نیمه تاریک ماه می‌تواند از تلسکوپ فضایی جیمز وب هم اطلاعات بیش‌تری به ما بدهد

دانشمندان معتقدند که استقرار تلسکوپ رادیویی در نیمه تاریک ماه می‌تواند یافته‌هایی حتی عمیق‌تر از تلسکوپ جیمز وب را در اختیار آنها قرار دهد.

با نزدیک شدن به تاریخ پرتاب فضاپیمای آرتمیس 1 ناسا به ماه، وب‌سایت Space.com به آنچه در مورد این قمر می‌دانیم و هم‌چنین دلایل اهمیت آن پرداخته است. در ادامه با گزارش ویژه هفتگی این پایگاه نجوم در مورد نیمه تاریک ماه همراه ما باشید.

پتانسیل علمی ماموریت‌های آتی ماه، می‌تواند اطلاعاتی بسیار فراتر از این قمر را در اختیار محققان قرار دهد. دانشمندان امیدوارند که با استفاده از تلسکوپ رادیویی در نیمه تاریک ماه، بتوانند اطلاعاتی وسیع و حتی عمیق‌تر از تلسکوپ فضایی جیمز وب را به‌دست آورند.

استیو کان، فیزیک‌دان دانشگاه استنفورد کالیفرنیا، در گفتگو با Space.com گفت:

استدلال ما برای قرارگیری تلسکوپ رادیویی در نیمه تاریک ماه، مشاهده فرکانس‌های رادیویی پایین‌تر است که با هر روشی جز این، به شدت توسط ارسال‌های رادیویی انسان‌های روی زمین، آلوده می‌شوند.

کان اخیرا رهبری یکی از پنل‌های بررسی دهه اخیر نجوم و اخترفیزیک را برعهده داشته که بر مشاهدات الکترومغناطیسی از فضا متمرکز بود. در خلال این رویداد، پیشنهادی برای ارسال یک تلسکوپ قمری به نام FARSIDE، به رهبری جک برنز از دانشگاه کلرادو، در قالب یک ماموریت در کلاس کاوشگر با هزینه 1 تا 2 میلیارد دلاری مطرح شد. برنز از دهه 80 میلادی بر روی طرح این تلسکوپ رادیویی بر روی ماه کار کرده بود، اما در نهایت FARSIDE توسط انجمن مذکور انتخاب نشد.

با این حال، اکنون یک مفهوم کاملا جدید به نام «تلسکوپ رادیویی دهانه ماه» در حال ارزیابی است که توسط ساپتارشی باندیوپادیای از آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا در کالیفرنیا رهبری می‌شود.

او که یک فناور رباتیک است در گفتگو با Space.com گفت:

ما می‌خواهیم یک تلسکوپ رادیویی با قطر 350 متر را برای قرارگیری در دهانه‌ای به عرض 1.3 کیلومتر در نیمه تاریک ماه بسازیم.

در طرح اولیه، ساخت یک تلسکوپ بزرگ‌تر به اندازه 1 کیلومتر مطرح بود، اما این مقیاس، به دلیل مجموع جرمی که باید از زمین پرتاب می‌شد، غیرممکن بود.

باندیوپادیای در ادامه گفت:

خوشبختانه با نگاهی علمی، دریافتیم که قطر 350 متری برای به‌دست آوردن اطلاعات مورد نیاز کافی است.

اهداف استقرار تلسکوپ رادیویی در نیمه تاریک ماه

هدف از استقرار این تلسکوپ، دریافت اطلاعات از دورانی دور است که به عنوان عصر یونیزاسیون مجدد شناخته می‌شود. اندکی پس از انفجار بزرگ، غیر از مه وسیعی از هیدروژن خنثی، هیچ ستاره و کهکشانی وجود نداشت. این دوره به عنوان «عصر تاریک کیهانی» نام‌گذاری شده است. در نهایت هیدروژن شروع به ادغام کرد و از این طریق، ستاره‌ها و کهکشان‌ها تشکیل شدند و جهان روشن شد و هیدروژن خنثی را یونیزه کرد. دانشمندان امیدوارند تا بتوانند از طریق تلسکوپ رادیویی دهانه قمری، این دوره اولیه را مشاهده کنند.

