ماذا تفعل المركبة الفضائية على بعد 23 مليار كيلومتر من الأرض؟

ZNews•04/05/2023

تكنولوجيا

مجلة صغيرة

الأحد، 30 أبريل 2023، الساعة 21:04 (بتوقيت غرينتش +7)
21:04 30/4/2023

وتواصل المركبتان الفضائيتان "التوأمتان"، فوياجر 1 وفوياجر 2، استكشاف الفضاء بعد 45 عامًا من إطلاقهما من الأرض، على بعد 22 ساعة ضوئية من الكوكب.

أُطلقت المركبة الفضائية فوياجر 2 من مجمع إطلاق الفضاء في كيب كانافيرال (الولايات المتحدة الأمريكية) في 20 أغسطس 1977، وأُطلقت توأمتها فوياجر 1 بعد أسبوعين تقريبًا. وبينما ركزت فوياجر 1 على كوكبَي المشتري وزحل، زارت فوياجر 2 هذين الكوكبين، بالإضافة إلى أورانوس ونبتون. وكانت فوياجر 2 المركبة الفضائية المأهولة الوحيدة التي استكشفت هذين الكوكبين في القرن العشرين.

في نوفمبر 2018، أعلنت وكالة ناسا أن المركبة الفضائية قد تجاوزت الحافة الخارجية للنظام الشمسي، في حين أن فوياجر 1 قد عبرت هذا الحد في عام 2012.

تستكشف كل من فوياجر 1 و2 "الفضاء بين النجوم"، أي الفضاء الواقع بين الأنظمة النجمية المختلفة. ويمكن للمشاهدين، عبر تطبيق "عيون ناسا على النظام الشمسي"، تتبع مدارات المركبات الفضائية، التي يتم تحديثها كل 5 دقائق. كما يتم تحديث المسافة والسرعة في الوقت الفعلي.

لا تزال هذه الأدوات تعمل بعد 45 عامًا.

تبعد المركبتان الفضائيتان فوياجر 1 وفوياجر 2 حاليًا حوالي 23 مليار كيلومتر عن الأرض. ولأن فوياجر 2 كانت في الأصل مركبة احتياطية لفوياجر 1، فإن تصميم المركبتين متشابه ويحتويان على 10 أجهزة علمية . وحتى الآن، لا تزال 4 من هذه الأجهزة تعمل بكفاءة في كل مركبة.

هذا النموذج الأولي، الذي عُرض في جهاز محاكاة الفضاء في مختبر ناسا عام 1976، هو نسخة طبق الأصل من مسباري الفضاء فوياجر اللذين أُطلقا عام 1977. الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-كالتك.

أولها نظام الأشعة الكونية الفرعي (CRS)، وهو جهاز يبحث عن الجسيمات عالية الطاقة، والتي غالباً ما توجد في حقول الإشعاع عالية الكثافة المحيطة ببعض الكواكب مثل المشتري. تمر هذه الجسيمات عبر نظام الأشعة الكونية الفرعي وتترك آثاراً تدل على وجودها هناك.

توفر هذه الأداة معلومات حول محتوى الطاقة، وأصل، وتسارع، وديناميكيات الأشعة الكونية في المجرات، وتساعد على فهم التخليق النووي للعناصر في مصادر الأشعة الكونية. وتُعدّ أداة CRS هي الأداة التي ساعدت مركبات فوياجر على قياس شحنة الجسيمات في الغلاف المغناطيسي لكواكب المشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون.

يمكن تشبيه جهاز قياس الجسيمات المشحونة منخفضة الطاقة (LECP) بقطعة من الخشب، والجسيمات التي يسجلها أشبه بالرصاص. كلما زادت سرعة الرصاص، زاد عمق اختراقه للخشب، ويكشف جهاز LECP عن سرعة الجسيمات. يشير عدد "ثقوب الرصاص" بمرور الوقت إلى كمية الجسيمات القادمة من الرياح الشمسية والكواكب، بينما يشير اتجاه علامات الرصاص على الخشب إلى اتجاه حركة الجسيمات.

محاكاة للمركبة الفضائية فوياجر 2 باستخدام تطبيق التتبع الفوري التابع لناسا. الصورة: ناسا .

تتمثل المهمة الأساسية لجهاز قياس المغناطيسية (MAG) في قياس التغيرات في المجال المغناطيسي للشمس على مدى المسافة والوقت، لتحديد ما إذا كان لكل كوكب مجال مغناطيسي وكيف تتفاعل أقماره مع تلك المجالات المغناطيسية.

