ارتباط نزديك از نوع وويجر-۱

در هفته گذشته پس از مدت ها مجادله مبنى بر مكان يابى دقيق ماهواره وويجر۱ دانشمندان تيم هدايتگر وويجر به اين نتيجه رسيدند كه وويجر ۱ در ناحيه "شوك نهايى" در  آخرين نقطه سامانه خورشيدى قرار دارد كه حدود ۱۴ ميليارد كيلومتر از خورشيد فاصله دارد و به زودى از مرزهاى سامانه خورشيدى خارج مى شود. به همين بهانه قصد داريم در اين گزارش به ويژگى ها و دستاوردهاى برنامه فضايى وويجر بپردازيم.

*****

شناخت هر چه دقيق تر اجسام مختلف موجود در منظومه شمسى بپردازد. اما اين برنامه به دليل كمبود بودجه در آن سال ها متوقف شد. پس از آن در دهه ۱۹۷۰ برنامه ريزان ناسا با كمى تغيير در اين برنامه وويجر را جايگزين كردند. وظيفه برنامه وويجر شناخت سيارات گازى و اقمار آنها بود، سيارات منظومه شمسى به دو دسته تقسيم مى شوند. دسته اول كه سيارات داخلى ناميده مى شوند، جنسشان از عناصر سنگين است. به همين دليل به آنها سيارات خاكى يا سنگى هم مى گويند. تير، ناهيد، زمين و بهرام از اينگونه اند. اما دسته ديگر سيارات خارجى هستند كه با يك كمربند سنگى از سيارات داخلى جدا شده اند. جنس سيارات خارجى گازى است. به همين دليل به آنها سيارات گازى هم مى گويند. مشترى، كيوان، اورانوس، نپتون و پلوتون از اين نوع هستند.

برنامه تحقيقاتى وويجر توسط يك تيم مشترك از سازمان هوانوردى و فضانوردى آمريكا و موسسه فناورى كاليفرنيا (كلتك _ Caltech) برنامه ريزى و هدايت مى شود. اين برنامه از يك جفت ماهواره تشكيل شده بود كه در سال ۱۹۷۷ به فضا پرتاب شدند. وظيفه وويجر۱ مطالعه و عكسبردارى از مشترى و كيوان بود و وظيفه وويجر۲ مطالعه و عكسبردارى از نپتون و اورانوس بود. البته وويجر۲ در راه عكس هايى هم از راه دور از مشترى و كيوان گرفت و به زمين ارسال كرد. كشفيات برنامه وويجر در منظومه شمسى به حدى بود كه قابل قياس با كشفيات كيهانى تلسكوپ هاى هابل و كك است.

 

برنامه مارينر

دو قلوهاى وويجر در سال ۱۹۷۷ توسط موشك هايى به فضا پرتاب شدند كه پيش از اين در برنامه مارينر (ملوان _ Mariner) شركت داشتند. برنامه با پرتاب مارينر۱ آغاز شد. اين برنامه نخستين گام بشر براى خارج شدن از مرزهاى زمين بود و هدف اين برنامه سيارات داخلى بودند. مارينر۱ در ابتدا با مشكل مواجه شد و شكست خورد. اما مارينر۲ در ۲۷ آگوست ۱۰۶۲ به فضا پرتاب شد و پس از سه ماه و نيم مسافرت فضايى اين ماهواره ۲۰۳ كيلويى بر روى مدار خود در ناهيد قرار گرفت و به اين ترتيب بشر نخستين گام را به يك سياره ديگر نهاد. وظيفه مارينر۲ شناخت وضعيت آب و هوايى و ميزان تشعشعات و غبارهاى خورشيدى روى سياره ناهيد و ميدان هاى مغناطيسى و ويژگى هاى جوى اين سياره بود.

مارينر ۳ و ۴ در سال ۱۹۶۵ به سوى بهرام (مريخ) پرتاب شدند. مارينر۴ با موفقيت تمام در مدار قرار گرفت. اما مارينر۳ با مشكلات ارتباطى در هنگام فرود مواجه شد. وزن اين دو ماهواره ۲۶۱ كيلوگرم بود و وظايفى مشابه مارينر۲ روى بهرام داشتند. به علاوه آنها مجهز به يك دوربين ديجيتال (در دهه ۱۹۶۰) بودند كه قادر به ثبت ۲۰ تصوير بود.

