برنامه‌ریزی برای ماموریت‌های علمی- فضایی آینده
پیش به سوی سفرهای Voyage 2050
برداشت هنری از مضامین پیشنهادی برای مجموعه بعدی مأموریتهای بزرگ ESA، به عنوان بخشی از برنامه Voyage 2050. این سفرهای به سوی اقمار سیارات غول‌پیکر، سیارات فراخورشیدی متوسط تا کهکشان راه شیری و کاوشگرهای فیزیکی جدید جهان اولیه هستند. اعتبار: ESA / دفتر علوم
ماموریت‌های علمی بزرگ ESA برای بازه زمانی 2035-2050 بر روی اقمار سیارات غول‌پیکر منظومه شمسی، سیارات فراخورشیدی متوسط یا اکوسیستم کهکشانی و کاوشگرهای فیزیکی نوین جهان اولیه متمرکز خواهند شد.
گونتر‌هاسینگر، مدیر علوم ESA می‌گوید: “انتخاب مضامین سفر Voyage 2050، لحظه‌ای محوری برای برنامه علمی ESA و برای نسل آینده دانشمندان و مهندسان فضایی است.”
“اکنون که چشم‌انداز کیهانی Cosmic Vision با برنامه‌ای شفاف برای مأموریتهای ما تا اواسط دهه 2030 شکل گرفته است، ما باید شروع به برنامه‌ریزی علمی و فناوری مورد نیاز برای مأموریت‌هایی بکنیم که می‌خواهیم تا ده‌ها سال دیگر پرتاب کنیم و به همین دلیل است که ما اکنون در حال تعریف مضامین علمی سطح بالای برنامه سفر Voyage 2050 هستیم. ”
فراخوان ایده‌های سفر فضایی Voyage 2050 در مارس 2019 عنوان شد که نزدیک به 100 ایده متنوع و بلندپروازانه را ایجاد کرد و متعاقباً به تعدادی از مضامین علمی خلاصه شد. دانشمندان طیف گسترده‌ای از حوزه‌های تخصصی علوم فضایی، ارزیابی اولیه از مضامین را انجام دادند و یافته‌های خود را به یک کمیته علمی ارشد گزارش دادند. این کمیته از طرف مدیریت وظیفه داشت که نه تنها به مضامین علمی برای سه مأموریت بزرگ بعدی به دنبال کاوشگرهای اقمار یخی مشتری آتنا Athena و لیزا LISA بپردازد، بلکه مضامین بالقوه ماموریت‌های رده متوسط آینده را نیز شناسایی کند و مناطق را برای شکل‌گیری فناوری بلندمدت حتی فراتر از حوزه Voyage 2050 پیشنهاد دهد. مضامین علمی توسط کمیته برنامه‌ریزی علوم ESA در جلسه‌ای در 10 ژوئن 2021 انتخاب شد. زمانی که ESA درخواستهای فردی برای پیشنهاد مأموریت را صادر کند مأموریتهای خاص نیز در موعد مقرر انتخاب خواهند شد.
فابیو فاواتا، رئیس دفتر استراتژی، برنامه‌ریزی و هماهنگی این بخش می‌گوید: “برنامه Voyage 2050 نتیجه تلاش چشمگیر جامعه علمی، تیم‌های موضوعی و کمیته ارشد است که برای رسیدن به این پیشنهاد برجسته در چنین بحث و گفتگوی زنده و پرثمری شرکت داشتند. سفر 2050 در حال برافراشتن بادبانهاست و اروپا را برای دهه‌های آینده در خط مقدم علوم فضایی حفظ خواهد کرد.”
مضامین ماموریت
سه اولویت اصلی برای مأموریتهای رده بزرگ آینده به شرح زیر است:
اقمار سیارات غول‌پیکر
بررسی سکونت‌پذیری جهانها در منظومه شمسی برای درک ظهور حیات بر زمین ضروری است. این موضوع در جستجوی سیارات زمین‌مانند در آنسوی منظومه شمسی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. ما از میراث مأموریت بین‌المللی کاسینی-هویگنس به زحل و همچنین کاوشگر اقمار یخی مشتری در آینده‌ای نزدیک استفاده می‌کنیم و به این ترتیب کانون مأموریتهای آینده ما در منظومه خورشیدی بیرونی با ابزارسازی پیشرفته می‌تواند بر مطالعه ارتباط بخش داخلی ماه‌های شامل اقیانوس با محیط‌های نزدیک سطح آنها باشد، در همان حال که در جستجوی زیست‌نشانه‌های احتمالی تلاش خواهیم کرد. مشخصات این ماموریتها ممکن است شامل یک واحد درمکانی، مانند فرودگر یا پهپاد باشد.
