يتمكن العلماء من إنتاج صورة للشمس بدونها.
ولكن بما أن القرص المُغطي لـ «بروبا-3» سيكون بعيدًا جدًا عن مقرّارها الكورنوغرافي، وسيكون كلا الجزئين من مركبة الفضاء أقرب بكثير للشمس، فإن كمية الضوء التي يمكن أن تتسرب لتؤثر على الصور التي تُنتجها ستقل.
باختصار، يمكن لـ «بروبا-3» أن تكشف أخيرًا عن الكورونا بأكملها وتُظهر لنا ما يجري تحتها.
“ستتمكن من رؤية كامل الهالة والكروموسفير بالإضافة إلى منطقة الانتقال، وهي المكان الذي تجري فيه الأحداث”، يقول دييغو. “يُعدّ هذا وعودًا بثورة كبيرة في فيزياء الشمس.”
سلامة الشمس
بالنسبة لعُلماء الفلك غير المشاركين في المشروع، مثل دييغو، فإن مشروع Proba-3 بمثابة تذكير بأن تحت تلك الهالات السوداء قد تكمن إجابات عن أسئلة حول الشمس والنجوم الأخرى، وحتى الكوكب الذي نسميه الوطن.
“في المستقبل، ستكون الفائدة هائلة، لأن التكنولوجيا المستخدمة لتحقيق هذا الهدف ستُستخدم في مهمات فضائية أخرى”، يقول دييغو. “لكن العلم الذي يأتي لاحقًا مهم. العلم المتعلق بفيزياء الشمس، إذا نجح، سيكون رائعًا.”
يتضمن ذلك اكتشافات جديدة حول الإنفجارات الكتلية الإكليلية (CMEs)، وطرد البلازما والحقول المغناطيسية من سطح الشمس التي ترسل كميات كبيرة من الطاقة عبر الفضاء.
عندما تصطدم بحقل الأرض المغناطيسي، بعد يوم أو يومين تقريبًا، فإن الجسيمات عالية الشحنة التي تحتويها تُزعج غلاف الأرض الجوي وتسبب ظواهر شفقية مثل الأضواء الشمالية.
لكنها لا تُنتج فقط مشهدًا جميلًا. كما تُهدد CMEs بنيتنا الكهربائية: فقد تُسبب انفجارًا شديدًا في الإتصالات اللاسلكية وتعطيل شبكة الطاقة. يرغب دييغو في معرفة أصل هذه الانفجارات. “سيكون ذلك مفيدًا للغاية لـ Proba-3 في الكشف عن ذلك.”
اقرأ المزيد:
تؤثر الظواهر الشمسية الكبيرة أيضًا على الطقس الفضائي خارج الأرض، حيث تصطدم التيارات من الجسيمات عالية الشحنة بالكواكب الأخرى في النظام الشمسي، والقمر والأقمار الصناعية خارج المجال المغناطيسي الواقي للأرض. (في عام 2022، دمر الطقس الفضائي حوالي 40 قمراً صناعياً من نوع Starlink).
محطة الفضاء الدولية تقع داخل المجال الواقي للأرض، ولكن بالنسبة للرواد الذين يسافرون خارجها، قد تكون الظواهر الشمسية الكبيرة مميتة. وفقًا لـ ناسا، فإن رائد الفضاء الذي يصيبه حدث من الظواهر الشمسية الكبيرة على سطح القمر أو المريخ سيتعرض لجرعة إشعاع تبلغ 30 مرة من جرعة الأشعة السينية العادية للصدر.
للبعثات المأهولة المستقبلية إلى القمر أو المريخ، قد تُثبت نظرة بروبا-3 إلى أصل الظواهر الشمسية الكبيرة أنها مُنقذة للحياة.
يقول دييغو: “كلما عرفنا سلوك الشمس بشكل أفضل، كلما كانت المهمات البشرية في الفضاء أكثر أمانًا”. يحذر من أن الإشعاع الشمسي “هو أحد المشكلات الرئيسية في العودة إلى القمر” للمهمات مثل أرتميس الثاني. ويضيف: “كانت مهمات أبولو ‘محظوظة’ لأننا لم نكن نعرف عن هذه الأمور”.
قد يساعد معرفة المزيد عن العواصف الشمسية العلماء على التنبؤ بها بشكل أفضل – وقد يؤدي ذلك حتى إلى تطوير نظام إنذار مبكر لأي شخص ينتهي به المطاف يعيش ويعمل على القمر أو المريخ.
