جستجوگرهای ون آلن ناسا مرحله‌ی نهایی اکتشاف در کمربند تابشی زمین را آغاز کردند
دو فضاپیمای بادوام و پرقدرت ناسا شش سال و نیم گذشته را به دور زمین چرخیده‌اند، و بارها از میان منطقه‌ی پرخطر ذرات باردار دورتادور سیاره‌ی ما پرواز کرده‌اند، که کمربند تابشی ون آلن نامیده می‌شود. جستجوگرهای دوقلوی ون آلن، که در سال ۲۰۱۲ راه‌اندازی شدند، نظریه‌های علمی موجود را تائید و ساختارهای جدید و فرایندهایی را فاش کردند که در این منطقه‌های پویا وجود دارد. اکنون این جستجوگرها مرحله جدید و نهایی کاوش خود را آغاز می‌کنند.
در روز دوازدهم فوریه ۲۰۱۹، یکی از این دوقلوهای جستجوگر یک سری از مانورهای کاهش مدار را آغاز می‌کند تا به پایینترین نقطهی خود در مدار برسد. این نقطه که حضیض نامیده می‌شود، تنها کمتر از ۱۹۰ مایل به زمین نزدیک‌تر است. این رویداد موجب حضیضی از حدود ۳۷۵ تا ۱۹۰ مایل می‌شود، تغییری که فضاپیما را در موقعیتی قرار خواهد داد که امکان بازگشت مجدد احتمالیاش را به جو زمین در بازهی زمانی حدود ۱۵ سال فراهم می‌کند.
نلی موسوی مدیر پروژهی جستجوگرهای ون آلن آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز (APL) می‌گوید: «به منظور آن که جستجوگرهای ون آلن ورود مجدد کنترل‌شده‌ای در زمانی قابل قبول داشته باشند، ما نیاز به حضیضی پایین‌تر داریم. در ارتفاع جدید، نیروی پسار هواپویشی (آیرودینامیک) ماهواره‌ها را پایین می‌آورد و در نهایت آن‌ها را در لایه‌های بالایی جو می‌سوزاند. مأموریت ما این است که داده‌های علمی بسیاری به دست آوریم، و نیز اطمینان حاصل کنیم که از فرسایش فضایی بیشتر اجتناب کنیم، طوری که نسل‌های آینده نیز شانس اکتشاف فضا را داشته باشند».
جستجوگر دیگر ون آلن نیز در ماه مارس روانه‌ی همین سفر می‌شود، و از تیم عملیاتی همین مأموریت در APL فرمان می‌گیرد که ماهواره‌ها را طراحی کرده و ساخته است.
The twin Van Allen Probes – Credits: NASA Goddard’s Scientific Visualization Studio
جستجوگرهای ون آلن بخش اعظم مدار خود را درون کمربند تابشی زمین می‌گذرانند. نوارهای دونات شکلی از ذرات پرانرژی (پروتون‌ها و الکترون‌ها) در میدان مغناطیسی زمین به دام می‌افتند. این ذرات پرسرعت تابش‌هایی ایجاد می‌کنند که می‌تواند در قطعات الکترونیکی ماهواره اختلال ایجاد کند و حتی می‌تواند تهدیدی برای فضانوردان به شمار آید که در سفرهای بین‌سیاره‌ای خود از میان آن‌ها عبور می‌کنند. شکل، اندازه و شدت کمربندهای تابشی در واکنش به فعالیت‌های خورشیدی تغییر می‌کند، که همین موضوع پیش‌بینی وضعیت آن‌ها را دشوار می‌کند.
این مأموریت در ابتدا به عنوان مأموریتی دوساله طراحی شد، زیرا پیش‌بینی می‌شد که هیچ فضاپیمایی نمی‌تواند خیلی بیش از این زمان در کمربند تابشی شدید به عملکرد خود ادامه دهد. این فضاپیماهای نیرومند توانسته‌اند از سال ۲۰۱۲ تا کنون بدون وقفه به اجرای مأموریت بپردازند، و همچنان به اکتشافات پیشگامانه درباره‌ی کمربند ون آلن ادامه دهند.