اقمار سیارات غول‌پیکر. تیتان در بالا به تصویر کشیده شده است، تنها ماه در منظومه شمسی که دارای جو قابل توجه، دریاهای هیدروکربن در سطح و اقیانوس شور زیر سطحی است. اعتبار: ESA / دفتر علوم
از سیارات فراخورشیدی متوسط تا کهکشان راه شیری
کهکشان راه شیری ما شامل صدها میلیون ستاره و سیاره همراه با ماده تاریک و ماده میان‌ستاره‌ای است، اما درک ما از این اکوسیستم، که سنگ بنایی برای درک عملکرد کلی کهکشان‌هاست، محدود است. درک دقیق تاریخ شکل‌گیری کهکشان ما، از جمله “مناطق پنهان” آن، کلیدی در درک کلی ما از کهکشان‌ها است. در همان زمان، توصیف سیارات فراخورشیدی متوسط در فروسرخ میانی، از طریق طیف اول انتشار مستقیم حرارتی از اتمسفر سیارات فراخورشیدی برای درک بهتر اینکه آیا آنها واقعاً از شرایط سطحی سکونت‌پذیر برخوردار هستند یا نه، جهش علمی برجسته‌ای خواهد بود.
در حالی که موضوع فراخورشیدی از اولویت علمی بالایی برخوردار است، چیزی که موجب تقویت سرپرستی اروپا در زمینه سیارات فراخورشیدی فراتر از عمر Cheops، افلاطون و آریل می‌شود، انتخاب آگاهانه بین مطالعه مناطق کمتر دسترس‌پذیر کهکشان ما و مطالعه سیارات فراخورشیدی متوسط، نیازمند این است که برای ارزیابی احتمال موفقیت و امکان انجام مأموریتها در شرایط مرزی مأموریتهای بزرگ جوامع علمی علاقمند حضور داشته باشند.
از سیارات فراخورشیدی متوسط تا راه شیری. اعتبار: ESA / دفتر علوم
کاوشگرهای جدید فیزیکی جهان اولیه
جهان چگونه آغاز شد؟ چگونه اولین ساختارهای کیهانی و سیاهچاله‌ها شکل گرفته و تکامل یافته‌اند؟ اینها پرسشهای برجسته‌ای در فیزیک بنیادی و اخترفیزیک است که می‌تواند توسط مأموریت‌هایی با بهره‌برداری از کاوشگرهای فیزیکی جدید، مانند تشخیص امواج گرانشی با دقت بالا یا در یک پنجره طیفی جدید، یا با طیف‌سنجی با دقت بالا از زمینه ریزموج کیهانی – تابش برجای مانده از انفجار بزرگ پاسخ داده شود. این مضمون به دنبال دستیابی به موفقیت علمی پلانكاند و بازگشت علمی مورد انتظار از لیزا آمده است و می‌تواند از اهرم پیشرفت‌های انجام‌شده با ابزارسازی دقیق برای ایجاد کشفیات بزرگ بهره برد. برای پوشش دادن به مأموریتی که به این امر می‌پردازد، مطالعه و تعامل بیشتری با جامعه علمی لازم است.
کاوشگرهای فیزیکی نوین جهان اولیه. این برداشت هنری جنبه‌هایی از جهان اولیه را به تصویر می‌کشد که می‌تواند با استفاده از کاوشگرهایی مانند امواج گرانشی یا طیف‌سنجی با دقت بالا برای بررسی تابش بازمانده از مهبانگ بررسی شود. اعتبار: ESA / دفتر علوم
آینده‌ای روشن برای ماموریت‌های متوسط
مأموریتهای متوسط مؤلفه کلیدی برنامه علمی ESA است و اروپا را قادر می‌سازد مأموریتهای خودایستایی را انجام دهد که با پاکت‌های هزینه نسبتاً کم به پرسشهای مهم علمی پاسخ می‌دهند. ونوس اکسپرس، مارس اکسپرس و مأموریتهای آینده اقلیدس، افلاطون و آریل نمونه‌هایی از مأموریتهای رده‌ی متوسط گذشته، فعلی و آتی ESA هستند.
