توسعه ابزار جديد فضاپيماي اروپا كليپر براي كشف علائم حيات
به نقل از مسئولان پروژه‌ي اروپا كليپر، ناسا در حال تغيير يكي از ابزارهاي پژوهشي اين كاوشگر است. اروپا كليپر مأموريت بعدي اين سازمان با هدف مطالعه سياره‌هاي خارجي منظومه‌ي شمسي است. كليپر طي چند پرواز از كنار مشتري و قمر آن اروپا، به مطالعه اين قمر يخي خواهد پرداخت.
اوايل ماه جاري، مسئولان اين پروژه ابزار مغناطيس‌سنج ICEMAG را به‌دليل افزايش احتمالي بودجه‌ي آن حذف كردند. با اين تغيير، فضاپيما از يكي از ابزارهاي ضروري براي مطالعه اقيانوس داخلي اروپا محروم مي‌ماند؛ جايي كه به عقيده‌ي ستاره‌شناسان مي‌تواند محل رشد جانداران فرازميني باشد.
ناسا براي حل اين اشكال، از مارگارت كيولسون، استاد افتخاري دانشگاه كاليفرنيا براي توسعه‌ي يك مغناطيس‌سنج ساده براي جايگزيني با ICEMAG كمك گرفت. اين ابزار به اندازه‌گيري ميدان مغناطيسي اروپا خواهد پرداخت و داده‌هايي را در مورد عمق و ميزان شوري اقيانوس آن جمع‌آوري خواهد كرد.
كيولسون قبلا رهبري تيم مغناطيس‌سنج فضاپيماي گاليله را برعهده داشت. اين فضاپيما در دهه‌ي ۱۹۹۰ به مطالعه مشتري مي‌پرداخت. كيولسون در آن مأموريت موفق شد اعتبار كشف اقيانوس زير پوسته‌ي يخي اروپا را از آن خود كند.
تصور هنري از كاوشگر اروپا كليپر ناسا
به نقل از ناسا، هزينه‌ي تقريبي ICEMAG تا ۴۵ ميليون دلار افزايش يافته است (سه برابر هزينه‌ي پيشنهادي). دليل افزايش هزينه، پيچيدگي حسگرهاي داخلي ICEMAG بود. در مغناطيس‌سنج جديد به‌جاي حسگرهاي قبلي از قطعات ساده‌تري استفاده شده است.
اما يكي از معايب ابزار جديد، احتمال كاهش دقت حسگرها به‌مرورزمان و درنتيجه انحراف پاسخگويي به تغييرات دما است. تيم اين پروژه در تلاش است انحراف‌هاي احتمالي را به حداقل برساند. روبرت پاپالاردو، يكي از دانشمندان پروژه‌ي مأموريت اروپا كليپر، در نشست فصل بهار كميته‌ي علوم سياره‌اي واشنگتن دي‌سي، مارگارت كيولسون را به‌عنوان رهبر تيم توسعه‌ي مغناطيس‌سنج جديد معرفي كرد.
مونتاژ قطعات
ناسا در سال ۲۰۱۵، مأموريت كليپر را تصويب كرد. اين فضاپيما قرار است در سال ۲۰۲۳ مأموريت خود را آغاز كند و با ورود به مدار مشتري و طي چند مرتبه عبور از نزديكي قمر اروپا به جمع‌آوري داده‌هاي اين قمر يخي بپردازد. امروزه كليپر در ميانه‌ي مهم‌ترين بخش توسعه‌ي خود قرار دارد.
پيش‌بيني مي‌شود تا پايان سال، روياي ديرينه‌ي چند صدنفر به واقعيت تبديل شود. سال آينده، آزمايشگاه پيشرانش جت ناسا (JPL) در پاسادنا كه رهبري طراحي و ساخت اين فضاپيما را هم برعهده دارد، ابزار و قطعات جديد را كنار هم قرار خواهد داد.
اغلب مردم حداقل يك‌بار در جزوه رايگان‌ها و مجله‌هاي معروف علمي، با نتايج بعضي از مأموريت‌هاي فضاي مشهور مانند تصاوير جذاب مدارپيماي كاسيني از سياره‌ي زحل، يا تصوير وويجر ۱ از سياره‌ي زمين به شكل يك نقطه‌ي آبي آشنا شده‌اند؛ اما در جزوه رايگان‌ها و رسانه‌هاي عمومي كمتر به مسير طولاني و پرچالش ساخت و پرتاب فضاپيماها اشاره شده است.