در ۱۹۶۷ مارينر۵ مجدداً به سمت ناهيد پرواز كرد كه وظيفه او تكميل كردن كشفيات مارينر۲ بود. مارينر۵ به يك دوربين فرابنفش نيز مجهز بود.

مارينر ۶ و ۷ با ۴۱۳ كيلوگرم وزن در فوريه ۱۹۶۹ به سمت مريخ پرواز كردند كه علاوه بر تجهيزات مارينر ۳ و ۴ به يك دوربين زاويه باز با قابليت چرخش لنز مجهز بودند.

مارينر ۸ در برنامه اكتشافى خود به سوى مريخ دچار اشكال شد اما مارينر۹ با موفقيت در ماه مه ۱۹۷۱ در مدار قرار گرفت. مارينر۹ حدود يك تن وزن داشت و وظيفه اصلى آن آناليز كردن جو بهرام بود.

مارينر۱۰ نخستين نوع از اين دست برنامه هاى فضايى بود كه به سمت تير پرواز كرد. مارينر۱۰ همچنين نخستين فضاپيمايى بود كه از نيروى گرانش براى حركت استفاده مى كرد. مارينر۱۰ پس از گذشتن از كنار ناهيد و شتاب گرفتن در اثر نيروى گرانش اين سياره به سمت تير رفت. البته از سطح ناهيد نيز عكس هايى به زمين مخابره كرد. اين فضاپيماى ۴۳۳ كيلوگرمى به دو دوربين ديجيتال و طيف سنج هاى زير قرمز و فرابنفش و راديويى مجهز بود و وظيفه آن شناخت مشخصات دقيق سياره كوچك تير در جوار خورشيد بود.

برنامه وويجر

پس از موفقيت برنامه مارينر محققان درصدد برآمدند كه اين برنامه را به خارج از كمربند سيارك هاتز منتقل كنند. برنامه وويجر از اينجا شكل گرفت. دو فضاپيماى بدون سرنشين وويجر۱ و ۲ را به همين دليل گاهى مارينر ۱۱ و ۱۲ نيز ناميده اند. ابتدا اسم اين پروژه مارينر مشترى _ كيوان بود.دوقلو هاى وويجر كشفيات عظيمى در جو و سطح سيارات گازى و اقمار مهم آنها مثل اقمار گاليله اى مشترى و قمر معروف كيوان (تايتان) انجام دادند.در اين دو فضاپيما يك منبع راديواكتيو براى تامين انرژى الكتريكى لازم خود دارند كه هنوز هم در حال فعاليت است. عكس هايى كه وويجر۱ در اواخر سال ۲۰۰۳ از فضاى اطراف خود ارسال كرده بود، باعث شك دانشمندان در مورد مكان دقيق اين فضاپيما شده بود. به دليل كمبود بودجه اين برنامه بالاخره پس از كشفيات و دستاورد هاى عظيم خود در اكتبر ۲۰۰۵ و پس از اينكه دوقلو هاى وويجر از منظومه شمسى خارج شدند، متوقف مى شود.

ويژگى هاى وويجر

هر دو فضاپيما كاملاً شبيه هم طراحى شده اند. وويجر از ۳ محور اصلى ساخته شده كه روى يكى از آنها و ژيروسكوپ ها و راكت ها براى حفظ تعادل و جهت يابى وويجر نصب شده است. يكى از محور ها هم نقش آنتن راديويى را بازى مى كند كه همواره به سمت زمين  جهت گيرى شده است. روى محور سوم هم يازده وسيله آزمايشى نصب شده كه اطلاعات را جمع آورى مى كنند. البته از اين وسايل هم اكنون تنها پنج تاى آنها به فعاليت مشغولند و بقيه خاموش اند. اين تجهيزات توسط يك كامپيوتر مركزى به نامFDS  هدايت مى شوند.

يك جفت دوربين ديجيتال با هشت نوع فيلتر نيز بر روى وويجر نصب شده است كه يكى از آنها با كيفيت كمتر براى عكسبردارى هاى زاويه باز و ديگرى با كيفيت بالا و لنز قوى براى فوكوس كردن روى اشياى كوچك طراحى شده اند.ژنراتور راديو ايزوتوپ حدود ۳۱۵ وات توان لازم براى فضاپيما را تهيه مى كند. كه البته روز به روز از قدرت آن كاسته مى شود. طيف سنج فرابنفش وويجر تا سال ۲۰۰۳ فعال بود و بعد از آن به دليل صرفه جويى در مصرف برق از كار انداخته شد.

