کاشفان فروتن کهکشان

دوقلو های وویجر, دورترین ساخته های بشر و تقریباً دیگر از مرز های منظومه شمسی خارج شدند

دوقلو‌های وویجر، دورترین ساخته‌های بشر و تقریباً دیگر از مرز‌های منظومه شمسی خارج شدند.

بیش از یک سال پیش، وویجر ۱ با گذر از آخرین ناحیه تحت سلطه خورشید، وارد بخش‌های دیگر کهکشان راه‌شیری شد و حالا در چند هفته گذشته، با ارزیابی اطلاعات به‌دست آمده از وویجر ۲، مهندسان ناسا به‌این نتیجه رسیدند که وویجر ۲ هم از جهت مقابل وویجر ۱ از منظومه شمسی خارج شده‌است.

در این آخرین ناحیه منظومه شمسی، ذرات بارداری که از خورشید به بیرون پراکنده، با پلاسمای موجود در فضای بین ستارگان مخلوط می‌شوند. در این منطقه از توان ذرات باردار ساطع شده از خورشید به‌شدت کاسته می‌شود.

فاصله این ناحیه تا خورشید، بیش از صد برابر فاصله خورشید تا زمین است. به‌این ترتیب، تنها یک ماموریت دیگر پیش‌روی این سفیران صلح و دوستی بشر باقی‌مانده‌است؛ رساندن پیغام انسان‌ها به هر نوع حیات هوشمند فرازمینی.

● ۴۰ هزار سال تا خورشید

سی سال و سه ماه پیش بود که دو کاوشگر بی‌سرنشین وویجر ۱ و ۲ مأموریت بزرگ و تاریخی‌شان را آغاز کردند. هدف اصلی این برنامه، مطالعه سیارات دوردست‌تر منظومه شمسی یعنی مشتری، کیوان، اورانوس و نپتون بود.

این دو کاوشگر به سوی خارج از منظومه شمسی و در جهت مرکز کهکشان راه‌شیری با سرعت ۱۷ کیلومتر درثانیه درحال دورشدن از زمین هستند اما با این حال هنوز سرگرم انجام اکتشافات تازه و ارسال اطلاعات جدید به زمین‌اند.

وویجرها با پاگذاشتن به نواحی که تاکنون هیچ ساخته دست بشر به‌آن نواحی نرسیده است، اطلاعات بسیار گرانبهایی را از نواحی فراتر از مدار پلوتو به زمین فرستادند. یکی از این نواحی، منطقه هلیوسفر بود که در چند سال گذشته وویجرها درحال گذر از آن بودند.

این منطقه از فضا، به لطف داده‌های ارسالی وویجرهای ۱ و ۲ دقیق‌تر از هر زمان شناخته شده‌است. الان وویجرها بیش از ۱۵‌میلیارد کیلومتر از زمین فاصله دارند. مخازن انرژی این دو کاوشگر، امکان ارسال اطلاعات از آن‌ها را حداقل تا سال ۲۰۲۰ فراهم می‌کند.

اما خیلی طول می‌کشد تا وویجرها به ستاره دیگری غیر از خورشید نزدیک شوند؛ چیزی نزدیک به ۴۰ هزار سال.

● تور مجلل

برنامه وویجر (دریانورد) قسمتی از یک برنامه فضایی متوقف شده به نام «تور مجلل» بود که قرار بود در دهه ۱۹۶۰ به شناسایی دقیق اجسام مختلف موجود در منظومه شمسی بپردازد.

اما درآن سال‌ها ناسا روی برنامه آپولو و فرود انسان بر روی ماه تمرکز کرده‌بود و این برنامه هم به‌خاطر کمبود بودجه متوقف شد. پس‌از آن در دهه ۱۹۷۰ برنامه‌ریزان ناسا با کمی تغییر در این برنامه، وویجر را جایگزین کردند.

وظیفه برنامه وویجر شناخت سیارات گازی و اقمار آنها بود. سیارات منظومه شمسی به دو دسته تقسیم می شوند:

دسته اول که سیارات داخلی هستند، جنسشان از عناصر سنگین است. به همین دلیل به آنها سیارات خاکی یا سنگی هم می گویند. تیر، ناهید، زمین و مریخ از این گونه‌اند.

اما دسته دیگر سیارات خارجی هستند که با یک کمربند سنگی از سیارات داخلی جدا شده اند. جنس سیارات خارجی گازی است. به همین دلیل به آنها سیارات گازی هم می گویند. مشتری، کیوان، اورانوس، نپتون و پلوتو از این نوع هستند.

برنامه تحقیقاتی وویجر توسط یک تیم مشترک از سازمان هوانوردی و فضانوردی آمریکا و آزمایشگاه پیشرانه موشکی (JPL‌) در مؤسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) برنامه‌ریزی و هدایت می‌شود.