وأخيرًا، هناك جهاز الاتصالات الأرضية، ونظام علم الفلك الراديوي (PRA) ونظام موجات البلازما (PWS) المزود بمصفوفة هوائيات على شكل حرف V. يغطي نظام موجات البلازما نطاق تردد من 10 هرتز إلى 56 كيلوهرتز، بينما يحتوي مستقبل نظام علم الفلك الراديوي على نطاقين تردديين، من 20.4 كيلوهرتز إلى 1300 كيلوهرتز ومن 2.3 ميجاهرتز إلى 40.5 ميجاهرتز.

ما الذي أنجزته المركبتان الفضائيتان فوياجر؟

كانت ناسا تتوقع في البداية أن تستمر مهمتا فوياجر لمدة خمس سنوات؛ والآن تعملان منذ 45 عامًا وتواصلان جمع بيانات علمية قيّمة من أبعد مناطق الفضاء التي وصلت إليها البشرية على الإطلاق.

أظهرت المركبتان الفضائيتان كيف يتفاعل الفضاء بين النجوم مع الرياح الشمسية، وهي تيار من الجسيمات المشحونة المنبعثة من الشمس. كما قدمت فوياجر بيانات عن الغلاف الشمسي، وهو غلاف واقٍ يحيط بالنظام الشمسي.

تتشكل الغلاف الشمسي بفعل الرياح الشمسية، وتتأثر بظروف الفضاء بين النجوم. ويُطلق على حدود النظام الشمسي - حيث تنتهي الرياح الشمسية ويبدأ الفضاء بين النجوم - اسم الغلاف الشمسي.

كل مسبار من مسبارات فوياجر التابعة لناسا مُجهز بثلاثة مولدات كهروحرارية تعمل بالنظائر المشعة (RTGs)، كما هو موضح في الصورة. تُزود هذه المولدات المركبة الفضائية بالطاقة عن طريق تحويل الحرارة الناتجة عن تحلل البلوتونيوم-238 إلى كهرباء. الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث - معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا .

أعلنت وكالة ناسا أن مركبة فوياجر الفضائية قد زودت الباحثين بمعلومات جديدة حول الفضاء بين النجوم. فعلى سبيل المثال، اكتشفوا أن الأشعة الكونية خارج الغلاف الشمسي أقوى بثلاث مرات تقريباً من تلك الموجودة في أعماق الغلاف الشمسي.

وقالت وكالة ناسا إن العلماء جمعوا ملاحظات فوياجر مع بيانات من مهمات أحدث "للحصول على صورة أكثر اكتمالاً للشمس وكيف يتفاعل الغلاف الشمسي مع الفضاء بين النجوم".

قالت نيكولا فوكس، مديرة قسم الفيزياء الشمسية في مقر ناسا في واشنطن العاصمة، إن فوياجر قدمت معلومات حول تأثير الشمس في جميع أنحاء نظامنا النجمي بأكمله.

تُزوَّد كل مركبة فضائية من طراز فوياجر بالطاقة بواسطة نظام كهروحراري يحتوي على البلوتونيوم. ومع تحلل البلوتونيوم، يقلّ إنتاج الحرارة، وتفقد المركبة طاقتها. وللتعويض عن ذلك، صرّحت وكالة ناسا بأنها أوقفت تشغيل جميع الأنظمة غير الضرورية، بما في ذلك السخانات التي تحمي المعدات من البرد القارس في بيئة الفضاء.

لكن وكالة الفضاء أفادت بأنه على الرغم من إيقاف تشغيل السخانات منذ عام 2019، فإن بعض الأجهزة لا تزال تعمل. ولا يزال علماء ناسا غير متأكدين من سبب استمرار مركبة فوياجر في العمل عند درجات حرارة أقل بكثير من الحد الأقصى المسموح به في تصميمها الأصلي.

"بعد 45 عامًا من الاستكشاف الفضائي المتواصل، لا تزال فوياجر 1 و2 تزود البشرية بملاحظات عن مناطق لم يتم استكشافها من قبل"، هذا ما قالته ليندا سبيكر، وهي عالمة في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا.

أسئلة كبيرة - الكون

يتناول الكتاب قضايا أساسية في العلوم الطبيعية، وذلك من خلال مناقشة 20 سؤالاً حول علم الفلك والكون، مثل: ما هو الكون؟ ما مدى اتساع الكون؟ لماذا تدور الكواكب دائماً في مداراتها؟

هوانغ نام

مركبة فضائية شمس أرض فضاء