از دورترین ساخته دست انسان چه خبر؟ فضاپیمای وویجر ۱ کجاست؟

به گزارش مجله خبری نگار، لیندا اسپیلکر ارتباط ویژه‌ای با ماموریت وویجر ۱ ناسا دارد، ماموریتی که سازمان فضایی ایالات متحده در سال ۱۹۷۷ به سوی سیارات بیرونی منظومه شمسی ناسا انجام داد. او ۴۵ سال پیش در هنگام پرتاب وویجر ۱ که در ابتدا یک ماموریت چهار ساله برای پرواز‌های نزدیک مشتری و زحل بود، در آنجا حضور داشت.

دکتر اسپیلکر در مصاحبه‌ای به ایندیپندنت گفت: «اولین کار من بلافاصله بعد از اتمام کالج، آمدن به [آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا]و کار در وویجر بود که به مدت ۱۳ سال آن را انجام دادم. مسیری عالی برای شروع حرفه‌تان!»

امروزه وویجر۱ میلیارد‌ها مایل از زمین فاصله دارد و در خارج از منظومه شمسی است و دکتر اسپیلکر پس از ۳۰ سال کار حرفه‌ای در ماموریت کاسینی ناسا به زحل، به تیم وویجر۱ بازگشته است.

او گفت: «من حدود دو سال است که با عنوان دانشمند معاون پروژه، به وویجر بازگشته‌ام. وقتی این پیشنهاد برای نخستین بار به من داده شد، فکر کردم که اوه، البته، می‌خواهم برگردم و کارم را با وویجر تمام کنم.»

سرانجام کار او در ناسا با وویجر ۱ و چهل و پنجمین سالگرد ماموریت - وویجر ۱ که در ۵ سپتامبر ۱۹۷۷ پرتاب شد - به دکتر اسپیلکر این فرصت را داد تا به تامل در مورد میراث وویجر ۱ ازنظر مهندسی، تاثیر‌های فرهنگی و اکتشاف‌های علمی بپردازد. این ماموریت، درک دانشمندان از منظومه شمسی را تغییر داد و ویژگی‌های [اجرایی]ماموریتی و فناوری ماموریت‌هایی مانند کاسینی را تحت تاثیر قرار داد و عکس‌هایی از نزدیک و اختصاصی از سیاره‌های بیرونی منظومه شمسی ارائه کرد که [زمانی]گالیله را از شوق به گریه انداخته بود و تخیل چندین نسل از دانش‌آموزان علوم و علاقه‌مندان به فضا را برانگیخته بود.

دکتر اسپیلکر گفت: «ماموریت‌های زیادی اکنون بر دوش وویجر ایستاده‌اند. من می‌توانم در ذهنم کمابیش بخش‌های کوچکی از آن پرواز‌ها را تجسم کنم، بنابراین از این کار لذت می‌برم.»

دستاورد‌های وویجر ۱ ادامه دارد و احتمالا تاثیر نهایی آن‌ها پیش‌بینی شدنی نیست: این کاوشگر اگرچه مدت زیادی است که تصویربرداری را متوقف کرده، اما همچنان [داده‌های]اعماق سرد فضای میان ستاره‌ای را ثبت می‌کند، زیرا با سرعت ۳۸ هزار مایل بر ساعت (حدود ۶۱ هزار کیلومتر بر ساعت) حرکت می‌کند و با قرار گرفتن در فاصله‌ای بیش از ۱۵.۵ میلیارد مایل (حدودا ۲۵ میلیارد کیلومتر) از زمین، دورترین فرستاده بشر به کیهان به حساب می‌آید - اکنون ۲۲ ساعت طول می‌کشد تا پیام‌های آن به ما برسد.

وویجر ۱ درست مثل خواهرش وویجر ۲ یک «لوح طلایی» را حمل می‌کند که حاوی صدا‌های ضبط شده از زمین است، البته در صورتی که شخص دیگری آن را پیدا کند.

آغاز سفر‌های وویجری

نقش دکتر اسپیلکر در ماموریت وویجر ۱ از زمانی که او یک کودک بود، آغاز شد.

او گفت: «وقتی کلاس سوم بودم، اولین تلسکوپ کوچکم را گرفتم و از آن برای نگاه کردن به ماه و مشتری و یافتن زحل و نگاه کردن به قمر‌های آن‌ها استفاده می‌کردم. من همیشه به ریاضیات و علوم علاقه داشتم.»

اسپیلکر با مدرک دانشگاهی فیزیک در دست و در حالی که هنوز دکترایش را نگرفته بود، شغلش در آزمایشگاه پیش‌رانش جت (JPL) را با آگهی که در روزنامه چاپ شده بود به دست آورد. به او این فرصت داده شد تا در ماموریت در حال انجام فرودگر وایکینگ مریخ کار کند یا به پروژه جدیدی به نام وویجر بپیوندد. او پرسید که وویجر ممکن است به کجا برود.