رقصة الفضاء
وليس فقط صور بروبا-3 هي التي من الممكن أن تحدث موجات، بل من المرجح أن تحدد رقصة هذه المركبات معايير جديدة أيضًا. للحصول على قرص التظليل في المكان المناسب تمامًا لحجب الشمس وتصوير هالة الشمس، تحتاج المركبتان الفضائيتان – كل منهما بحجم سيارة صغيرة – إلى الطيران في تشكيل دقيق.
لكي يتم ذلك، طورت وكالة الفضاء الأوروبية تقنية الليزر الجديدة، شديدة الدقة، التي تُمكنها من إبقاء المركبات الفضائية في مواضعها النسبية بدقة مليمتر واحد – على الرغم من أن المسافة بينها ستكون 144 مترًا.
تخيل الأمر كأنّ سَيّارتَين تتسابقان حول مضمار عملاق، لكنهما تبقيان متوازيتين تمامًا، بينما السائقان، بدلًا من النظر إلى الطريق، يُحافظان على الاتصال البصري. لكن بدلًا من سرعات سيارات السباق، فإن المركبتين الفضائيتين تسيران عبر الفضاء بسرعة تقارب 10 كيلومترات في الثانية (حتى 6.2 ميل في الثانية).
يقول الدكتور يورغ فيرسلويس، مدير بناء برنامج بروبا-3 في وكالة الفضاء الأوروبية: “أعتقد أن الكثير من الناس لا يدركون تمامًا مدى صعوبة هذا التحدي حقًا. أعني، مليمتر واحد على مسافة 144 مترًا أمرٌ جنونيٌّ.”
لتكوين فكرة عن التحدي الذي يواجهونه، تخيلوا 10 حافلات لندن موضوعة نهايةً إلى نهاية. ستقع المركبتان الفضائيتان عند طرفي هذه السلسلة من الحافلات، وعليهم أن يتوافقا مع بعضهما البعض بدقة مليمترية. لكن المركبات الفضائية ستكون متحركة، بسرعة.
يتذكر فيرسلويس تجربة مشيه عبر الفراغ الذي تحتاجه الأدوات للحفاظ عليه أثناء إجراء الاختبارات. “في تلك اللحظة، أدركت نوع التحدي الذي نحاول معالجته”.
في محاولة لمعالجة هذا التحدي، قامت وكالة الفضاء الأوروبية بتكييف أجهزة تتبع النجوم التقليدية لمساعدة المركبة الفضائية بروبا-3 على تحديد موقع بعضها البعض بعد انفصالها عن بعضها البعض بعد الإطلاق.
عادةً، تبحث أجهزة تتبع النجوم عن مجموعات نجمية محددة لمساعدة القمر الصناعي على تحديد اتجاهه، لكن وكالة الفضاء الأوروبية زودت إحدى مركبات بروبا-3 بنمط فريد من مصابيح LED ودرّبت الأخرى على البحث عن هذه المجموعة النجمية الاصطناعية.
لا ينتهي الأمر عند هذا الحد. سيتبادل المركبتان الفضائيتان شعاعاً ليزرياً بينهما حتى يتمكن المُخفِض من حساب مقدار الحركة اللازمة لإسقاط ظله في المكان الصحيح.
وفقاً لـ فرسلويس، فإن هذه المتطلبات أجبرت الفريق على أن يكون “مبدعاً ومخترعاً، وأحياناً يتحمل بعض المخاطر، وأحياناً يُعدّل القواعد قليلاً، وأحياناً يُخالفها”.
إنه مشروع طموح، وبالنسبة للكثيرين من المتورطين فيه، فإن الهدف هو إظهار إمكانية تحقيقه ببساطة.
وفقاً لدِيْيِغو، فإن هذا التشكيل المُتقدّم في مجال الطيران الفضائي، “سيكون ذا قيمة في التخطيط والتنظيم لمهام الفضاء المستقبلية التي تتطلب قمرين صناعيين أو أكثر”.
ويتضمن ذلك البعثات التي تتضمن كاشفات الموجات الثقالية، مع الأمل في قياس تمدد الفضاء الناجم عن اضطرابات منخفضة التردد في نسيج الزمكان. يُسرع علماء الفلك في اكتشاف مصدر هذه الموجات، ويعتقد دييغو أن المركبات الفضائية التي تطير في تشكيل يمكن أن تساعدنا على القيام بذلك.
