یک فضاپیما برای نجات بشریت؟ چگونه هرا دفاع سیاره‌ای زمین را تقویت می‌کند
هفته گذشته، فضاپیمای هرا آژانس فضایی اروپا (ESA) پرتاب شد سوار بر راکت فالکون 9 اسپیس ایکس.
پس از رسیدن به مدار، هرا صفحاتی خورشیدی خود را باز کرد و باتری‌های خود را شارژ کرد. اکنون، در حال حرکت به سوی بررسی اولین سیارکی است که با تکنولوژی دفاع سیاره‌ای ساخته‌شده توسط انسان برخورد کرده است.
در سپتامبر 2022، فضاپیمای تست انحراف سیارک دوگانه (DART) ناسا به دیمورفوس، یک ماهواره سیارکی هفت میلیون مایل (11 میلیون کیلومتر) از زمین، برخورد کرد. فضاپیما عمداً با سرعت 14,000 مایل بر ساعت (22,500 کیلومتر بر ساعت) به سیارک برخورد کرد و مسیرش را کمی تغییر داد.
در حالی که دیمورفوس در مسیر برخورد با زمین نبود، DART به عنوان اثبات مفهوم برای تکنولوژی‌ای که می‌تواند روزی بشریت را از یک سیارک خطرناک محافظت کند، خدمت کرد. اکنون، هرا از ESA در راه خود است تا نتایج و دهانه به‌جای‌مانده از برخورد فضاپیمای ناسا را بررسی کند.
«به لطف برخورد DART و اندازه‌گیری‌های هرا، برای اولین بار کارایی انحراف توسط یک فضاپیما را خواهیم دانست،» پاتریک میشل، محقق اصلی مأموریت هرا، در مصاحبه‌ای با مهندسی جالب از طریق ایمیل گفت.
هرا: بررسی محل برخورد فضاپیمای DART ناسا
هرا در 7 اکتبر از کاپ کاناورال در فلوریدا در ساعت 10:52 صبح به وقت محلی (3:52 بعد از ظهر BST) پرتاب شد. در 10 اکتبر، ESA در پستی در X اعلام کرد که به صورت رسمی فاز «پرتاب و مداری اولیه» مأموریت را به پایان رسانده است. فضاپیما اکنون به صورت تدریجی به سوی دیمورفوس پیش می‌رود.
کاوشگر هرا برای پرواز از کنار مریخ در مارس 2025 برنامه‌ریزی شده است. تا دسامبر 2026، به سیارک هدف می‌رسد که اکنون 110 میلیون مایل (177 میلیون کیلومتر) از زمین فاصله دارد.
پس از رسیدن به دیمورفوس، فضاپیمای هرا به‌صورت کامل محل برخورد DART را بررسی و اندازه‌گیری خواهد کرد. داده‌های این تحلیل به دانشمندان روی زمین کمک خواهد کرد تا استراتژی دفاع سیاره‌ای که توسط مأموریت DART امتحان شده را بهبود بخشند. بنابراین، داده‌های آن قابلیت نجات بشریت از برخورد احتمالی سیارکی فاجعه‌بار را دارد.
دیمورفوس یک ماهواره سیارکی است که به دور دیموس، سیارکی بزرگتر، می‌چرخد. آنها با هم سیستم دوتایی دیموس را تشکیل می‌دهند.
ناسا به طور خاص دیمورفوس را با DART هدف گرفت زیرا که به دور یک سنگ فضایی بزرگتر می‌چرخید. پس از برخورد فضاپیمای ناسا به دیمورفوس، دانشمندان می‌توانند به‌طور دقیق اندازه‌گیری کنند که چقدر برخورد دوره‌ای چرخش دیمورفوس را تغییر داده است - یعنی مدت زمانی که برای تکمیل یک دور کامل به دور دیموس طول می‌کشد.
در حالی که دانشمندان روی زمین داده‌های ابتدایی را با استفاده از رصدخانه‌های زمینی جمع‌آوری کردند، هرا اکنون تصویری کامل‌تر ارائه خواهد داد. «هرا کامل‌ترین مستندات نتیجه برخورد و ویژگی‌های هدف را ارائه خواهد کرد که اطلاعات اساسی برای مدل‌های عددی برخورد که باید این آزمایش انحراف را در مقیاس واقعی یک سیارک باز تولید کنند، است،» میشل توضیح داد.