وظیفه اصلی وویجر۱ مطالعه و عکس‌برداری از مشتری و کیوان بود و وظیفه وویجر۲ مطالعه و عکس‌برداری از نپتون و اورانوس بود. البته وویجر۲ سرراه، عکس‌هایی هم از راه دور از مشتری و کیوان گرفت و به زمین ارسال کرد. کشفیات برنامه وویجر در منظومه شمسی به حدی بود که قابل قیاس با کشفیات کیهانی تلسکوپ‌های هابل و کک است.

● برادرهای دوقلو

این دو کاوشگر یک منبع رادیواکتیو برای تأمین انرژی الکتریکی لازم خود دارند که هنوزهم در حال فعالیت است.

هر دو فضاپیما کاملاً شبیه‌هم طراحی شده‌اند. وویجر، از ۳ محور اصلی ساخته شده که روی یکی از آنها، ژیروسکوپ‌ها و راکت‌ها برای حفظ تعادل و جهت‌یابی نصب شده‌است.

یکی از محورها هم نقش آنتن رادیویی را دارد که همیشه به سمت زمین جهت‌گیری شده و روی محور سوم هم یازده وسیله آزمایشی نصب شده که اطلاعات را جمع‌آوری می‌کنند. البته الان اکثر این وسایل خاموش‌اند. این تجهیزات را یک کامپیوتر مرکزی به نام FDS هدایت می‌کند.

وویجرها یک جفت دوربین دیجیتال با ۸نوع فیلتر هم‌دارند که یکی از آنها با کیفیت کمتر برای عکسبرداری‌های زاویه باز و دیگری با کیفیت بالا و لنز تله قوی طراحی شده‌اند. ژنراتور رادیو ایزوتوپ حدود ۳۱۵ وات توان لازم برای فضاپیما را تهیه می‌کند که البته روزبه‌روز قدرتش کم می‌شود.

طیف‌سنج فرابنفش وویجر تا سال ۲۰۰۳ فعال بود و بعداز آن به‌دلیل صرفه‌جویی در مصرف انرژی از کار انداخته شد.

ژیروسکوپ‌های وویجرها آنها را قادر می‌سازند که هر سال ۶ بار دور خود بچرخند. البته در اثر اصطکاک این عمل در سال ۲۰۱۰ برای وویجر۲ و در سال ۲۰۱۱ برای وویجر۱ متوقف می‌شود و به‌این‌ترتیب قسمت‌های مغناطیس‌سنج وویجر هم از کار می‌افتند اما دوربین‌ها تا تمام‌شدن انرژی ژنراتور، کار می‌کنند.

در این ژنراتور از ایروتوپ پلوتونیوم ۲۳۸ برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود که نیم عمر آن ۸۵ سال است. این ژنراتور ابتدا ۴۷۰ وات برق DC با اختلاف پتانسیل ۳۰ ولت تولید می‌کرد که با توجه به نیم‌عمر پلوتونیوم پس از ۲۳ سال قادر به تولید ۳۱۵ وات برق خواهد بود که حداقل توان لازم برای وویجرهاست.

در اوایل سال ۲۰۰۱ توان ژنراتور وویجر۱ به ۳۱۵ و وویجر۲ به ۳۱۹ وات رسید و تعداد زیادی از تجهیزات این فضاپیماها توسط کامپیوتر مرکزی از کار افتادند تا دوربین‌ها بتوانند همچنان به کار بپردازند.

● کاشف شگفتی‌های تریتون

دوقلوهای وویجر کشفیات عظیمی در جو و سطح سیارات گازی و اقمار مهم آنها مثل اقمار گالیله‌ای مشتری و قمر معروف کیوان «تایتان» انجام دادند. عکسبرداری وویجر ۱ از مشتری از ژانویه ۱۹۷۹ آغاز شد.

وویجر در ماه مه همان سال به کمترین فاصله از مشتری یعنی ۳۵۰ هزار کیلومتری سطح آن رسید. عکسبرداری از مشتری و اقمار آن تا آوریل سال بعد ادامه داشت اما وویجر توانست در کمتر از ۴۸ ساعت تمام ویژگی‌های فیزیکی مشتری را که از او خواسته بودند، مثل میدان مغناطیسی، ویژگی‌های جوی و خواص الکتریکی سطح و حلقه ها را کشف و مخابره کند.

از مهم ترین کشفیات وویجر۱ یافتن آتشفشان‌های گوگرد روی سطح قمر «یو» (از اقمار مشتری که توسط گالیله کشف شده) بود که پیش از آن در فعالیت‌های اکتشافی فضاپیماهای «پایونیر» ۱۰ و ۱۱ کشف نشده بود.