ژيروسكوپ هاى وويجر ها آنها را قادر مى سازند كه هر سال شش بار به دور خود بچرخند. البته در اثر اصطكاك اين عمل در سال ۲۰۱۰ براى وويجر۲ و در سال ۲۰۱۱ براى وويجر۱ متوقف مى شود و به اين ترتيب قسمت هاى مغناطيس سنج وويجر هم از كار مى افتند اما دوربين ها تا پايان يافتن انرژى ژنراتور به فعاليت ادامه مى دهند. در اين ژنراتور از ايروتوپ پلوتونيوم ۲۳۸ براى توليد انرژى الكتريكى استفاده مى شود كه نيم عمر آن ۸۵ سال است. اين ژنراتور در ابتدا ۴۷۰ وات برق DC با اختلاف پتانسيل ۳۰ ولت توليد مى كرد كه با توجه به نيم عمر پلوتونيوم پس از ۲۳ سال قادر به توليد ۳۱۵ وات برق خواهد بود كه حداقل توان لازم براى وويجر ها است. در اوايل سال ۲۰۰۱ توان ژنراتور وويجر۱ به ۳۱۵ و وويجر۲ به ۳۱۹ وات رسيد و تعداد زيادى از تجهيزات اين فضا پيماها توسط كامپيوتر مركزى آنها از كار افتادند تا دوربين ها بتوانند همچنان به كار بپردازند.

 

وويجر ۱

فضا پيماى وويجر۱ با ۸۱۵ كيلوگرم وزن در روز ۵ سپتامبر ۱۹۷۷ از پايگاه فضايى كندى در كيپ كارناوال فلوريدا به فضا پرتاب شد. گروهى از محققان دانشگاه كلتك و ناسا مسئوليت برنامه ريزى هر دو فضاپيماى وويجر را از آزمايشگاه نيروى پشتوانه موشكى ناسا(JPL)  بر عهده دارند. وظيفه وويجر۱ عكسبردارى و مطالعه مشترى، كيوان، اقمار آنها و حلقه هاى آنها بود.

همچنين اين فضا پيما وظيفه سنجش ميزان ذرات خورشيدى و بار هاى خورشيدى را در فضاى بين سيارات بر عهده داشت.

عكسبردارى از مشترى از ژانويه ۱۹۷۹ آغاز شد. وويجر در ماه مه همان سال به كمترين فاصله از مشترى يعنى ۳۵۰ هزار كيلومترى سطح آن رسيد. عكسبردارى از مشترى و اقمار آن تا آوريل سال بعد ادامه داشت اما وويجر توانست در كمتر از ۴۸ ساعت تمام ويژگى هاى فيزيكى مشترى را كه از او خواسته بودند، مثل ميدان مغناطيسى، ويژگى هاى جوى و خواص الكتريكى سطح و حلقه ها را كشف و مخابره كند. از مهم ترين كشفيات وويجر۱ يافتن آتشفشان هاى گوگرد روى سطح قمر "يو" (از اقمار مشترى كه توسط گاليله كشف شده بود.) بود كه پيش از آن در فعاليت هاى اكتشافى فضا پيماهاى "پايونير" ۱۰ و ۱۱ كشف نشده بود. وويجر۱ با كمك گرفتن از ميدان گرانشى مشترى به سمت كيوان رفت و در نوامبر ۱۹۸۰ به آن سياره رسيد. كمترين فاصله وويجر۱ با كيوان تنها ۷۷ هزار كيلومتر بود. ساختار هاى پيچيده حلقه هاى زحل و اتمسفر تايتان (قمر كيوان كه بسيار شبيه زمين خودمان است!) از كشفيات قابل توجه وويجر۱ بود. عكسبردارى از تايتان آخرين ماموريت سياره اى وويجر۱ بود و بعد از آن به سمت فضاى خارج از سيارات رفت.در دهه ۱۹۹۰ وويجر با سبقت گرفتن از پايونير ۱۰ تبديل به دورترين ساخته دست بشر از زمين شد. پيش از پايونير ۱۰ كه در ماه مارس ۱۹۷۲ براى مطالعه روى كمربند خرده سياركى به فضا پرتاب شده بود، اين نقش را بر عهده داشت.پايونير ۱۰ در سوم دسامبر ۱۹۷۳ نخستين تصوير close-up  از سطح مشترى را به زمين ارسال كرده است.وويجر۱ هم اكنون در حدود ۲/۱۴ ميليارد كيلومتر (حدود ۱۳ ساعت نورى) با زمين فاصله دارد و در ناحيه اى قرار دارد كه "شوك نهايى" ناميده شده و آخرين نقطه سامانه خورشيدى است. پس از آن از منظومه خورشيدى خارج شده و وارد فضايى مى شود كه "هليوسهت" نام دارد