به طور معمول، هیدروژن خنثی امواج رادیویی را با طول موج 8.3 اینچ (21 سانتی‌متر) ساطع می‌کند، اما انبساط کیهانی، طول موج امواج رادیویی ساطع شده توسط هیدروژن طی قرون تاریکی را تا طول موج‌های بسیار طولانی ده ها متری افزایش داده است.

تشخیص این نور با طول موج بلند روی زمین دشوار است، تا حدی به این دلیل که یونوسفر (قلمرو فوقانی جو ما) می‌تواند نور این طول موج‌ها را به فضا منعکس کند. بخش دیگر نیز به علت تداخل رادیویی زمینی بوده که می‌تواند آن‌را پنهان کند. اکنون ماموریت در حال انجام، ساخت یک تلسکوپ رادیویی غول‌پیکر برای استقرار در نیمه تاریک ماه است. در این بخش هیچ یونوسفری وجود ندارد و خود ماه می‌تواند به عنوان محافظی در برابر تداخل زمین عمل کند.

باندیوپادیای در ادامه افزود:

بررسی اخیر انجمن اخترفیزیک به لزوم درک دوران مرموز گذشته تاکید داشته و برای انجام این کار، تعیین یک واحد اندازه‌گیری جهانی مورد نیاز است.

برنامه باندیوپادیای، ارسال یک فضاپیما به دهانه‌ای مناسب در نیمه تاریک ماه است تا پس از فرود، چندین کابل را به لبه دهانه شلیک کند، جایی که لنگرها به طور ایمن به سنگ‌های قمری نفوذ کنند. سپس کابل‌ها محکم کشیده می‌شوند و چارچوبی برای نگه‌داشتن بشقاب مشبک رادیویی ایجاد خواهند کرد. یک آنتن تغذیه نیز در بالای بشقاب مستقر می‌شود و یک فضاپیما در بالای صفحه، ابتدا یک سیگنال فانوس دریایی را برای کمک به کالیبره کردن تلسکوپ ارائه می‌دهد و سپس به عنوان رله‌ای برای داده‌ها و دستورات عمل می‌کند؛ زیرا زمین از نیمه تاریک ماه دیده نمی‌شود و پنهان است.

دهانه شرودینگر

تلسکوپ رادیویی دهانه ماه در حال حاضر در مرحله دوم برنامه توسعه مفاهیم پیشرفته نوآورانه ناسا (NIAC) قرار دارد و بودجه‌ای پانصد هزار دلاری را برای به بلوغ رساندن تکنولوژی لازم آن دریافت کرده است. با این وجود، بودجه مذکور با هزینه چند میلیارد دلاری که برای موفقیت ماموریت تلسکوپ لازم است، فاصله زیادی دارد. به دلیل قیمت بالای این تلسکوپ، ساخت آن به حمایتی همه‌جانبه از سوی جامعه علمی نیاز دارد تا در بررسی دوره ده‌ساله بعدی بتواند رای اخترفیزیک‌دانان را به‌دست آورد.

باندیوپادیای گفت:

ماموریت فعلی ما، دلیل محکمی برای چرایی انجام آن است. بنابراین امیدواریم وقتی بررسی ده‌ساله بعدی انجام می‌شود، برای به دست آوردن رای اعضا، تلاش و زمان کافی را صرف این پروژه کرده باشیم.

با این حال، همان مسائلی که در عدم موفقیت پروژه FARSIDE نقش داشتند، می‌توانند علیه تلسکوپ رادیویی دهانه قمری نیز سهیم باشند.

اسیتو کان اضافه کرد:

با توجه به عملکرد محدود، اولویت‌بندی آن و کسب رتبه اول در نظرسنجی دهه بعدی دشوار خواهد بود.

با این حال، کان از احتمال وجود گزینه دیگری که با اهداف ناسا برای انجام اکتشاف بیش‌تر در ماه همخوانی دارد نیز پرده برداشت. او افزود:

دلایلی برنامه‌ریزی شده وجود دارند که بخواهیم پروازهایی مکرر به ماه انجام دهیم، بنابراین امیدوارم تلاش کنیم و روی آن سرمایه‌گذاری انجام شود.