دیوید سیبک، دانشمند مأموریت برای جستجوگرهای ون آلن در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا می‌گوید: «مأموریت جستجوگرهای ون آلن در زمینه توصیف کمربندهای تابشی و فراهم آوردن اطلاعاتی جامع که برای درک آن‌چه که در درون آن‌ها در حال رخ دادن است، امر شگرفی را به انجام رساند. بقای بسیار این فضاپیماها و تمام تجهیزاتشان، به طور تقریبی بدون هیچ آسیبی، پس از همه‌ی این سال‌ها یک پیشرفت به شمار می‌آید و نیز درسی است درباره‌ی این که فضاپیماها باید چگونه طراحی شوند».
هر فضاپیما به واسطه‌ی مجموعه‌ای از پنج احتراق موتور دو ساعته، به سوی یک حضیض پایین‌تر و جدید در فاصله‌ی ۱۹۰ مایلی بر فراز زمین حرکت می‌کند. به سبب آن که جستجوگرهای ون آلن همزمان با گردش مداری، به دور خود نیز می‌چرخند، زمان‌های این احتراق‌ها باید با دقت انتخاب شود. هندسه‌ی مورد نیاز تنها یک یا دو بار در سال رخ می‌دهد: برای فضاپیمای «بی» این زمان بین ۱۲ تا ۲۲ فوریه امسال بود و برای فضاپیمای «اِی» بین ۱۱ تا ۲۲ مارس اتفاق می‌افتد.
هر احتراق موتور حدود ۴٫۴ پوند نیروی پیشران استفاده می‌کند، که فضاپیما را با سوخت کافی ترک می‌کند تا پنل‌های خورشیدی خود را به مدت حدود یک سال رو به خورشید نگه دارد.
نلی موسوی می‌گوید: «ما اجرای عملیات را ادامه می‌دهیم و دانش تازه‌ای در مدار جدید به دست می‌آوریم تا زمانی که سوخت‌مان تمام شود، با اتمام سوخت دیگر نمی‌توانیم پنل‌های خورشیدی خود را رو به خورشید نگه داریم تا سیستم‌های فضاپیما را تغذیه کند».
جستجوگرهای ون آلن در طول سال گذشته یا در طول عمرشان، به جمع‌آوری داده از کمربندهای تابشی دینامیکی زمین ادامه خواهند داد. و مسیر پایین‌تر و جدید آن‌ها از میان جو زمین بینش جدیدی برای ما فراهم می‌آورد در مورد این که چگونه اکسیژن موجود در لایه‌های بالایی جو می‌تواند تجهیزات ماهواره را تخریب کند. این اطلاعات می‌تواند به مهندسان کمک کند در آینده تجهیزات ماهواره‌ای مقاوم‌تری طراحی کنند.
نلی موسوی می‌گوید: «فضاپیماها و تجهیزاتشان بینشی باورنکردنی درباره‌ی عملکرد فضاپیما در محیطی با تابش زیاد به ما داده است. با کاری که ما به انجام رساندیم و دانشی که برای جهان فراهم کردیم، هر کسی در این مأموریت احساس افتخار و کارآیی می‌کند».
جستجوگرهای ون آلن پس از انجام مانور نهایی در فوریه و مارس ۲۰۱۹، در ۱۵ تا ۲۵ سال آینده به زمین نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوند و مدار بیضوی آن تا حدود سال ۲۰۳۴ به مدار دایره‌ای تبدیل می‌شود. در این زمان فضاپیما وارد جو زمین و متلاشی می‌شود. Credits: Johns Hopkins APL
منبع:
NASA’s Van Allen Probes Begin Final Phase of Exploration in Earth’s Radiation Belts
دیدگاه خود را بنویسید