دکتر اسپیلکر گفت: «آن‌ها گفتند، خب، مشتری و زحل و اگر همه چیز خوب پیش برود به سوی اورانوس و نپتون». «به یاد آن روز‌ها افتادم که از درون تلسکوپم نگاه می‌کردم و با خودم فکر کردم که من می‌خواهم بروم این سیارات را از نزدیک ببینم - من را ثبت‌نام کنید.»

در همین حال، خود برنامه وویجر به این دلیل شروع شد که در اواخر دهه ۱۹۷۰ شاهد حرکت مشتری، زحل، اورانوس و نپتون به سمت یک هم‌ترازی سیاره‌ای نادر بودیم که ممکن بود فرصت بازدید از این چهار سیاره را به دو فضاپیما بدهد. وویجر ۲ در ۲۰ اوت ۱۹۷۷ و وویجر ۱ در ۵ سپتامبر همان سال به فضا پرتاب شدند.

دکتر اسپیلکر گفت: «این واقعا همان چیزی است که ماموریت را به جلو پیش برد.» «زمانی که این کار را انجام دادیم مجبور بودیم برویم، زیرا در غیر این صورت باید ۱۷۶ سال دیگر صبر می‌کردیم تا اساسا این چهار سیاره را ظرف ۱۲ سال بعد ببینیم.»

[توضیح: سفر وویجر به سیاره نپتون با سرعت متوسط ۱۹ کیلومتر بر ثانیه، ۱۲ سال طول کشید؛ به‌عبارت‌دیگر وویجر که در سال ۱۹۷۷ به فضا پرتاب شد در سال ۱۹۸۹ به نزدیکی نپتون رسید.].

اما ۱۲ سال واقعا برای یک ماموریت طولانی یک مورد استثنایی بود. او گفت که فضاپیمای وویجر با در نظر گرفتن ماموریت اولیه‌ای به مدت چهار تا پنج سال، ساخته شده بود. در آن زمان هیچ‌کس انتظار نداشت وویجر ۱ هنوز بعد از ۴۵ سال علم را به پیش ببرد - زمانی که برای نخستین بار قمر‌های مشتری و زحل را از فاصله نزدیک رصد می‌کرد. آن‌ها حتی نمی‌توانستند اکتشاف‌های اولیه این فضاپیما را پیش‌بینی کنند.

قمر‌های جدید

دکتر اسپیلکر گفت: «سوال بزرگ این بود که آن قمر‌ها چگونه بودند؟» قمر زمین، یکی از نمونه‌های خوبی بود که دانشمندان از یک قمر در منظومه شمسی سراغ داشتند، یک قمر طبیعی بدون هوا و بدون حیات با سطحی باستانی و پر از دهانه‌های برخوردی.

وویجر ۱ هنگامی که در سال ۱۹۷۹ به منظومه [قمرهای]مشتری (Jovian System) رسید، نشان داد که در برخی از قمر‌های مشتری مانند کالیستو و تا حدودی گانیمد نیز سطح آشنای دهانه‌دار و ضربه‌خورده‌ای که در ماه زمین مشاهده می‌شود، وجود داشته است، اما [مشاهده]تفاوت در برخی قمر‌های دیگر مانند سطح یخی و شیار‌های قمر اروپا (Europa) دانشمندان را غافلگیر کرد.

دکتر اسپیلکر گفت: «و بعد آیو (IO) بود. من فکر می‌کنم از برخی جهت‌ها آیو شاید یکی از نکات برجسته این ماموریت بود.»

آن‌گونه که دکتر اسپیلکر می‌گوید، این قمر عجیب مشتری به رنگ یک پیتزا بود و سطح جوان و بدون دهانه‌ای را از خود به نمایش گذاشت. دانشمندان در نهایت متوجه شدند این سطح به‌وضوح براثر فعالیت‌های آتشفشانی فعلی شکل گرفته است.

او گفت: «این موجب تغییر دیدگاه ما در خصوص قمر‌ها شد، به این معنی که آن‌ها الزاما نباید کهنه و یخ زده باشند.»

دانشمندان با کشف [قمر]اروپا در اطراف مشتری و انسلادوس در اطراف زحل دریافتند که «این قمر‌ها ممکن است دارای اقیانوس‌های جهانی پوشیده با آب مایع و با قابلیت زیست‌پذیری باشند و شاید اقیانوس‌های این سیارات همان جایی باشد که بتوانیم حیات را در آن پیدا کنیم.»

