مریم فخیمی: در سال 2021، ماهواره‌ای در اندازه یک جعبه کوچک، تلسکوپی را به مدار زمین منتقل خواهد کرد تا ماموریتی غیرمتعارف انجام دهد. وظیفه این تلسکوپ نظارت بر زبانه‌ها و لک‌های ستارگان کوچک است تا محققان بتوانند محیط سکونت‌پذیرسیارات اطراف آنها را بررسی کنند.
این ماهواره با نام SPARCS (Star-Planet Activity Research CubeSat) تلسکوپ فضایی جدید ناسا است. طراحی فضاپیما، یکپارچه‌سازی و بررسی نتایج علمی، توسط دانشکده اکتشافات زمین و فضا در دانشگاه ایالتی آریزونا هدایت می‌شود.
Evgenya Shkolnik محقق اصلی مأموریت SPARCS می‌گوید: “اسپارکس مأموریتی به مرزهای اخترفیزیک و اخترزیست‌شناسی است. ما قصد داریم محیط سکونت‌پذیر و انرژی بالا در اطراف ستارگانی که کوتولههای نوع M نامیده می‌شوند را مطالعه کنیم.”
وی در 20 دی، خبر این ماموریت را در 231مین نشست انجمن نجوم آمریکا، در واشنگتن اعلام کرد.
ستاره‌هایی که اسپارکس روی آن تمرکز خواهد کرد کوچکتر، تاریکتر و سردتر از خورشید هستند. با اندازه و دمای نصف خورشید، درخشندگی این ستارگان یک درصد روشنایی خورشید است.
انتخاب ستاره هدف برای اسپارکس ممکن است غیرمنطقی به نظر رسد. اگر ستاره‌شناسان به دنبال سیارات فراخورشیدی در محیط‌های سکونت‌پذیرند چرا ستاره‌هایی که با خورشید متفاوت هستند را انتخاب می‌کنند؟ پاسخ درتعداد ستارگان نهفته است.
کوتولههای نوع “ام ” بسیار متداول هستند. سه چهارم کهکشان راه‌شیری شامل این نوع از ستارگان است.
ستاره‌شناسان کشف کرده‌اند که اساسا هر ستاره کوتوله دارای حداقل یک سیاره است که به دور آن گردش می‌کند، و حدودا یکی ستاره از هر چهار ستاره کوتوله، دارای سیاره‌ای سنگی واقع در منطقه قابل سکونت ستاره است. این منطقه به طور بالقوه برای حیات – آنطور که ما می‌شناسیم- مناسب است، بطوری که در آن، دمای هوا خیلی زیاد گرم یا سرد نیست و آب مایع روی سطح سیاره می‌تواند ایجاد شود.
از آنجا که کوتولههای نوع M بسیار زیادند، اخترشناسان تخمین می‌زنند کهکشان ما به تنهایی شامل تقریبا 40 میلیارد کوتوله نوع ام با سیارات سنگی قابل سکونت است. بنابراین بیشتر سیارات واقع در ناحیه سکونت‌پذیر درکهکشان ما، در مدار کوتولههای M گردش می‌کنند. نزدیک ترین فراخورشیدی، پروکسیما–بی است که تنها 4.2 سال نوری از زمین فاصله دارد و به گرد ستاره کوتوله پروکسیما قنطورس در حال گردش است.
بنابراین اخترشناسان جستجو و اکتشاف در پیرامون فراخورشیدی‌هایی که در ناحیه سکونت‌پذیر ستارگان دیگر قرار دارند آغاز کردند، کوتولههای ام مجموعه بزرگی برای این جستجو هستند.
دریافت پالس ستارگان فعال
با توجه به گفته‌های Shkolnik ، بااینکه ستاره‌های کوتوله نوع ام کوچک و سرد هستند، فعال تر از خورشیدند و با فوران‌ها و دیگرانفجارها، تابش قدرتمندی را در فضای اطراف منتشر می‌کنند. اما هیچکس دقیقا نمی‌داند که این ستاره‌های کوچک چگونه فعالیت می‌کنند. تلسکوپ فضایی اسپارکس در طول ماموریت خود به مدت چندین هفته ستاره‌های هدف را رصد خواهد کرد با امید به اینکه ابهامات درباره کوتولههای نوع ام را رفع کند.