کمیته سفرفضایی 2050 مضامینی را در تمام حوزه‌های علوم فضایی، از علوم منظومه شمسی گرفته تا نجوم‌سنجی، نجوم، اخترفیزیک و فیزیک بنیادی شناسایی کرد که نشان می‌دهد این جهش علمی را می‌توان تا دستیابی به موفقیت علمی در محدوده هزینه‌های مأموریت متوسط ادامه داد. انتخاب مأموریتهای متوسط از طریق “فراخوان مأموریت” باز در آینده ادامه خواهد یافت.
مأموریتهای متوسط همچنین مسیری را برای مشارکت اروپا در مأموریتهای بلندپروازانه با شرکای بین‌المللی فراهم می‌کنند. این می‌تواند شامل مشارکت در رصدخانه‌های نجوم نسل بعدی ناسا – دقیقاً مانند مشارکت فعلی تلسکوپ فضایی جیمز وب – یا به عنوان مثال در مأموریتهای آینده منظومه شمسی بیرونی باشد.
توسعه فناوری برای قرن آینده
کمیته Voyage 2050 در بحث درباره مضامین مأموریت بزرگ احتمالی، چندین منطقه را شناسایی کرد که در آن بازگشت علم برجسته بود اما این فناوری در بازه زمانی Voyage 2050 به پختگی لازم نمی رسید. بنابراین کمیته سرمایه‌گذاری تعدادی از فن‌آوری‌ها را توصیه کرد تا این مضامین بتواند در نیمه دوم این قرن به واقعیت تبدیل شود. این طرح موضوعاتی مانند تداخل‌سنجی اتم سرد را برای توسعه ساعت اتمی پوشش می‌داد که تداخل‌سنجی پرتوایکس برای مطالعات آینده اجرام فشرده مانند سیاهچاله‌ها و شکل‌گیری مأموریتهای سیاره‌ای آینده را ممکن می‌ساخت: به ویژه منابع انرژی بهتر برای امکان کشف منظومه شمسی بیرونی، و پیشرفت در جمع‌آوری و ذخیره نمونه‌های سرمازایی یخ‌های مربوط به دنباله‌دارها برای ماموریت بازگشت نمونه در آینده.
چرا از اکنون برنامه‌ریزی می‌کنیم؟
برنامه‌ریزی طولانی مدت برای اطمینان از موفقیت در اقدامات آینده علوم فضایی ضروری است. چشم‌انداز کیهانی 2015-2025 چرخه برنامه‌ریزی فعلی برای ماموریت‌های علوم فضایی ESA است. این طرح در سال 2005 ایجاد شده است و به طرح Horizon 2000 برمی‌گردد که در سال 1984 ایجاد شد و Horizon 2000 Plus که در سالهای 1994 تا 95 تهیه شده است. برای قرار دادن این طرح در کنار دیگر برنامه‌‌ها یعنی روزتا rosetta که شکارچی نوعی دنباله‌دار بود و فرودگر آن یعنی فیله Philae و “ماشین زمان” پلانک و رصدخانه هرشل همه در Horizon 2000 حیات خود را آغاز کردند. گایا Gaia، مسیریاب لیزا وBepiColombo همه در Horizon 2000 Plus تصور شدند. مأموریتهای Cosmic Vision امروزه در حال تحقق هستند: مأموریت فراخورشیدی Cheops در سال 2019 و مدارگرد خورشیدی Solar Orbiter در سال 2020 پرتاب شده است. کاوشگر اقمار یخی مشتری، یعنی آتنا و لیزا همه مأموریتهای بزرگ در طرح چشم‌انداز کیهانی Cosmic Vision هستند. به ویژه مأموریتهای بزرگ به توسعه قابل توجه فناوری نیاز دارند که اغلب چندین سال به طول می‌انجامد. بنابراین، مهم است که برای اطمینان از اینکه برنامه علمی ESA می‌تواند یک سری مأموریت‌هایی از رده جهانی و آینده‌نگر را برای نسل‌های آینده تضمین کند، تعریف فن‌آوری لازم را از قبل انجام دهیم.
بنابراین زمان آن فرا رسیده است که با طرح Voyage 2050 به فراتر از Cosmic Vision رویم و به دوره 2035-2050 – و حتی فراتر از آن – نگاه کنیم.
منبع:
مترجم: رویا قنادی