موفقیت شگفت‌انگیز ناسا در نمونه‌برداری از یک سیارک

دیجیاتو: فضاپیمای «OSIRIS-REx» به تازگی توانسته روی سیارک «بنو» فرود بیاید و برای چندین ثانیه سطح این سیارک را لمس کند، اما چرا ناسا دست به چنین عملیاتی زده و این ماموریت چه اهمیتی دارد؟

صنایع فضایی در سال‌های اخیر پیشرفت شگرفی را تجربه کرده و جدیدترین موفقیت در این بخش مربوط به فرود موفق فضاپیمای ناسا روی یک سیارک در فاصله ۳۲۲ میلیون کیلومتری زمین می‌شود. ناسا به همراه مهندسان کمپانی شریک خود به نام «لاکهید مارتین» به چنین موفقیتی دست پیدا کرده و این فضاپیما توانسته تنها برای ۱۰ ثانیه سطح این سیارک را لمس کند.

انتظار می‌رود بازوی رباتیک این فضاپیما در همین زمان از سطح بنو نمونه‌برداری کرده باشد، با این ناسا هنوز نتوانسته چنین موضوعی را تایید کند و انتظار می‌رود تا چند روز دیگر موفقیت OSIRIS-REx در جمع‌آوری نمونه از سطح این سیارک مشخص شود. اگر چنین عملیاتی موفق بوده باشد، در سال ۲۰۲۳ دانشمندان روی زمین به نمونه‌ای به بنو دست پیدا خواهند کرد.

ماموریت فضاپیمای OSIRIS-REx

نام این فضاپیما کوتاه شده عبارت‌های مبدا، تفسیر طیفی، شناسایی منابع و کاوشگر امن سنگ‌پوشه است و ماموریت آن از سال ۲۰۰۴ در جریان است. تقریبا ۱۸ دقیقه پس از فرود این فضاپیما روی سیارک بنو، سیگنال مربوط به آن به زمین رسید و اعضای کنترل ماموریت چنین موفقیتی را جشن گرفتند.

محقق اصلی این ماموریت، «دانته لائورتا» در پخش زنده ناسا برای این ماموریت اعلام کرد:

«نمی‌توانم چنین موفقیتی را باور کنم. فضاپیما توانست تمام کار‌هایی که قرار بود را انجام دهد.»

هدف اصلی این فضاپیما، جمع‌آوری نمونه‌ای به وزن ۶۰ گرم است که برای درک بهتر می‌توان آن را با یک بسته چیپس کوچک مقایسه کرد. تا چند روز دیگر از جمع‌آوری این نمونه توسط OSIRIS-REx مطلع خواهیم شد.

این فضاپیما از دسامبر ۲۰۱۸ در حال چرخش در اطراف بنو بوده و قصد دارد مارس ۲۰۲۱ این سیارک را همراه با نمونه ترک کند. در نهایت اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، این فضاپیما در تاریخ ۲ مهر ۱۴۰۲ به زمین می‌رسد.

تحقیقات پیرامون این ماموریت می‌تواند برای یک قرن آینده از اهمیت بالایی برخوردار باشد، چرا که بنو مسیری را طی می‌کند که خطر برخورد آن با زمین وجود دارد. لائورتا ماه گذشته میلادی گفته بود:

«بنو یکی از خطرناکترین سیارک‌ها محسوب می‌شود که شانس برخورد آن با زمین در قرن بیست و دوم وجود دارد. بخشی از تحقیقات ما مربوط به درک مسیر مداری، اصلاح احتمال ضربه و مستندسازی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن است تا نسل‌های آینده بتوانند در صورت لزوم یک ماموریت برای کاهش اثر آن توسعه دهند.»

