ماموریت جدید ناسا برای بررسی «هاله» نامرئی زمین و بهبود پیشبینی وضعیت فضا
ناسا ماموریت جدیدی با نام «کاراترز» را برای مطالعه اگزوسفر، بیرونیترین لایه جو زمین، آغاز کرده است. این ماموریت با تمرکز بر تصویربرداری فرابنفش، رفتار اگزوسفر و درخشش ضعیف ژئوکورونا را بررسی میکند و نتایج آن در پیشبینی وضعیت آبوهوای فضایی، حفاظت از فضانوردان و مطالعات سیارههای قابل سکونت کاربرد خواهد داشت.
ماموریت کاراترز (Carruthers) با هدف بررسی دقیق واکنش اگزوسفر به فعالیتهای خورشیدی، بهویژه طوفانهای خورشیدی، طراحی شده است. این لایه نازک و گسترده، مرز نهایی جو زمین با فضای میانسیارهای را تشکیل میدهد و نقش مهمی در تعامل زمین با محیط فضایی پیرامون دارد.
این ماموریت با همکاری ناسا و چند نهاد علمی دیگر، از مرکز فضایی کندی (Kennedy Space Center) در ایالت فلوریدا و با استفاده از ماهوارهبر فالکون ۹ (Falcon 9) متعلق به شرکت آمریکایی اسپیسایکس به فضا پرتاب شد.
هدف اصلی این ماموریت، تصویربرداری از اگزوسفر و ثبت تغییرات آن در اثر فعالیت خورشیدی است. این دادهها به پژوهشگران کمک میکند رفتار گازهای سبک، بهویژه هیدروژن، و روند فرار آنها از گرانش زمین را بهتر درک کنند.
در اوایل دهه ۱۹۷۰، شواهد مستقیمی از میزان گسترش جو زمین به سمت فضا وجود نداشت. بیشترین عدم قطعیت مربوط به اگزوسفر بود؛ لایهای که حدود ۴۸۰ کیلومتر بالاتر از سطح زمین آغاز میشود و عمدتا از اتمهای هیدروژن تشکیل شده است.
این لایه تنها از طریق تابش بسیار ضعیف فرابنفش که «ژئوکورونا» (Geocorona) نام دارد، قابل شناسایی است. ژئوکورونا بهصورت هالهای کمنور پیرامون زمین دیده میشود و اطلاعات ارزشمندی درباره برهمکنش جو و فضا در اختیار دانشمندان قرار میدهد.
برای مشاهده مستقیم این پدیده، جورج کاراترز (George Carruthers) پژوهشگر آمریکایی، دوربینهای فرابنفش ویژهای را طراحی کرد که پایه علمی ماموریت کنونی بر همان فناوری استوار است.
لارا والدروپ (Laura Waldrop)، پژوهشگر اصلی ماموریت کاراترز از دانشگاه آمریکایی ایلینوی (University of Illinois)، اعلام میکند: «دوربین در آن زمان بهاندازه کافی از ماه دور نبود تا بتواند کل میدان دید ژئوکورونا را ثبت کند.»
وی اضافه میکند: «این شگفتآور است که یک ابر بسیار رقیق از هیدروژن میتواند تا این فاصله از سطح زمین گسترش یابد.» بر اساس دادههای جدید، پژوهشگران اکنون معتقدند اگزوسفر زمین حداقل تا نیمه مسیر زمین تا ماه امتداد دارد.
دانشمندان بر این باورند که بررسی واکنش اگزوسفر به فعالیتهای خورشیدی، نقش کلیدی در بهبود پیشبینی وضعیت آبوهوای فضایی دارد. این موضوع به کاهش خطرات برای فضاپیماها، ماهوارهها و فضانوردان، بهویژه در ماموریتهای برنامه «آرتمیس» (Artemis) به ماه و ماموریتهای آینده به مریخ، کمک میکند.
اگزوسفر همچنین در فرایند از دست رفتن تدریجی هیدروژن نقش دارد؛ عنصری که برای تشکیل آب ضروری است. مطالعه این فرایند میتواند توضیح دهد چرا زمین توانسته منابع آبی خود را حفظ کند، در حالی که برخی سیارههای دیگر چنین قابلیتی نداشتهاند.
این موضوع برای پژوهشهای مربوط به سیارههای فراخورشیدی نیز اهمیت دارد و میتواند نشانههایی از شرایط لازم برای سکونتپذیری سیارههای خارج از منظومه شمسی ارائه دهد.
الکس گلوسر (Alex Glocer)، دانشمند ماموریت کاراترز در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا (Goddard Space Flight Center)، میگوید: «این نخستین ماموریت است که بهطور کامل بر مشاهده اگزوسفر تمرکز دارد و برای اولین بار چنین اندازهگیریهایی انجام میشود.»
فضاپیمای کاراترز با جرم تقریبی ۲۴۰ کیلوگرم و ابعادی در حد یک کاناپه کوچک، بههمراه فضاپیمای IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe) و ماهواره SWFO-L1 (Space Weather Follow-On L1) پرتاب شده است.
این سه ماموریت پس از پرتاب، وارد یک مرحله انتقال چهارماهه بهسوی نقطه لاگرانژ ۱ (Lagrange Point L1) میشوند. این نقطه در فاصله حدود ۱٫۶ میلیون کیلومتری از زمین و در راستای خورشید قرار دارد.
پس از یک ماه بررسی اولیه شرایط علمی، فاز علمی اصلی ماموریت کاراترز در مارس۲۰۲۶ آغاز میشود و به مدت دو سال ادامه خواهد داشت. در این مدت، فضاپیما از فاصلهای حدود چهار برابر فاصله زمین تا ماه، با استفاده از دو دوربین فرابنفش با میدان دید محدود و گسترده، حرکت اتمهای هیدروژن در اگزوسفر و روند خروج آنها به فضای میانسیارهای را بهطور دقیق پایش خواهد کرد.