دنیا امروز ماموریت بی نظیر جنسیس را نظاره می کند

شاید شما هم اصطلاح بادهای خورشیدی و طوفان های خورشیدی را شنیده باشید. بارها ابزارهای ارتباطات جمعی ، وقوع طوفانی خورشیدی را پیش بینی کرده و نسبت به احتمال آسیب دیدن برخی ابزارهای ساخت دست بشر را در اثر آن گوشزد کرده اند؛ اما آیا تا کنون به این موضوع فکر کرده اید که بادهای خورشیدی دقیقا چه هستند؛
همان طور که می دانید، خورشید کره ای گازی است که عمدتا از گاز هیدروژن تشکیل شده و بیش از 95 درصد جرم این ستاره را گاز هیدروژن تشکیل داده است حدود 4 درصد هلیوم و یک درصد بقیه را موادی چون کربن ، نیتروژن ، اکسیژن ، نئون ، منیزیوم ، سلیکون و آهن تشکیل داده است . منبع گرمای خورشید منبع هسته ای است که با همجوشی هسته ای اتمهای هیدروژن به هلیوم تامین می شود اما این تمام ماجرا نیست.
در خلال انجام این تحولات و در هر ثانیه خورشید چیزی در حدود یک میلیون تن از جرم خود رااز دست می دهد و این مقدار از جرم خورشید به شکل ذرات پرانرژی خورشید را ترک می کنند و در محیط میان سیاره ای پراکنده می شوند.
این ذرات عمدتا یونهای مثت اتمهایی هستند که در ساختار خورشید نیز وجود دارند. به دلیل فشار و دمای بسیار بالا در خورشید این عناصر اتم خود را به طور موقت از دست می دهند و تبدیل به یون مثبت می شوند و به دلیل دمای بیسار بالایی که عامل اصلی این از دست دادن الکترون ها به شمار می رود نوعی از ماده شکل می گیرد که اصطلاحا پلاسما نامیده می شود.
بادهای خورشیدی از این ذرات تشکیل شده و در واقع بیشتر از آن که شبیه به باد باشد، شبیه به یک طوفان شن است که ذرات غبار خورشیدی را به فضا پراکنده می کند. این ذرات خاصیت الکترومغناطیس شدید دارند و هرچه از خورشید دور می شوند چگالی آنها نیز کاهش می یابد.
در نزدیکی زمین این ذرات در دام میدان الکترومغناطیسی زمین اسیر شده و با سقوط در نواحی قطبی زمین شفقهای قطبی ایجاد می کنند. اگر به دلیل رویدادی در سطح خورشید شدت این ذرات بیش از حد معمول باشد، ممکن است این ذرات باردار در نزدیکی زمین باعث از کار افتادن ماهواره ها یا خرابی پستهای انتقال نیرو شوند.
اما گذشته از اثرات ظاهری که این ذرات پر انرژی یا ذرات تشکیل دهنده بادهای خورشیدی دارند این ذرات می توانند داده های بی نظیری را از ساختار درونی خورشید در اختیار ما قرار دهند.
این ذرات سفر خود را از قلب خورشید آغاز کرده اند و بنابراین می توان با بررسی آنها به سوالاتی از قبیل درصد دقیق مواد تشکیل دهنده خورشید، نحوه شکل گیری ستاره ای به نام خورشید، شرایط ابر اولیه ای که خورشید ما از آن متولد شده است و دیگر سوالاتی از این دست پاسخ داد. اما مشکلی در تهیه این ذرات وجود دارد
. چگالی این ذرات در نزدیکی زمین بسیار کاهش می یابد و گذشته از آن به دلیل واکنشی که این ذرات با جو زمین می دهند، امکان بررسی مستقیم آنها روی زمین وجود ندارد.
چگالی این بادها در اطراف زمین تنها حدود 6 یون در هر سانتی متر مکعب است که با سرعتی بین 300تا 600کیلومتر بر ثانیه به زمین نزدیک می شود.بنابراین اگر بخواهیم از این ذرات با ارزش نمونه گیری کنیم ، باید بتوانیم به اندازه کافی از زمین دور شویم و در جایی از میانه فضا به جمع آوری این نمونه ها بپردازیم.