اهمیت جمع‌آوری نمونه از سیارک

در حالی که احتمال برخورد این سیارک به زمین اهمیت بالایی دارد، این موضوع تنها دلیل ناسا برای انجام چنین ماموریتی نیست. با افزایش ماموریت‌های فضایی و همچنین طی کردن مسافت‌های طولانی، شاید بتوان در سیارک‌ها برای جمع‌آوری منابع مانند آب که می‌تواند به اکسیژن و هیدروژن برای سوخت جت تبدیل شود، فرود آمد. اطلاعاتی که ناسا از بنو جمع‌آوری می‌کند، شاید بتواند به تلاش‌های آینده برای استخراج سیارک‌ها کمک کند.

در کنار این موارد، باید به قدمت فوق‌العاده بالای سیارک‌ها نیز اشاره کرد. آن‌ها از زمان پیدایش منظومه شمسی یعنی نزدیک به ۴.۵ میلیارد سال پیش وجود دارند. مواد باقی‌مانده که باعث شکل‌گیری سیاره‌ها مانند عطارد، زهره، مریخ و زمین شده‌اند، پس از گذر زمان به سیارک‌ها تبدیل شده‌اند که در طی این سال‌ها شکل اصلی خود را تقریبا حفظ کرده‌اند.

برخی دانشمندان به این موضوع اشاره می‌کنند که سیارک‌ها مواد اصلی برای حیات را در اختیار زمین قرار داده‌اند. این احتمال وجود دارد که محققان روی بنو این نشانه‌ها را پیدا کنند تا نحوه پیدایش زندگی روی سیاره ما مشخص شود.

در صورتی که این ماموریت با موفقیت انجام شود، یکی از اولین‌ها خواهد بود. فضاپیمای «هایابوسا ۲» ژاپن در ماه دسامبر نمونه‌های سیارکی را به زمین برمی‌گرداند، با این حال وزن آن بسیار کمتر از ماموریت ناسا است. لائورتا اعلام کرده:

«تمام این کار‌ها برای شناخت ریشه‌های ما و همچنین پاسخ به تعدادی از اساسی‌ترین سوالات صورت می‌گیرد: ما از کجا آمده‌ایم و آیا در هستی تنها هستیم؟»

نحوه فرود فضاپیمای OSIRIS-REx

اطلاعات اولیه ارسال شده توسط فضاپیمای OSIRIS-REx یک مشکل را مشخص کرد: سطح بنو مقاوم‌تر از چیزی است که ناسا تصور می‌کرد. فرود یک فضاپیما روی تخت سنگ‌ها خطرات مخصوص به خود را دارد و می‌تواند منجر به واژگونی آن نیز شود.

برای کاهش این خطرات، تیم این ماموریت تصمیم گرفت نقطه فرود بسیار کوچکتری را در مقایسه با برنامه‌های اولیه انتخاب کند. راه گریز این فضاپیما تنها برابر ۸ متر بود در حالی که در ابتدا این راه گریز ۵۰ متر درنظر گرفته شده بود. این موضوع باعث شد که این فضاپیما که اندازه‌ای برابر ۱۵ ون دارد، در فضایی مشابه با ۶ جای پارک فرود بیاید.

منطقه فرود به نام «Nightingale» نسبت به بخش‌های دیگر تقریبا نرم‌تر بود و توسط سنگ‌پوشه پوشیده شده است. این ماده‌ای محسوب می‌شود که OSIRIS-REx می‌خواهد از آن نمونه‌برداری کند. این فضاپیما به آرامی تا ارتفاع ۱ کیلومتری پایین آمد و روی یک تخته سنگ دو قسمتی که کنترل‌کننده‌های ماموریت آن را «کوه رستاخیز» می‌نامند، مانور داد. OSIRIS-REx دوبار این فرود را تمرین کرده بود و تقریبا تمام اقدامات غیر از دو دقیقه پایانی قابل پیش‌بینی بود.

ادامه فرود این فضاپیما به این صورت بود: پیشرانه شروع به کار کرد، آن را در ارتفاع یک کیلومتری سطح بنو قرار داد و سپس این کاوشگر بازوی جمع‌آوری نمونه خود را مستقر کرد و دوربین ناوبری خود را به سمت سطح سیارک نشانه گرفت. پس از ۳.۵ ساعت و تقریبا در ارتفاع ۱۲۵ متری سطح بنو، پیشرانه OSIRIS-REx دوباره شروع به فعالیت کرد تا آن را به محل فرود نزدیک کند.