 

 

وويجر۲

چند هفته پس از وويجر،۱ وويجر۲ در ۲۰ آگوست ۱۹۷۷ به فضا پرتاب شد. ماموريت اصلى آن مطالعه روى اورانوس و نپتون بود. اما براى ادامه حركت نياز به استفاده از نيروى گرانش مشترى داشت. در ۹ جولاى ۱۹۷۹ وويجر۲ به كمترين فاصله از مشترى رسيد و در ۲۵ آگوست ۱۹۸۱ به كمتر فاصله از كيوان رسيد. توانست دماى كيوان را با حداقل ۷۰ كلوين و حداكثر ۱۴۳ كلوين و فشار حداقل ۷۰ ميلى بار و حداكثر ۱۲۰۰ ميلى بار اندازه گيرى كند. پس از عكسبردارى از تايتان به سمت اورانوس رفت. سياره اى كه محور چرخش وضعى آن نسبت به محور چرخش مدارى ۷/۹۷ درجه تمايل دارد. وويجر۲ ، ۱۰ قمر جديد اطراف اورانوس كشف كرد و در ۲۴ ژانويه ۱۹۸۶ به كمترين فاصله از سطح اورانوس رسيد.

جر۲ در ۲۵ آگوست ۱۹۸۹ به كمترين فاصله از نپتون رسيد و كشفيات جالبى در مورد اين سياره و قمر معروف آن "تريتون" انجام داد. وويجر۲ هم اكنون ۴/۱۰ ميليارد كيلومتر از ما فاصله دارد.

پيام هاى وويجر

بر روى هر دو وويجر يك قرص طلايى نصب شده كه يك طرف آن نقش صفحه گرامافون را بازى مى كند. بر روى آن پيام "سلام" به ۵۳ زبان زنده دنيا و ۲ زبان كه حدود ۵ هزار سال پيش منقرض شده اند، ضبط شده است. همچنين روى اين صفحه گرامافون حدود ۹۰ دقيقه آهنگ از سمفونى هاى معروف بتهوون و باخ گرفته تا موسيقى محلى آذربايجان، سنگال و مكزيك ضبط شده است.پيش از اين بر روى فضاپيماى "پايونير۱۰" تصاوير كامل انسان و مكان زمين بر روى منظومه شمسى درج شده بود. اما به دليل اعتراض كليساى آمريكا مبنى بر اينكه ناسا با پول ماليات دهندگان عكس هاى پورنوگرافى به فضا مى فرستد [!!!] اين بار حدود ۱۱۵ تصوير به صورت ديجيتال روى وويجر ضبط شده اند كه البته طريقه خواندن آنها پشت همان لوح طلايى درج شده است. از ديگر صداهاى ضبط شده روى اين صفحه صداى پرندگان و وال است.بر پشت هم نقشه اى از منظومه خورشيدى و مكان زمين روى آن و انرژى اولين و دومين برانگيختگى اتم هيدروژن و همين طور نحوه خواندن تصاوير و اصوات درج شده است. صداها به صورت كدهاى دوتايى (صفر و يك) روى لوح ضبط شده اند كه فاصله زمانى هر كدام از آنها در هنگام چرخش حدود هفت دهم نانوثانيه است كه زمان گذار اصلى در اتم هيدروژن است.اما آن چيزى كه جالب توجه است، اين است كه با توجه به سرعت وويجر۱ بيش از ۴۰ هزار سال طول مى كشد كه اين فضاپيما به نزديك اولين ستاره برسد. شايد تا آن زمان ديگر هيچ اثرى از بشر روى زمين نباشد. به اين ترتيب اين وويجرها خواهند بود كه رسالت معرفى بشر و دستاوردهاى علمى او را به هر نوع حيات فرازمينى (بر فرض وجود) برعهده خواهند داشت.

نویسنده : مهدى صارمى 
منبع: پارس اسکای