به عقيده‌ي تاد ماي، رئيس سابق مركز هوافضاي مارشال روزنامه‌نگارها صرفا علاقه‌مند به توصيف ترك فضاپيما از زمين هستند؛ اما به اعتقاد او، چالش واقعي، توسعه و آماده‌سازي فضاپيما براي پرتاب است. تيم‌هاي مهندسي و علمي كليپر از سال‌ها پيش مشغول آزمايش و مطالعه تمام ابعاد طراحي، پياده‌سازي و عملياتي اين فضاپيما بوده‌اند.
اروپا چالش‌ها و مزاياي متعددي را براي دانشمندان به‌دنبال دارد. اين قمر در كمربند تشعشعات مشتري قرار دارد، محيطي خطرناك مشابه محيط انفجار بمب هسته‌اي. علاوه‌بر اين، منبع انرژي اين فضاپيما يعني پنل‌هاي خورشيدي، براي جمع‌آوري فوتون‌هاي دور از خورشيد بايد به‌دقت تنظيم شوند.
فضاپيما پس از رسيدن به آن‌سوي مشتري بايد از دماهاي پائين و محيط بدون خورشيد جان سالم به در ببرد. اروپا كليپر در صورت غلبه بر اين اشكالات، به اقيانوس آب شور سراسري قمر اروپا دسترسي پيدا خواهد كرد. به انديشه متخصصين مي‌رسد اين اقيانوس از ويژگي‌هاي شيميايي و شرايط لازم براي حيات برخوردار باشد. به عقيده‌ي متخصص كارشناسان، قمر اروپا محتمل‌ترين نقطه براي وجود حيات فرازميني در كل منظومه‌ي شمسي است. به‌گفته‌ي پبالاردو:
ما به‌دنبال آماده‌سازي آخرين مطالعه و درنهايت تأييد مأموريت توسط ناسا هستيم. ناسا در اين مرحله بايد آماده‌سازي و ساخت ابزار‌ها و فضاپيما را تأييد كند.
اين پروژه در ماه جاري، وارد مرحله‌ي مطالعه طراحي اوليه‌ي دلتا (PDR) خواهد شد. در اين مرحله بخش‌هاي مشخصي از فضاپيما، مجددا ارزيابي خواهند شد. يك هيئت مستقل به ارزيابي تطبيق طراحي فضاپيما با پيش‌نيازهاي مأموريت از جمله هزينه، ريسك و زمان‌بندي متناسب با واقعيت خواهد پرداخت.
پس از اين مرحله، پروژه وارد فاز مطالعه جديدي به نام نقطه‌ي تصميم كليدي C خواهد شد. در اين مرحله، ناسا تقويم زماني و هزينه‌ي قطعي در طول PDR را تقبل مي‌كند و فرايند نهايي‌شدن طرح و سوار كردن سخت‌افزار آغاز مي‌شود. به‌گفته‌ي زيبي تورتل، پژوهشگر اصلي سيستم تصويربرداري اروپا:
يكي از بخش‌هاي جذاب اين فرايند، مطالعه تطبيق و سوار كردن قطعات روي يكديگر است. هر بخشي ابزار خود را مي‌سازد و وقتي كه تمام ابزار‌ها و قطعات به يكديگر وصل مي‌شوند، مي‌توان از نبود خطا در پروژه اطمينان پيدا كرد.
يكي از اشكالات ناسا در اين پروژه، اتصال پنل‌هاي خورشيدي كليپر به رادار نفوذكننده‌ي يخ REASON بود. آنتن‌هاي عظيم اين رادار براي مطالعه ساختار پوسته‌ي يخي واقع در درياچه‌ي سطح اروپا به كار مي‌روند و ابزار‌ي بين اقيانوس و يخ را پيدا مي‌كنند. از طرفي تيم رادار و مهندسان JPL دريافتند ساخت رادار روي آرايه‌ي خورشيدي مانع از تداخل بين دو قطعه خواهد شد و درعين‌حال فضاي فيزيكي كمتري را هم اشغال خواهد كرد.