ماهواره اسپارکس شامل یک تلسکوپ با قطر 9 سانتیمتر یا 3.6 اینچ و یک دوربین با دو حسگر حساس به نور ماوراءبنفش است که توسط آزمایشگاه پیشرانۀ جت ناسا طراحی شده است. هر دو تلسکوپ و دوربین برای رصد با استفاده از نور ماوراء بنفش بهینه‌سازی شده است.اشعه ماورابنفش به شدت بر اتمسفر و توانایی سیارات برای حمایت از شکل‌گیری حیات در سطح آن تاثیر می‌گذارد.
Shkolnik می‌گوید: «درصدگران در زمین کوتولههای ام را معمولا در نور مرئی رصد می‌کنند. اما قویترین فوران‌های این ستاره‌ها عمدتا درطول موج فرابنفش است که اتمسفر زمین مانع از عبور این امواج است.»
اگر چه تلسکوپ فضایی هابل می‌تواند ستاره‌ها را در طول موج‌های ماورای بنفش مشاهده کند، اما چندان برای رصد کوتوله های M اختصاص داده نمی‌شود.
به گفته Shkolnik ، هابل در مدت کوتاهی، جزئیات زیادی از تعداد کمی ستاره در اختیار ما قرارمی‌دهد، اما برای درک فعالیت ستارگان لازم است به مدت طولانی‌تر تعداد زیادی از آنها را رصد کنیم.
رصد طولانی مدت کوتوله‌ها اجازه می‌دهد تا ستاره‌شناسان چگونگی تاثیرفعالیت این ستاره‌ها روی سیاراتی که در مدارکوتوله قرار دارند را مطالعه کنند.
Shkolnik گفت: “نه تنها کوتولههای M فعال تر از خورشید هستند بلکه از آن پیرتر نیز هستند. این کوتوله‌ها مدت بسیار طولانی است که فعالند. زمانی که 10 میلیون سال سن داشتند، فعالیت خورشید خیلی کمتر بود؛ اما کوتولههای ام به مدت 300 تا 600 میلیون سال فعال باقی می‌مانند، و برخی از کوچکترین ستارگان M، بطورپیوسته فعالند.”
بخش‌های ماهواره
این ماهواره شامل سه بخش اصلی تلسکوپ، دوربین و نرم افزار عملیاتی و علمی است. اخترشناسان دانشکده اکتشافات زمین و فضا، علاوه برمهندسان نرم‌افزار و سیستم، بر توسعه تلسکوپ و دوربین و چگونگی یکپارچه سازی آن نظارت خواهند داشت.
تلسکوپ از یک سامانه آینه‌ای با پوشش بهینه برای نور ماوراء بنفش استفاده می‌کند. فضاپیما با استفاده از دوربین می‌تواند تغییرات بسیار کوچکی در روشنایی ستاره‌های کوتوله ام را اندازه گیری کند. این دوربین پیش از اینکه بخش‌های مختلف ماهواره را به هم متصل کنند، آزمایش و کالیبره خواهد شد.
به گفته یکی از پژوهشگران، ارتباطات رادیویی با SPARCS محدود خواهد بود، بنابراین پردازش داده‌ها توسط رایانه مرکزی انجام خواهد گرفت.
به گفته Shkolnik، بخش مهمی از برنامه ماموریت این است که دانشجویان در این پروژه همکاری کنند. این امر به آنها فرصت می‌دهد تا آموزش‌های عملی را پشت سرنهاده برای تبدیل شدن به مهندسین، دانشمندان و رهبران مأموریت‌های آینده آماده شوند. این دانشجویان از آغاز تا پایان، از محل آزمایشگاه تا سکوی پرتاب به مدت چند سال با این پروژه همکاری خواهند داشت.
جعبه‌ای کوچک، دانشی عمیق
در ماموریت SPARCS، دانشمندان دانشگاه واشنگتن، دانشگاه آریزونا، رصدخانه لوول، بنیاد تحقیقات جنوب‌غربی و آزمایشگاه پیشرانۀ جت ناسا با دانشگاه ایالتی آریزونا همکاری خواهند داشت.
به گفتهShkolnik ، ماموریت SPARCS نشان می‌دهد چگونه با تکنولوژی مناسب، یک تلسکوپ فضایی کوچک می تواند به سوالات علمی بزرگی پاسخ دهد.
سوالاتی از قبیل: چقدر احتمال دارد که ما انسان‌ها در جهان تنها باشیم؟ برای یافتن سیارات سکونت‌پذیر کجا را باید جستجو کنیم؟ آیا می‌توانیم به درک جدید و پربارتری از آنچه که یک فراخورشیدی را قابل سکونت می‌کند دست یابیم