ازنظر شخصی، زمان بسیار هیجان‌انگیزی برای دکتر اسپیلکر و همکارانش بود و او هنوز انرژی و همراهی [خود و همکارانش را]را زمانی که تصاویر از وویجر ۱ به آرامی پخش می‌شدند و صفحات نمایش تلویزیون را به یکباره پر می‌کردند، به یاد می‌آورد.

او گفت: «ما یک جدول زمانی داشتیم که در واقع فهرستی از زمان بازگشت تصاویر بود. ما نمی‌خواستیم هیچ چیزی را از دست بدهیم. کیسه خوابمان را می‌آوردیم و ساعت زنگ‌دارمان را برای زمانی تنظیم می‌کردیم که می‌خواستیم بیدار شویم تا چند ساعت بخوابیم و بعد برای دیدن مجموعه دیگری از عکس‌های بسیار هیجان‌انگیز [ارسالی وویجر]بیدار می‌شدیم.»

پرتره خانواده [سیاره‌ها]

وویجر ۱ پس از بازدید از مشتری، زحل و به‌ویژه قمر تیتان زحل، در سال ۱۹۸۰ ماموریت علمی سیاره‌ای‌اش را به پایان رسانده بود. زمانی که وویجر ۱ راهی گشت‌زنی طولانی در اعماق فضا شد، وقت آن رسید که ماموریت گسترده این فضاپیما آغاز شود.

اما وویجر ۱ پیش از خروج از منظومه شمسی به عقب بازگشت و از فاصله‌ای بیش از ۴۰ برابر فاصله زمین تا خورشید از سیاراتی که پشت سر گذاشته بود، تصویری را که به یک «پرتره خانوادگی» بسیار معروف تبدیل شد ثبت کرد.

دکتر اسپیلکر گفت: «این عکس به خاطر روشی که آن را ایجاد کرده، واقعا خاص است. نور پراکنده‌ای در دوربین‌ها وجود دارد و به این ترتیب جوری به نظر می‌رسد انگار که تصویر زمین در پس یک پرتو خورشید ثبت شده است. موضوعی که باعث شد دانشمندان بعدی و شخصیت تلویزیونی کارل سیگن آن را «نقطه آبی کم‌رنگ» بنامد.

دکتر اسپیلکر افزود: «تمام آنچه به‌نام حیات می‌شناسیم، در این سیاره کوچک و ضعیف [و کم‌نور]است.»

این تصویر معروف در سال ۱۹۹۰ گرفته شد. تیم وویجر اندکی پس از آن، دوربین‌های فضاپیما را خاموش کرد - این فضاپیما بقیه عمرش را در یک پرواز کورکورانه سپری می‌کند، مانند موجودی که در اعماق غار سکونت دارد.

دکتر اسپیلکر گفت: «حتی اگر ما دوربین‌های کارآمدی هم داشتیم، واقعا در جایی که اکنون وویجر در آنجاست چیزی در فضا برای دیدن وجود ندارد.» به این ترتیب دوربین‌ها خاموش شدند، همان‌طور که در نهایت، گرم‌کننده‌ها و بقیه تجهیزات غیرضروری نیز خاموش شدند تا در انرژی صرفه‌جویی شود و برای مواردی که اهمیت داشتند [ذخیره شود]. «هر سال ما چهار وات انرژی کمتری داریم.»

امروزه وویجر ۱ همچون یک مغناطیس‌سنج که میدان‌های مغناطیسی را ثبت می‌کند، یک آشکارساز پرتو کیهانی برای اندازه‌گیری تابش از عالم دوردست و دو ابزار برای اندازه‌گیری ذرات باردار عملیاتی خود را حفظ کرده است.

این همان مجموعه متشکل از ابزار‌های باقیمانده بود که تیم وویجر ۱ برای تشخیص زمان رسیدن فضاپیما به مقصد مهم بعدی‌اش، یعنی عبور از خورمرز، باید از آن استفاده می‌کرد. خط فرضی که در آن اثرات خارجی جو خورشید به محیط میان ستاره‌ای می‌خورد، این درواقع مرز با فضای میان ستاره‌ای است.

دکتر اسپیلکر گفت: «معمای بزرگ در آن زمان این بود که ما می‌دانستیم خورمرز (هلیوپاز) در جایی وجود دارد، اما نمی‌دانستیم کجاست.» یکی از مواردی که می‌دانستیم اتفاق می‌افتد این است که تعداد پرتو‌های کیهانی افزایش می‌یابد، فراوانی پرتو‌های کیهانی – مدار خورمرز مانند سپری از منظومه شمسی محافظت می‌کند.»