جنسیس، دروگر بادهای خورشید

سازمان فضایی امریکا NASA به همراهی چندین مرکز تحقیقاتی و دانشگاهی در سال 1998 طرح یک ماموریت فضایی برای جمع آوری این ذرات را مورد تایید قرار داد. این طرح از جمله ماموریت هایی بود که در طرح سرمنشا قرار می گرفت و هدف اصلی آن پاسخگویی به سوالات اساسی در خصوص منشا عالم بود.
طراحی ماموریت و ساخت سفینه ای که وظیفه درو کردن بادهای خورشیدی را به عهده داشت تا سال 2001به طول انجامید و سرانجام ماموریت آماده پرتاب به سوی خورشید شد.
فضاپیمای جنسیس با جرمی معادل 494کیلوگرم که عرضی معادل 3/2 متر و طول 8/6 متر (البته با احتساب بلندترین طول صفحات خورشیدی) را شامل می شد، سفر خود را در بامداد روز 8 آگوست سال 2001 و با کمک یک موشک بالابرنده دلتا 2 آغاز کرد.
این فضاپیما برای آن که بتواند ذرات بار خورشیدی را جمع آوری کند، صفحه ای آینه ای متشکل از چندین آینه سنگی ویژه را همراه خود به فضا برد.
هنگامی که جنسیس به مدار نهایی خود می رسید، این صفحه آینه ای رو به خورشید قرار می گرفت و ذرات بادهای خورشیدی که به آن برخورد می کرد، به دلیل خاصیت الکترومغناطیسی موجود جذب آن می شد.اما برای این که این ماموریت بدرستی انجام شود، سفینه باید در جایی قرا ر می گرفت که بتواند همواره روبه خورشید باشد.
قطعا مدار زمین برای این کار مناسب نبود وبه همین دلیل جنسیس راه خود را به سوی هدفی دورتر طی کرد؛ نقطه ای که به نام نقطه لاگرانژی شمارهL1) 1) موسوم است.
نقاط لاگرانژی 5نقطه در اطراف مدار زمین و خورشید هستند که در آنجا گرانش خورشید و زمین در شرایط برابر قرار می گیرد و اگر جرمی در آن قرا ر بگیرد، می تواند تا زمانی که لازمی است موقعیت خود را نسبت به خورشید و زمین حفظ کند.
جنسیس نیز عازم یکی از این نقاط که در بین زمین و خورشید قرار دارد شد تا بتواند برای مدتی طولانی صفحه جذب ذرات خود را به سوی خورشید نشانه روی کند.جنسیس حدود 5ماه پس از پرواز به نقطه موعود رسید و بلافاصله کار خود را آغاز کرد. اطلاعاتی که با سرعت 15 کیلو بیت در ثانیه از مدار جنسیس به زمین می رسید، نشان از سلامت دستگاه ها می داد.
جنسیس مدت 5/2 سال در این نقطه از مدار صبر کرد و در تمام این مدت صفحه آینه ای این فضاپیما مشغول جمع آوری ذرات پرانرژی خورشیدی بودند.
سرانجام 5ماه پیش مدت زمان لازم برای جمع آوری حجم مورد نظر از ذرات خورشیدی پایان یافت و این فضاپیما مدار خود را به سوی زمین ترک کرد. این برای نخستین بار در طول تاریخ بود که فضاپیمایی از یکی از نقاط لاگرانژی به سوی زمین بازمی گشت.
هنگام بازگشت ذرات جمع آوری شده در طول این 5/2 سال درون یک کپسول بزرگ 5/1 متری قرار داده شد. البته این اندازه شاید مناسبتی با حجم مواد جمع آوری شده نداشته باشد؛ چراکه در تمام این مدت تنها در حد چند میکروگرم از ذرات باد خورشیدی جمع آوری شده و اگر می خواهید وزنی و اندازه ای از آن را در ذهن داشته باشید، به یاد بیاورید که کل آن مواد جمع آوری شده جرمی معادل 2یا 3عدد بلور نمک طعام دارند.
ماموریت 260میلیون دلاری جنسیس برای جمع آوری همین چند میکرو گرم طراحی و اجرا شد.