این رویکرد در برنامه خدمات باربری تجاری ماه (CLSP) نیز قابل رویت بوده که از طریق آن، ظرف سه سال آینده بیش از 50 محموله کوچک علمی توسط پیمکاران خصوصی به ماه ارسال خواهد شد. سه مورد از این محموله‌ها در سال 2025 بر روی فرودگر ماه، از ماساچوست به دهانه شرودینگر با عرض 312 کیلومتر منتقل می‌شوند که یک گودال برخوردی در نیمه تاریک ماه، نزدیک به قطب جنوبی این قمر است.

دبرا نیدهام، دانشمند سیاره‌شناسی مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا در هانتسویل آلاباما، در گفتگو با Space.com گفت:

از منظر علمی، نیمه تاریک ماه یکی از مکان‌های اصلی است که می‌خواهیم اطلاعات زیادی از آن به‌دست آوریم.

شرودینگر، دومین دهانه برخوردی جدید سطح ماه محسوب می‌شود. هدف از ارسال سه محموله شامل مجموعه آزمایش لرزه‌ای Farside (FSS)، مجموعه تعیین دما و مواد داخلی قمری (LITMS) و آزمایش الکترومغناطیسی سطح ماه (LuSEE)، تشخیص رابطه میان شکل‌گیری، اندازه دهانه و هم‌چنین ساختار داخلی ماه است.

موشک آرتمیس 1

نیدهام افزود:

برخوردی که باعث ایجاد دهانه شرودینگر شد، آنقدر بزرگ بود که تصور می‌کنیم از پوسته بالایی ماه، تا انتها و به گوشته نفوذ کرده است. کاوش در این موضوع باعث کمک به درک شیمی ماه و مواد تشکیل دهنده درونی و بیرونی این قمر می‌شود و به ما کمک می‌کند تا بفهمیم که چگونه ماه شکل گرفته و چگونه به مرور، از حرارت روزهای اولیه آن، که از لحاظ آتش‌فشانی فعال و بسیار پویاتر بود، کاسته شده است.

برای مثال، لرزه‌سنج‌ها به مهتاب‌های ناشی از برخورد شهاب سنگ یا فشار وارده به ماه که در اثر جزر و مدهای گرانشی از زمین ایجاد می‌شود، گوش می‌دهند. بنابراین در صورت ایجاد لرزه‌های درون ماه، سیگنالی که FSS تشخیص می‌دهد، می‌تواند ساختار، ترکیب و چگالی درون ماه را برای دانشمندان تعیین کند. در همین حال، آزمایش LITMS مجهز به یک کاوشگر جریان گرما است که با آن می‌تواند دمای داخلی ماه را برای دریافت جزئیات بیش‌تر از درون این قمر اندازه‌گیری کرد.

نیدهام اضافه کرد:

اندازه‌گیری‌های کاوشگر حرارتی در طول ماموریت آپولو به یک منطقه داغ ناشناس از ماه محدود شده بود. به دلیل وجود یک هنجار شیمیایی در سمت نزدیک به زمین که باعث ایجاد گرما می‌شود، LITMS برای اولین بار قرار است که اندازه‌گیری‌هایی در خارج از این ناحیه انجام دهد.

و اما آزمایش نهایی که LuSEE نام دارد، گرد و غبار موجود در اگزوسفر ماه را مورد مطالعه قرار خواهد داد. این لایه نازک که از گاز و غبار تشکیل شده، به سطح می‌چسبد و در اثر برخورد شهاب‌سنگ‌ها و نیروهای الکترواستاتیکی از زمین پراکنده می‌شود.

این سه آزمایش کوچک رباتیک می‌توانند راه را برای کاوش هر چه بیش‌تر در نیمه تاریک ماه هموار کنند. این اکتشاف دنباله‌روی پروژه یوتو 2 چین خواهد بود که به عنوان اولین فضاپیما طی تاریخ 3 ژانویه 2019 در دهانه‌ای به نام «فون کارمان»، در نیمه تاریک ماه فرود آمد. گفتنی است که ماموریت آرتمیس 1 ناسا برای سفر به ماه، روز دوشنبه طی یک پنجره دو ساعته در ساعت 8:33 صبح به وقت شرق، آغاز خواهد شد.