پس از گذشت نزدیک به ۱۰ دقیقه و کاهش تقریبا ۸۰ متری ارتفاع، پیشرانه‌ها دوباره شروع به فعالیت کردند تا فضاپیما در نقطه دقیق فرود قرار بگیرد. در صورتی که این دستگاه در نقطه فرود خود سنگ‌های خطرناک را شناسایی می‌کرد، نزدیک به ۵ متر از سطح دور می‌شد، با این حال به نظر می‌رسد کل ماموریت طبق پیش‌بینی صورت گرفته است.

ظاهرا زمانی که این فضاپیما بازوی خود را باز کرده، توانسته سطح بنو را لمس کند. در صورتی که هیچ مشکلی ایجاد نشده باشد، OSIRIS-REx مقداری گاز نیتروژن از محفظه خود برای جابه‌جایی سنگ‌پوشه زیر خود منتشر کرده است. در این آشفتگی، احتمالا مقداری از مواد در انتهای بازوی آن جمع‌آوری شده‌اند. مدت زمان کوتاهی پس از لمس سطح، پیشرانه این فضاپیما دوباره شروع به فعالیت کرده و از سطح بنو دور شده است.

قدم‌های بعدی

پس از بازگشت این فضاپیما به مدار بنو، چندین روز طول می‌کشد تا کنترل‌کننده‌های ماموریت نمونه جمع‌آوری شده را تجزیه و تحلیل کنند. در صورتی که نمونه برداشت شده از سنگ و گرد و غبار بنو کافی باشد، به این فضاپیما دستور داده می‌شود که نمونه را برای برگشت به زمین در یک محفظه ذخیره و نگهداری کند.

اگر وزن نمونه برداشت شده کمتر از ۶۰ گرم باشد، تمام این فرایند یکبار دیگر در ماه ژانویه تکرار می‌شود، البته این بار در یک محل دیگر فرود خواهد آمد که یک سایت پشتیبان محسوب می‌شود.

مدیر این پروژه، «مایک مورو» ماه گذشته میلادی گفته بود:

«محتمل‌ترین نتیجه این است که ما در ۲۹ مهر ما سطح سیارک را لمس می‌کنیم و با نمونه بزرگی از آن جدا می‌شویم که بیش از حداقل نیاز ما خواهد بود. با این حال بنو مشکلاتی برای ما ایجاد کرده است.»

فضاپیمای OSIRIS-REx برای برهم زدن گرد و غبار با خود سه بطری حاوی نیتروژن حمل کرده، بنابراین تا سه بار می‌تواند تلاش کند و نمونه مناسب از روی این سیارک جمع‌آوری کند.

نحوه ارسال نمونه‌ها به زمین

زمانی که این فضاپیما سال ۲۰۲۳ به زمین برسد، کپسول حاوی نمونه را به درون جو زمین پرتاب می‌کند و سپس این کپسول به همراه چتر نجات در صحرای «یوتا» فرود می‌آید که ناسا آن را برمی‌دارد. لائورتا در این زمینه اعلام کرده:

«این احتمال وجود دارد که سپتامبر تبدیل به کریسمس شود و این نمونه‌ها از سیارک بنو بهترین هدیه‌ای باشند که می‌گیریم. برای چنین هدیه‌ای تقریبا ۲۰ سال رویاپردازی کرده‌ام.»

این نمونه ۶۰ گرمی در اختیار دانشمندان قرار می‌گیرد تا روی آن آزمایش‌های مختلفی انجام دهند، البته ناسا بخشی از سنگ پوشه را برای پژوهش‌های آینده نگه می‌دارد. این احتمال وجود دارد که دانشمندان در آینده به سوالاتی برسند که ما هم اکنون حتی به آن‌ها فکر هم نمی‌کنیم و علاوه بر این، شاید نسل آینده به تکنیک‌های جدید برای بررسی این نمونه‌ها دست پیدا کند.