بخشي از مأموريت اروپا كليپر مطالعه احتمال حيات در آب شور قمر اروپا خواهد بود
در شرايطي كه وراثت (كاربرد فناوري‌هاي اثبات‌شده) در اين زمينه حرف اول را مي‌زند، اين طرح نسبتا بنيادي و جديد است. ابزار REASON در ماه ژانويه، از آزمون بال يكپارچه (ارزيابي تطبيق با آرايه‌هاي خورشيدي) و سپس مطالعه طراحي اوليه سربلند بيرون آمد.
اما شايد بزرگ‌ترين مجهول اين مأموريت، هدايت آن در فضا باشد. طبق برنامه، اروپا كليپر بايد در سال ۲۰۲۳ با راكت اسپيس لانچ سيستم ناسا (SLS) كه در دست توسعه است، به فضا پرتاب شود. بااين‌حال واضح است كه اين موشك، به‌موقع آماده نمي‌شود و كليپر بايد با موشكي كوچك‌تر پرتاب شود.
چنين تغييري مي‌تواند زمان‌بندي پرتاب را به شكل چشمگيري تغيير دهد. راكت SLS مي‌تواند فضاپيما را طي ۲۸ ماه به مشتري برساند. از سويي، موشك فالكن هوي شركت اسپيس ايكس به‌عنوان گزينه‌ي جايگزين، قدرت كافي براي طي چنين مسيري ندارد و درصورتي‌كه كليپر با اين موشك پرتاب شود، پس از ۶ سال به مشتري خواهد رسيد.
حاميان
چالش ديگر كليپر، از دست دادن حامي خود در كنگره بود. جان كولبرسون به‌عنوان يكي از اعضاي مجلس نمايندگان و نماينده‌ي سابق جمهوري‌خواه تگزاس، يكي از حاميان ثابت‌شده‌ي كليپر بود. كولبرسون مأموريت كليپر را برخلاف ديگر مأموريت‌هاي ناسا به‌صورت گزارش با هزينه‌اي اختصاصي ارائه نكرد بلكه هزينه‌اي واقعي براي آن در انديشه متخصصين گرفت.
به‌اين‌ترتيب، براساس قانون فدرال، مأموريت كليپر و سطح‌نشين اروپا (كاوشگري كه از داده‌هاي كليپر براي لمس سطح قمر اروپا، حفاري و جستجوي علائم حيات در آن استفاده مي‌كند) دو مأموريت اجباري براي ناسا به شمار مي‌روند كه عدم اجراي آن‌هاي غيرقانوني است. از سويي سال گذشته با شكست كولبرسون در انتخابات، همه‌چيز تغيير كرد؛ اما او هنوز هم مهره‌هايي در بازي داشت. او مي‌گويد:
قبل از آنكه بروم، بايد بگويم حمايت تعدادي از همكاران خود را دارم كه از اين مأموريت‌ها حمايت خواهند كرد.
ارتباط دادن كليپر به SLS مي‌توانست به حفظ اين مأموريت كمك كند. اين موشك در آلاباما، زادگاه رئيس كميته‌ي تخصيصات سنا و همچنين عضو عالي‌مرتبه‌ي زيركميته‌ي تخصيصات مجلس نمايندگان در دست ساخت است. اين نمايندگان حامي حفظ SLS هستند. كليپر بسيار زودتر از هر نوع محموله‌ي ديگري براي SLS نظير مأموريت‌هاي عمده به ماه يا مريخ، آماده‌ي پرتاب خواهد شد.
كولبرسون در سال مالي ۲۰۱۹، مبلغ ۵۴۵ ميليون دلار بودجه به كليپر اختصاص داد. اين بودجه تا زمان پرتاب موشك كافي است. علاوه‌بر اين، از آنجا كه كنگره در سال‌هاي اخير به اصلاح بودجه پرداخته است، ركورد تخصيص ۲/۸ ميليارد دلاري بودجه به علوم سياره‌اي پس از سال ۲۰۱۹ به قوت خود باقي خواهد ماند.
پس از مطالعه طراحي در ماه آوريل، كليپر وارد مرحله‌ي طراحي نهايي و ساخت در ماه اوت خواهد شد و اگر همه‌چيز به‌خوبي پيش برود، در سال ۲۰۲۳ زمين را به مقصد مشتري ترك خواهد كرد.
هم انديشي ها