به‌طور کلی، «هرا نوعی کارآگاه است که به صحنه برخورد می‌رود و بررسی می‌کند چه اتفاقی افتاده و چرا،» او ادامه داد. «به لطف این دانش و همچنین اعتبارسنجی کدها، می‌توانیم سناریوهای دیگر را انتقال و برون‌یابی کنیم.»
اهداف اصلی مأموریت هرا
تغییر مدار دیمورفوس توسط DART به طرز چشمگیری در بالاترین حد پیش‌بینی‌های دانشمندان بوده است.
چند هفته پس از برخورد اولیه، دانشمندان ناسا تایید کردند که دوره مداری دیمورفوس به میزان 32 دقیقه کاهش یافته، یعنی یک دور کامل در هر 11 ساعت و 23 دقیقه اتفاق می‌افتد. با توجه به ناسا، این به معنای نزدیک‌تر شدن دیمورفوس به دیموس به مقدار "چند ده متر" بود.
دانشمندان در ابتدا انتظار داشتند که DART تنها حدود یک دقیقه از دوره مداری دیمورفوس را کاهش دهد. بنابراین، یکی از سوالاتی که مأموریت هرا از ESA می‌تواند به آن بپردازد این است که چگونه و چرا DART از انتظارات فراتر رفت.
هرا فراتر از این خواهد رفت، با ارائه نقاط داده کلیدی که به دانشمندان اجازه می‌دهد تا درک بسیار بهتری از برخورد DART و دیمورفوس پیدا کنند.
با توجه به میشل، این مأموریت جرم دیمورفوس را مشخص خواهد کرد. او گفت، «به ما اجازه خواهد داد که کارایی انحراف برخورد DART را با تخمین بیشتر دقت انتقال ضربه به دیمورفوس مشخص کنیم. از تغییر دوره مداری می‌توانیم برآورد کنیم که ضربه DART دو برابر تا پنج برابر شده است. اما مقدار واقعی بستگی به جرم دیمورفوس دارد که هرا اندازه‌گیری خواهد کرد.»
هرا همچنین به بررسی «ویژگی‌های فیزیکی دیمورفوس» ادامه خواهد داد، میشل ادامه داد. «برای اولین بار [ما خواهیم دانست ویژگی‌های] درونی سیارک. باید بفهمیم جواب دیمورفوس به برخورد، بستگی به ساختار داخلی دارد. بنابراین، می‌خواهیم دو مورد را مرتبط کنیم.»
سرانجام، مأموریت نتایج نهایی برخورد DART را مشخص خواهد کرد: آیا برخورد باعث ایجاد یک دهانه روی دیمورфوس شد، به این صورت که اندازه و عمق آن چقدر است؟ یا به طور کامل سیارک را بازسازی کرد؟ این یک احتمال دیگر است.
ابزارهای پیشرفته هرا
در 16 اکتبر، تیم هرا پستای از یک GIF از زمین در رسانه‌های اجتماعی منتشر کرد. این شامل 45 تصویر گرفته شده توسط دوربین فریمینگ سیارک هرا بود. آن تصاویر زمین به‌عنوان بخشی از آزمون ابزارها گرفته شدند.
دوربین فریمینگ سیارک تصاویر محل برخورد را در طول موج‌های بصری ضبط خواهد کرد. در همین حال، آژانس فضایی ژاپن, JAXA، تصوریاب حرارتی تنوعی (TIRI) را به مأموریت هرا آورده است.
ابزار LIDAR شمارنده سیاره‌ای آزمایشی (PALT) فاصله فضاپیما از سیارک را اندازه‌گیری خواهد کرد. برای انجام این کار، آن یک پرتو لیزری به سمت دیمورفوس شلیک می‌کند. مدت زمانی که طول می‌کشد تا پرتو به سیارک برسد به دانشمندان اجازه می‌دهد طیف وسیعی از داده‌ها را جمع‌آوری کنند. به طور مثال، آنها قادر خواهند بود تاپولوژی سطحی دیمورفوس را مشخص کنند و به توسعه مدل شکل سیارک و اندازه‌گیری جرم کمک کنند.
تصویربردار هیپرسپکترال به نام HyperScout، که توسط تحقیق کوسین در هلند توسعه یافته است، داده‌هایی برای تحقیقات زمین‌شناسی و ترکیبی سیارک جمع‌آوری خواهد کرد.
