وسوسه‌انگیز‌ترین مکان‌ها برای انجام اکتشافات فضایی کجاست؟

قمر مشتری یکی از وسوسه‌انگیز‌ترین مکان‌ها برای انجام اکتشافات فضایی است. به همین دلیل دانشمندان مشغول طراحی مأموریتی هستند تا راز‌های نهفته‌ی این جهان یخ‌زده‌ی را برملا کنند.

فضاپیمای کلیپر (Europa Clipper) در سال۲۰۲۳ به فضا پرتاب خواهد شد و سفر طولانی خود به سامانه مداری مشتری را آغاز خواهد کرد تا پس از نزدیک به ۴۰بار عبور نزدیک، به قمر یخ‌زده‌ی مرموز آن برسد. زمانی که فضاپیما به مقصد خود برسد، شروع به جمع‌آوری اطلاعات حیاتی در مورد ویژگی‌های زمین‌شناختی، ترکیبات شیمیایی و اقیانوس‌های پنهان آن خواهد کرد. اما قبل از اینکه دانشمندان شروع به ساخت فضاپیما کنند، باید به چند موضوع نهایی رسیدگی کنند.

روبرت پاپالاردو (Robert Pappalardo)، دانشمند سیاره شناس ناسا (NASA) در آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) و مسئول علمی این مأموریت می‌گوید: «ما به‌خوبی اروپا را نمی‌شناسیم. راز‌های اساسی وجود دارد که ما باید آن‌ها را بفهمیم. فضاپیمای کلیپر موارد زیادی به ما در مورد نحوه‌ی کار قمر‌های یخ‌زده خواهد آموخت. قمر‌های یخ‌زده احتمالاً رایج‌ترین زیست‌گاه‌های قابل سکونت در کیهان هستند، بنابراین این مأموریت برای ما هیجان‌انگیز است.»

در سطح این قمر یخ‌زده‌ی مشتری ممکن است حیاتی وجود نداشته باشد. درواقع ما شاید بتوانیم حیات را در داخل اقیانوس‌های پنهان اروپا پیدا کنیم، جایی که اثر گرانشی سیارات مجاور باعث می‌شود آب در حالت مایع باقی بماند. تمامی حیاتی که ما می‌شناسیم به آب نیاز دارد. علاوه بر این، فعالیت‌های زمین‌شناختی در کف دریا می‌تواند مواد شیمیایی لازم برای تغذیه‌ی میکروارگانیسم‌ها را فراهم کند. از طرف دیگر یخ موجود در سطح اقیانوس‌ها مانع رسیدن تشعشعات خطرناک به داخل آب می‌شود، تشعشعاتی که سطح اروپا را به‌صورت مستمر بمباران می‌کند؛ بنابراین بااینکه موارد زیادی وجود دارد که باید در مورد اروپا بدانیم، درک قابلیت سکونت، یا فقدان آن، یکی از اهداف اصلی مأموریت است.

پاپالاردو در این مورد می‌گوید: «مردم به این موضوع اهمیت می‌دهند، مردم می‌خواهند در مورد این دنیای عجیب که ممکن است بستر حیات فرازمینی باشد بیشتر بدانند. یکی از دلایل مهم ما برای انجام مأموریت همین است.»

فضاپیما حامل۹ سری دستگاه خواهد بود تا پرده از راز‌های اروپا بردارد و مهم‌تر از همه به ارزیابی میزان قابل سکونت آن بپردازد. کلیپر هنگام بازدید خود از اروپا به ۲۵کیلومتری سطح آن خواهد رسید. همین فاصله برای دانشمندان کافی است تا به اهداف علمی خود از این مأموریت دست یابند. کریستین ریچی (Christina Richey)، یکی از دانشمندان مأموریت می‌گوید: «ما تصاویر شگفت‌انگیزی دریافت خواهیم کرد.»

پوسته‌ی یخی اروپا نیز راز‌های زیادی دارد، یکی از آن‌ها میزان ضخامت یخ است. مهم‌ترین ویژگی سطحی اروپا رگه‌ها هستند. دانشمندان مطمئن نیستند که این رگه‌ها چگونه به وجود آمده‌اند. شکاف‌های موجود در پوسته‌ی یخ می‌تواند باعث فوران آب دریا به فضای بیرون شود، چیزی که در قمر یخ‌زده‌ی معروف زحل یعنی انسلادوس نیز مشاهده می‌شود.

همچنین به نظر می‌رسد یک فرایند باعث جابه‌جایی پوسته‌های یخی در سطح اروپا می‌شود؛ اما آن فرآیندی که باعث این جابه‌جایی می‌شود هنوز به‌صورت یک راز باقی‌مانده است. دیوید سنسک (David Senske)، دستیار پاپالاردو در این مأموریت می‌گوید: «از دیدگاه زمین‌شناختی چیز‌های زیادی است که ما در مورد اروپا نمی‌دانیم و فقط می‌توانیم حدس‌هایی بزنیم.»