وویجر۱ با کمک گرفتن از میدان گرانشی مشتری، به سمت کیوان رفت و در نوامبر ۱۹۸۰ به آن سیاره رسید. کمترین فاصله وویجر۱ با کیوان تنها ۷۷ هزار کیلومتر بود. ساختارهای پیچیده حلقه‌های کیوان و اتمسفر تایتان (قمر کیوان که بسیار شبیه زمین است) از کشفیات قابل توجه وویجر۱ بود.

عکسبرداری از تایتان آخرین مأموریت سیاره‌ای وویجر۱ بود و بعد از آن به سمت فضای خارج از سیارات رفت. در دهه ۱۹۹۰ وویجر ۱ با سبقت گرفتن از پایونیر ۱۰ تبدیل به دورترین ساخته دست بشر از زمین شد.

پیش از آن، پایونیر ۱۰ که در ماه مارس ۱۹۷۲ برای مطالعه روی کمربند خرده سیارکی به فضا پرتاب شده‌بود، این نقش را داشت. پایونیر ۱۰ در سوم دسامبر ۱۹۷۳ نخستین تصویر close-up از سطح مشتری را به زمین ارسال کرد.

چند هفته پس از وویجر،۱ وویجر۲ به فضا پرتاب شد. مأموریت اصلی آن مطالعه روی اورانوس و نپتون بود. اما برای ادامه حرکت نیاز به استفاده از نیروی گرانش مشتری داشت.

در ۹ جولای ۱۹۷۹ وویجر۲ به کمترین فاصله از مشتری رسید و در ۲۵ آگوست ۱۹۸۱ به کمترین فاصله از کیوان رسید و توانست دمای جو کیوان را با حداقل ۷۰ کلوین و حداکثر ۱۴۳ کلوین و فشار حداقل ۷۰ میلی بار و حداکثر ۱۲۰۰ میلی بار اندازه گیری کند.

پس از عکسبرداری از تایتان، به سمت اورانوس رفت؛ سیاره ای که محور چرخش وضعی آن نسبت به محور چرخش مداری‌اش، ۹۸ درجه تمایل دارد. وویجر۲ ، ۱۰ قمر جدید اطراف اورانوس کشف کرد و در ۲۴ ژانویه ۱۹۸۶ به کمترین فاصله از سطح اورانوس رسید.

وویجر۲ در ۲۵ آگوست ۱۹۸۹ به کمترین فاصله از نپتون رسید و کشفیات جالبی در مورد این سیاره و قمر معروف آن «تریتون» انجام داد.

● پیام‌های دوستی بشر، روی وویجر

روی هر دو وویجر، یک قرص طلایی نصب شده که یک طرف آن شبیه صفحه گرامافون یا سی‌دی است. روی آن، کلمه «سلام» به ۵۳ زبان زنده دنیا و ۲ زبان که حدود ۵ هزار سال پیش منقرض شده‌اند، ضبط شده‌است.

همچنین روی این صفحه شبه‌گرامافون حدود ۹۰ دقیقه آهنگ از سمفونی‌های معروف بتهوون و باخ گرفته تا موسیقی محلی آذربایجان، سنگال و مکزیک ضبط شده‌است.

پیش از این بر روی فضاپیمای «پایونیر۱۰» تصاویر کامل انسان و مکان زمین بر روی منظومه شمسی درج شده بود، اما به دلیل اعتراض کلیسای آمریکا مبنی بر اینکه ناسا با پول مالیات‌دهندگان عکس‌‌های قبیح به فضا می‌فرستد، این بار حدود ۱۱۵ تصویر به صورت دیجیتال روی وویجر ضبط شده‌اند که البته طریقه خواندن آنها پشت همان لوح طلایی درج شده‌است.

از دیگر صداهای ضبط شده روی این صفحه صدای پرندگان و وال است. پشت لوح هم نقشه‌ای از منظومه خورشیدی و مکان زمین در آن و انرژی اولین و دومین برانگیختگی اتم هیدروژن (نشان از دستیابی انسان قوانین پیچیده مکانیک کوانتمی) و همین طور نحوه خواندن تصاویر و اصوات درج شده‌است.

صداها به صورت کدهای دوتایی (صفر و یک) روی لوح ضبط شده‌اند که فاصله زمانی هر کدام از آنها در هنگام چرخش حدود هفت دهم نانوثانیه است که زمان گذار اصلی در اتم هیدروژن است.

اما آن چیزی که جالب توجه است، این است که با توجه به سرعت وویجر۱ بیش از ۴۰ هزار سال طول می کشد که این فضاپیما به نزدیک اولین ستاره برسد. شاید تا آن زمان دیگر هیچ اثری از بشر روی زمین نباشد.

مهدی صارمی‌فر