يقول دييغو: “تحتاج إلى أداة ثلاثية الأبعاد، ويمكن إنشاؤها في الفضاء – لكن عليك التحليق بالمركبات الفضائية في تشكيل بدقة جزء من المليمتر.” “سيكون Proba-3 مفيدًا جدًا لذلك.”
كل هذا يعني أن هناك الكثير يعتمد على أداء Proba-3. مع اقتراب الإطلاق في نوفمبر، يشعر فيرسلويس بالفعل ببعض القلق: “يجب التأكد من أنك مارست كل شيء: يجب أن تتأكد من استعدادك، عندما يتم إطلاق المركبات الفضائية، للاتصال بها وإعطائها الأوامر.”
قد يكون دراسة الشمس هو الغرض وراء كل الجهد المبذول في الرقص، وإذا تم أداء الرقص بشكل صحيح، فسيكون ذلك انتصارًا هائلاً. لكن العرض الحقيقي سيبدأ عندما ترسل Proba-3 صورتها الأولى.
يبتسم فيرسلويس قائلاً: “ستكون لحظة عاطفية. ستكون سحرًا.”
أولويات مشروع بروبا-3
تُشوق ماري بيكمان لرؤية أول صورة تُنتجها بروبا-3، وتخطط لتعليقها على جدارها. بيكمان إحدى مصممات الرقصات لمهمة بروبا-3 (رسمياً، هي مديرة عمليات الأقمار الصناعية في شركة ريدواير سبيس، الشريك في المهمة المسؤول عن تجميع واختبار المركبة الفضائية).
تقول: “ستكون رؤية البيانات [من بروبا-3] للمرة الأولى هي الجزء المُثير للاهتمام حقاً”. تختلف الغاية الأساسية لمهمة بروبا-3 حسب من تسأله: إما تطوير فيزياء الشمس، أو تنفيذ الرقص المعقد.
على الرغم من حماسها الشديد لرؤية الصور، إلا أن بيكمان، التي تحلم بإرسال الأمر اللازم لفصل المركبات الفضائية بعد الإطلاق، تنتمي إلى المعسكر الثاني.
«هذا ما نسعى إليه، وهو أيضًا الجزء الأكثر تحديًا بالنسبة لنا»، تقول. وفي الوقت الذي نتحدث فيه، توجد مركبة “بروبا-3” في ضوء صناعي قاسٍ في مختبر بداخل مبنى متواضع خلف موقف السيارات البلجيكي.
في هذا “غرفة الملابس”، تواجه المركبتان الفضائيتان بعضهما البعض بعيدًا. هناك الكثير مما يقف بين الآن و اللحظة التي يواجهان فيها بعضهما البعض أمام الشمس. « الجميع متحمسون حقًا لنجاحها. ولكن من الواضح أن هناك أشياء قد تفشل في الطريق»، يضيف فرسلويس. «يمكن أن يحدث الكثير من الأخطاء».
على سبيل المثال، قد لا تنفصل المركبتان الفضائيتان بعد الإطلاق – أو قد تنفصلان، لكن إحداهما قد لا تستيقظ. قد يتعرض شيء للتلف أو قد تُفقد الاتصالات.
أسوأ ما في الأمر، قد تصطدم المركبات الفضائية. يقول فرسلويس: “إذا اصطدموا، لا يمكننا التنبؤ بما سيحدث بالفعل، لكن سيكون هناك ضرر. نحن نفترض أن ذلك سيكون خسارة للمهمة”.
تضيف بيكمان، وهي تهز رأسها: “فرص اصطدامهم ببعضهم البعض مرتفعة للغاية برأيي. وجود جسمين قريبين جدًا من بعضهما البعض في الفضاء…
كل ما يمكنهم فعله لضمان سير المهمة بسلاسة هو اختبار كل شيء مرارًا وتكرارًا. هذا الاختبار يعود إلى بيكمان وفريقها، الذين يسعون جاهدين لحل أي مشكلات. تقول: “الجميع متحمس دائمًا للعمل على هذا… نحن نحب رؤية التقدم عليه”.
في المختبر، هناك شعور واضح بالحيوية بين الباحثين والمهندسين، لكن أيضًا شعور بالتوتر. بالنسبة لبيكمان، أكبر تحدٍ هو خلق ظروف شبيهة بالفضاء داخل تلك الغرفة الكبيرة والمشرقة.
بشكل عام، سارت الاختبارات بسلاسة، لكن لا توجد طريقة لممارسة رحلة التشكيل الجوي، الرقص الحقيقي حتى يرتفع الستار – حتى يكون القناع والمرصد الكوري فعليًا في الفضاء ويبدأ العرض.