برای بررسی این رازها، مدیران این مأموریت، فضاپیما و دستگاه‌های آن را بر اساس تاکتیک‌های توسعه داده‌شده در مأموریت‌های قبلی خواهند ساخت. همانند فضاپیمای جونو، کلیپر نیز به انرژی خورشیدی برای فعالیت در سامانه مداری سرد مشتری وابسته خواهد بود و همانند فضاپیمای کاسینی، کلیپر نیز می‌تواند در درون‌ابرها پرواز کند.

اما این مأموریت چالش‌های جدیدی را نیز دارد، چالش‌هایی مانند انتخاب مسیری که فضاپیما باید در اطراف مشتری پرواز کند. این مرحله از مأموریت برنامه‌ریزی مسیر پروازی نام دارد، چیزی که سنسک آن را به شوخی جادوی سیاه نامیده است. باید گفت: «فضاپیما مستقیماً به دور اروپا گردش نخواهد کرد، چون در این صورت در معرض میزان زیادی از تشعشعات قرار خواهد گرفت. اما این محدودیت مزایایی را نیز به همراه دارد. برای مثال دانشمندان می‌توانند به دیگر قمر‌های مشتری نیز نگاهی بی اندازند. ریچی می‌گوید در زمان مأموریت، قمر آیو نیز آنجا خواهد بود. پس چرا نباید به آن نگاهی بیندازیم؟»

برنامه‌ریزی مسیر پروازی شامل محاسبات ریاضی پیچیده‌ای است و تصمیم نهایی در مورد مسیر پروازی به این بستگی دارد که دانشمندان در حین عبور فضاپیما از فراز اروپا دقیقاً به دنبال چه چیز خواهند بود. به همین دلیل است که گروه طراحی کننده‌ی مسیر پروازی گزینه‌های مختلفی را پیش روی گروه‌هایی که روی دستگاه‌های مختلف فضاپیما کار می‌کنند، قرار می‌دهند تا آن‌ها بهترین گزینه را برای اهداف علمی خود تعیین کنند تا درنهایت یک ارزیابی کلی از کارآمدترین مسیر به دست آید.

اما طراحی مسیر پروازی فضاپیما در سامانه مداری مشتری جدا از مسیر پرواز آن از زمین به مشتری است. این مورد آخر به انتخاب ناسا در مورد وسیله‌ی پروازی مأموریت بستگی دارد. فضاپیمای کلیپر یا سوار بر سامانه پرواز فضایی خود ناسا خواهد شد تا سفر سه‌ساله‌ی خود به مشتری را شروع کند یا اینکه با سامانه فالکون هوی شرکت اسپیس ایکس (SpaceX) در مدت‌زمان طولانی‌تر یعنی ۵سال به مقصد خود خواهد رسید.

درحالی‌که ناسا هنوز در مورد وسیله‌ی پرواز تصمیمی نگرفته است، اعضای گروه روی چالش‌های پیش روی خود تمرکز کرده‌اند. آن‌ها باید به بررسی تک‌تک تجهیزات فضاپیما و نحوه‌ی تعامل و هماهنگی آن‌ها بپردازند. پس از پرداختن به این موضوع، مأموریت وارد مرحله‌ای که طراحان آن را فاز  سی (C). می‌نامند، خواهد شد. در این فاز بودجه‌ی مأموریت تعیین می‌شود و ساخت فضاپیمای واقعی شروع می‌شود. ریچی می‌گوید: «اینجاست که بازی شروع می‌شود.»

دراین‌میان یکی از خطرات اصلی تهدید‌کننده‌ی مأموریت این است که ساخت یکی از قسمت‌های فضاپیما بیشتر از دیگر قسمت‌ها پیشرفت کند و درنتیجه مهندسان در کنار هم قرار دادن قطعات به مشکل بربخورند. ریچی در این مورد می‌گوید: «برای هر تیمی این موضوع نگران‌کننده است، اما من فکر می‌کنم گروه ما به‌خوبی از عهده‌ی کار در خواهد آمد و همه‌ی ما مشتاقیم ساخت فضاپیما را شروع کنیم. این کار درواقع مانند نسخه‌ی پیچیده‌تر بازی خانه‌سازی است. مانند بازی ما باید مطمئن شویم که ساخت یک قسمت از فضاپیما از قسمت‌های دیگر خیلی جلو نزند.»

پاپالاردو، کسی که از همان روز‌های آغازین درگیر این مأموریت بود، به یاد می‌آورد که چگونه برای جلب حمایت از پروژه در راهرو‌های ناسا در حال تقلا بود. برای پپالاردو تمامی این جریان مانند یک تندباد است. او می‌گوید: «واقعاً شگفت‌انگیز است که کار‌ها این‌طور سریع پیش می‌رود. ما باید سریع کارکنیم تا فضاپیما را به پرتاب که زودترین تاریخ آن سال۲۰۲۳ خواهد بود برسانیم. گاهی وقت‌ها می‌ایستم و به این رود خروشان و سریع نگاه می‌کنم، رودی که ما را سریع به جلو می‌برد. ما کار‌های زیادی داریم که انجام دهیم.»