بازگشت به خانه

پس از آنکه 5ماه پیش ذرات باد خورشیدی با قرار گرفتن در کپسول ویژه محافظ آماده بازگشت به زمین شدند، این فضاپیما با کمک موتورهای خود مدارش را اصلاح کرد و پس ازانجام یک مانور مدار ویژه خود را به زمین نزدیک و نزدیکتر کرد.
برای ورود این ذرات به زمین سناریوهای مختلفی طراحی شده بود، اما اکثر آنها به دلیل این که ایمنی ذرات جمع آوری شده یا ایمنی فرود بخوبی تامین نمی شد، کنار گذاشته شد. سرانجام طرحی که به نظر غیر معمول می آید برای بازگرداندن این ذرات مورد تایید قرار گرفت.
طرحی که اگر چه بیشتر مشابه داستان های سینمایی می ماند اما کارآمدی خود را در مانورهای تمرینی که هفته گذشته به انجام رسید اثبات کرد و گروهی از متخصصان در این لحظه در حال انجام این مانور ویژه برای دریافت این ذرات هستند.
زمانی که این فضاپیما به نزدیکی مدار زمین رسید، کپسول حاوی ذرات که اندازه ای معادل یک تایر کامیون دارد وارد جو زمین می شود. پس از آن که عملیات سرعت گیری و مقاومت در برابر اصطکاک کشنده جو زمین به پایان رسید نخستین چتر نجات باز می شود تا سرعت فرود به طور قابل توجهی کاهش یابد.
پس از آن چتر نجات دومی باز می شود تا بتواند سرعت فرود را در حد سرعت سقوط آزاد چتربازان معمولی کاهش دهد و اینجاست که بخش اصلی داستان نجات آغاز می شود. دو فروند هلیکوپتر که برای انجام این ماموریت بهینه سازی شده اند در میانه زمین و آسمان منتظر این کپسول هستند. البته برای انجام این ماموریت تنها یک هلیکوپتر کفایت می کند، اما برای اطمینان بیشتر یک هلیکوپتر دیگر به عنوان پشتیبان در کنار اولی قرار دارد.
خلبانی این دو هلیکوپتر را دو تن از زبده ترین خلبانان نیروی هوایی بر عهده دارند که پیش از آن انجام عملیات هوایی اکثر فیلمهای سینمایی هالیوود را به عهده داشته اند و با مانورهای غیر متعارف کاملا آشنا هستند.
این دو هلیکوپتر به محض کاهش سرعت بسته حاوی ذرات در اثر باز شدن دومین چتر نجات به سراغ آن می روند وبا کمک میله بلندی که به زیر هلیکوپتر وصل شده ، چتر را پیش از آن که به زمین برسد به دام خواهند انداخت و بدین ترتیب کپسول با ارزش پیش از آن که با زمین برخورد کند و اثر غبار محلی باعث ناکارآمدی داده های با ارزش فضایی شوند، در میان زمین و آسمان شکار می شود تا یکی از بی نظیرترین عملیات بازگشت سفاین به زمین به اتمام برسد.


آغاز داستان...

پایان موفقیت آمیز دریافت این ذرات تازه ابتدای ماجرای طولانی دیگری از ماموریت است که تا سال 2007میلادی به طول خواهد انجامید.
در این مدت باید بسته با ارزش بادهای خورشیدی با احتیاط کامل در آزمایشگاه های مجهز باز شود و مورد بررسی و تحلیل دانشمندان قرار گیرد. تنها پس از این بازه تحقیقاتی است که ارزش اصلی این ماموریت طولانی و هیجان انگیز آشکار خواهد شد.
پس از بررسی این ذرات و نتیجه گیری از آنها، دیدگاه ما نسبت به خورشید و تحول آن تغییر خواهد کرد، اما پاسخگویی به هر یک از پرسشهای ابتدایی صدها پرسش دیگر را مطرح خواهد کرد و آن هنگام است که به دنبال راههایی خواهیم گشت تا بازهم دانش ما را نسبت به کیهان تغییر دهد.
داستان اکتشافات فضایی برای درک جایگاه انسان در کیهان ، تازه در آغاز راه خود است و افقهای روشن و روزهای هیجان انگیز تری را پیش رو خواهد داشت.

پوریا ناظمی