كما أنها قلقة بشأن نقل المركبتين الفضائيتين عبر العالم إلى الهند، حيث سيتم إطلاقهما، حيث يمكن أن تتسبب الرطوبة، ودرجة الحرارة، والغبار، وظروف الطرق في حدوث أضرار.
في الواقع، المختبر الذي تعمل فيه فريق بيكمان هو غرفة نظيفة تعمل على نظام إشارة المرور: أحمر عندما يكون هناك الكثير من الاضطرابات والاتساخ المحتمل من النشاط البشري؛ أخضر عندما تستعيد الغرفة حالتها الطبيعية.
على الرغم من دخول الجميع إلى الغرفة عبر قفل هوائي، إلا أن المهندسين ينتظرون بقلق انخفاض مستويات الجسيمات بعد دخول أي شخص للتحقق من المركبة الفضائية. هذه أدوات حساسة.
في الهند، ستخضع المركبة الفضائية لفحص صحي نهائي. ثم، من مركز التحكم في ريدو، بلجيكا، سيقوم فريق بيكمان بـ “تجربة تدريب أخيرة: إطلاق وهمي لمعرفة كيفية التعامل مع كل شيء”.
سيرصد فيرسلويس الإطلاق شخصيًا. “نضعها معًا، ونضعها على القاذفة، ثم نقوم بالعد التنازلي – ونصلي أن كل شيء يسير على ما يرام”، يضحك بقلق.
أما بالنسبة لدِييجو، فهو يخطط للسفر إلى إسبانيا لمشاهدة الكسوف الكلي القادم في عام 2025، ولكن، بفضل مشروع Proba-3، قد يرى كسوفًا قبل ذلك. يشير إلى صورة للكسوف البوليفي عام 1994 معلقة على جدار مكتبه – صورة قد تنضم إليها صورة مماثلة ستكون معلقة على جدار بيكمان في غضون أشهر قليلة – إذا سار كل شيء وفقًا للخطة.
قد يُبشّر برنامج Proba-3 بعصر جديد من الكسوفات: كسوفات تستمر لساعات بدلاً من دقائق، ويمكن رؤيتها حتى في حالة السماء الملبدة بالغيوم. قد تكشف رقصاته أخيراً عن أسرار الهالة، الحلقة الباهتة التي طالما حجبها ضوء الشمس.
يقول دييغو: “بالتأكيد، ستكون هذه المهمة علامة فارقة في مراقبة الفضاء الجديدة. نحن ندخل جيلًا جديدًا: كان لدينا تلسكوب SOHO الفضائي، ثم جيمس ويب. الآن، نتقدم خطوة أخرى إلى الأمام. سيكون لـ [Proba-3] أهمية بالغة في إثبات إمكانية تحقيق ذلك، وأفضل طريقة للقيام بذلك.”
عن خبرائنا
الدكتور فرانسيسكو دييغو عالم فلك في كلية لندن الجامعية. بعد حصوله على بكالوريوس في الهندسة الميكانيكية في مدينة مكسيكو، عمل في الجمعية الفلكية المكسيكية، ومركز لويس إي. إرو الفلكي، ومعهد علم الفلك (جامعة ناتال)، قبل أن يحصل على درجة الدكتوراه في علم الفلك في كلية لندن الجامعية.
منذ ذلك الحين، أصبح محاضراً في قسم الفيزياء وعلم الفلك في كلية لندن الجامعية، ونائب رئيس الجمعية البريطانية لعلم الفلك، وعضو في الجمعية الملكية لعلم الفلك والاتحاد الفلكي الدولي.
كمتحدث، مؤلف، منتج، ومذيع بالإضافة إلى كونه محاضراً، شارك الدكتور فرانسيسكو دييغو في برامج بي بي سي المختلفة مثل برنامج الكواكب ومعجزات الكون.
“`html
ماري بييكمان هي مهندسة أنظمة تشغيل الأقمار الصناعية في شركة ريدواير للفضاء. بعد إتمام درجة البكالوريوس في الهندسة الكهربائية الميكانيكية في جامعة غنت، بقيت هناك لإكمال درجة الماجستير في هندسة الأتمتة.
ثم، انتقلت إلى جامعة لوفن الكاثوليكية لإكمال درجة الماجستير في دراسات الفضاء قبل دمج جميع دراساتها لبدء مسيرتها المزدهرة في قطاع الفضاء، بما في ذلك مشروع بروبا-3.
اقرأ المزيد:
“`
المصدر: المصدر