فرود بر روی دیمورفوس
سرانجام، دو کیوب‌ست از هرا خارج خواهند شد و یکی از آنها Juventas تلاش خواهد کرد روی دیمورفوس فرود آید.
«در طول فرود، شتاب‌سنج‌ها به ما خواهند گفت که سطح چگونه واکنش می‌دهد، آیا نرم است یا سخت،» میشل به IE گفت. «و این برای اولین بار است که فرود بر روی چنین شیئ کوچکی با حجم 150 متر رخ خواهد داد!»
«ماموریت‌های قبلی به ما گفته‌اند که برای درک کامل ویژگی‌های مکانیکی یک سیارک باید لمس کنیم،» او ادامه داد، «زیرا تصاویر می‌توانند گمراه‌کننده باشند، به دلیل محیط غیر متعارف که در آن فعالیت می‌کنند، به دلیل جاذبه بسیار پایین آنها.»
همانطور که میشل تأکید می‌کند، هرا اولین مأموریتی است که یک فضاپیمای اصلی و دو کیوب‌ست را برای ملاقات عمیق فضایی با یک سیارک پرتاب می‌کند. با توجه به پیچیدگی پرتاب سه سیستم جداگانه در یک مأموریت، هرا تنها در سه سال ساخته شده است. ESA همچنین امیدوار است که از این تخصص و کارآیی برای مأموریت رامسس به سیارک آپوفیس بهره‌مند شود، که ممکن است در سال 2028 پرتاب شود.
کشف رازهای دیمورفوس
همانطور که ذکر شد، ابزارهای فضاپیمای هرا می‌توانند به دانشمندان درک چندین واقعیت مهم درباره دیمورفوس کمک کنند. چرا، برای مثال، فضاپیمای DART برخورد سیارک را بیشتر از حد انتظار تغییر داد؟
تغییر برخورد دیمورفوس بیشتر از آنچه پیش‌تر ممکن بود چیز خوبی است—بسیار بهتر از اینکه آن را نتوانسته باشیم حرکت دهیم. هنوز، دانشمندان می‌خواهند داده‌هایی جمع‌آوری کنند که به آنها در مدل‌سازی دقیق مأموریت‌های انحراف سیارک کمک کند در صورتی که ضروری شوند.
در مصاحبه‌ای اخیر با گاردین , پروفسور گارت کالینز، عضو تیم علمی هرا در کالج امپریال لندن، گفت، «مأموریت DART موفقیتی چشمگیر به عنوان نمایشگاهی از تکنولوژی انحراف سیارک بود، اما به عنوان یک آزمایش علمی، به همان اندازه که سوالات به وجود آورد، پاسخ‌ها ارائه داد. امید ما این است که هرا به آن سوالات و بیشتر پاسخ دهد.»
همچنین، هرا به دانشمندان کمک خواهد کرد تا داده‌های تازه‌ای جمع‌آوری کنند و پاسخ‌های بیشتری به سوالاتی که پس از برخورد DART به وجود آمد، ارائه دهند.
حفاظت از سیاره ما در برابر سیارک‌ها
داده‌هایی که هرا جمع‌آوری می‌کند، اطلاعات بی‌قیمتی درباره رفتار سیارک و استراتژی‌های انحرافی ارائه خواهد داد. این می‌تواند زمین را به طرز چشمگیری امن‌تر کند و ممکن است نسل‌های آینده را از تهدیدهای سیارکی محافظت کند. می‌تواند راهنمایی برای مأموریت‌های آینده باشد که برای انحراف سیارک‌ها از روی زمین طراحی شده است.
ESA بیش از 1,600 سیارک نزدیک به زمین را در لیست خطر خود دارد. هیچ کدام از اینها به اندازه‌ای بزرگ نیستند که دانشمندان نگران باشند آیا می‌تواند منجر به پایان تمدن در قرن آینده شود. هنوز سیارک‌های کوچکتر پتانسیل دارند تا کل شهرها را نابود کنند.
هرا، نامی ترکیبی از الهه یونانی ازدواج، زنان و خانواده، می‌تواند به محافظت از میلیون‌ها انسان کمک کند. در نهایت، تا DART و هرا، بشریت هنوز راهی برای انحراف یک سیارک از زمین پیدا نکرده بود. اکنون، در سناریوی بعیدی که یک نابودگر سیاره‌ای در مسیر برخورد با زمین است، می‌توانیم یک فضاپیما بفرستیم تا بشریت را نجات دهد.