به‌نظر می‌رسد که وویجر ۱ به‌جای اینکه به‌طور کامل از آن جدا شود، از داخل و خارج منظومه شمسی عبور می‌کند و این نشان می‌دهد که خورمرز بیشتر از آنکه یک خط مشخص باشد، یک مرز پویا و متحرک است که با تغییر در شار ذرات باردار، معروف به باد خورشیدی تغییر می‌کند. باد خورشیدی از جانب خورشید به وزش درمی‌آید.

با این حال وویجر ۱ در نهایت [از آن]عبور کرد و از خورمرز بازنگشت. تاریخ آن ۲۵ اوت ۲۰۱۲ بود — وویجر ۱ در فضای میان ستاره‌ای بود و دکتر اسپیلکر و دیگر دانشمندان وویجر در حال ارزیابی ذراتی بودند که [وویجر]در آنجا با آن روبرو می‌شد.

او گفت: «این ابری از مواد است که با یک انفجار ابرنواختری از یک ستاره دیگر تولید شده است، بنابراین ما به معنای واقعی در حال اندازه‌گیری چیز‌هایی از جنس ستاره هستیم.».

اما وویجر به‌عنوان دوردست‌ترین ابزاری که تا به حال به دست انسان ساخته شده است، همچنان به پیشرفت‌های جدیدش ادامه می‌دهد و شگفتی‌هایی را به دنبال دارد. آنچه دانشمندان انتظار داشتند در حین عبور فضاپیما از خورمرز اتفاق بیفتد این بود که فشارسنج وویجر ۱ باید به جای میدان مغناطیسی خورشید، میدان مغناطیسی ابر میان ستاره‌ای را اندازه‌گیری می‌کرد.

دکتر اسپیلکر گفت: «و در کمال ناباوری این اتفاق هنوز نیفتاده است. ۱۰ سال از عبور وویجر ۱ از خورمرز گذشته و میدان مغناطیسی هنوز در جهت ناحیه درون میدان گرانشی خورشیدی (Intersolar) نچرخیده است. چرا؟ نمی‌دانیم.»

البته یک راز چیز بدی هم نیست.

دکتر اسپیلکر گفت: «معما‌های جالب زیادی وجود دارد و این عالی است. دانشمندان از اینکه مشخص شود یک چیز مطابق انتظار آن‌ها نبوده و درواقع چیز جدید دیگری است، خوششان می‌آید. چون در ادامه باید بفهمید که آن چیز جدید چیست.»

قدردانی و انتخاب‌های دشوار

مسافتی که وویجر ۱ تا به حال طی کرده هنوز به‌قدری نزدیک است که نور در عرض یک روز زمینی به آن می‌رسد: تازه در سال ۲۰۲۶ یا ۲۰۲۷ زمانی خواهد رسید که وویجر ۱ به فاصله یک روز نوری از زمین می‌رسد، به‌عبارت‌دیگر، ۲۴ ساعت کامل طول می‌کشد تا نور - یا سیگنال رادیویی از ناسا - به فضاپیما برسد.

دکتر اسپیلکر گفت: «برای اینکه بتوانیم این موضوع را بهتر درک کنیم، نزدیک‌ترین ستاره چهار سال نوری با ما فاصله دارد. از این نظر، ما هنوز به خورشید خودمان خیلی نزدیکیم.»

وویجر ۱ ده‌ها هزار سال [به مسیرش]ادامه خواهد داد - هیچ چیزی برای متوقف کردن آن وجود ندارد – البته نه به‌عنوان یک فضاپیمای کاربردی، چون در سال‌های آینده از یک مقطع زمانی به بعد، منبع انرژی حرارتی هسته‌ای که وویجر ۱ را نزدیک به نیم‌قرن روشن نگه داشته است تا حدی از بین می‌رود و فضاپیما برای همیشه خاموش می‌شود.

دانشمندانی مانند دکتر اسپیلکر تا آن زمان، همچنان بر درستی عملکرد وویجر ۱ نظارت خواهند کرد و باید یکی پس از دیگری تصمیم بگیرند که برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی چه چیزی را خاموش کنند.

او گفت: «ما کار‌های آسان را قبلا انجام داده‌ایم و در نتیجه حالا زمان انتخاب‌های سخت است. ما امیدواریم راه‌حل‌های هوشمندانه دیگری را پیدا کنیم.»

اگرچه ممکن است دکتر اسپیلکر و همکارانش زمانی که وویجر ۱ واقعا از دست برود، برای آن غمگین باشند، اما آن‌ها در حال حاضر صرفا برای دنبال کردن این فضاپیمای دوردست، قدردان‌اند چرا که [این فضاپیما]دارد به جایی می‌رود که قبلا هیچ‌کس نرفته است و احتمالا به همین زودی هم به دنبالش نخواهد رفت.

او گفت: «در این مرحله هر لحظه سپری کردن با وویجر ۱ غنیمت است.»