ناسا در نوامبر گذشته ماموریت آزمایش تغییر مسیر سیارک دوگانه (DART) خود را با یک سیستم سیارکی دوتایی به نام دیدیموس علنی کرد.
به گزارش تک ناک، این منظومه متشکل از سیارک بزرگتر دیدیموس با ابعاد 780 متر و برادر کوچکتر آن، قمری به نام دیمورفوس است که قطری برابر با 160 متر دارد و هدف فضاپیمای برخورد با سیارک ناسا خواهد بود.
دیمورفوس بسیار کوچکتر از نوع سیارکی است که دایناسورها را از بین برده است، که تصور می شود قطر آن بین 10 تا 15 کیلومتر بوده باشد. اما همچنان از آن نوع سیارک هایی است که اگر به زمین برخورد کند، می تواند حفره بزرگی ایجاد کند و منجر به تلفات گسترده شود.
نکته مهم این است که هیچ شانسی برای رخ دادن این اتفاق با دیدیموس وجود ندارد، زیرا دیدیموس در مسیری کاملاً متفاوت است، اما نزدیکی فعلی آن به سیاره ما، آن را به بستر آزمایشی عالی برای مأموریت DART تبدیل میکند، اینها بخشی از توضیحات تریک دالی دانشمند مشغول در این ماموریت از آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز است
دالی گفت: «اول، دیدیموس یک سیستم سیارکی دوتایی است. DART به سیارک کوچکتر، دیمورفوس برخورد خواهد کرد و مدار سیارک کوچکتر را به دور سیارک بزرگتر تغییر خواهد داد. این امر DART را به یک آزمایش ایمن برای این فناوری تبدیل می کند زیرا ما مدار سیارک بزرگتر را به دور خورشید تغییر نمی دهیم.
دوم، سیستم دیدیموس به اندازه کافی به زمین نزدیک میشود – اما به زمین برخورد نمیکند – که تلسکوپهای روی زمین قادر خواهند بود اثرات ضربه DART را بر مدار دیمورفوس اندازهگیری کنند. هیچ سیارک دوتایی شناخته شده ای فرصت مشابهی را برای تست DART در دهه های آینده فراهم نمی کند.
صفر کردن
دانشمندان این ماموریت به صورت استراتژیک، نقشه سفر 10 ماهه فضاپیمای DART را برای برخورد با دیمورفوس در زمانی که نسبتاً نزدیک به زمین است، در فاصله حدود 11 میلیون کیلومتری (7 میلیون مایل) ترسیم کرده اند. در حال حاضر دوره مداری دیمورفوس به دور دیدیموس 11 ساعت و 55 دقیقه است. انتظار میرود با برهم زدن مدار این سیارک ، DART این مدار را چند دقیقه کوتاه کند.
از آنجایی که DART با سرعت بیش از 22500 کیلومتر در ساعت (14000 مایل در ساعت) به هدف خود نزدیک می شود، تیم باید کاوشگر را در لحظات مرگش به حال خود رها کند. این فضاپیما توسط ابزار شناسایی دیدیموس و دوربین سیارکی مختص ناوبری اپتیکال (DRACO) هدایت می شود که تصاویری از سیارک هنگام نزدیک شدن به آن می گیرد و DART را قادر می سازد تا به طور مستقل در یک مارپیچ خود هدایت شونده به سمت هدف خود حرکت کند .
سنجش موفقیت
حدود دو هفته پیش، فضاپیمای DART یک فضاپیمای کوچکتر و ثانویه به نام Light Italian CubeSat برای تصویربرداری از سیارک ها به فضا فرستاد. این فضاپیما کنار میایستد و به عنوان یک عکاس کوچک برای رویداد برخورد عمل میکند و تصاویری از ابر پرتاب و هر دهانه احتمالی روی سطح دیمور فوسدر میگیرد. علاوه بر این، تلسکوپ های قدرتمند مستقر در سراسر زمین به سمت منظومه سیارکی دوتایی نشانه رفته و آماده تشخیص تغییرات در مسیر مداری خواهند بود.
دالی، دانشمند ابزار DRACO، به ما گفت: «دیمورفوس پس از برخورد، مسیر جدیدی را در اطراف دیدیموس طی خواهد کرد،. تلسکوپ های روی زمین این مسیر جدید را با اندازه گیری تغییر دوره مداری دیمورفوس اندازه گیری خواهند کرد.
به سوی ناشناخته ها
مارک جنسنیوس، مهندس سیستم هدایتی که DART را تا لحظات مرگش هدایت می کند، توضیح داد در طراحی یک سیستم دفاعی سیاره ای با محوریت تغییر مسیر یک سیارک از مسیر خود ، چیزهای زیادی باید در نظر گرفته شود. در بازی بیلیارد، سرعت و زاویه برخورد توپ کیو به توپ رنگی مسیر آن و موفقیت ضربه را تعیین می کند. از برخی جهات، ماموریت DART از یک اصل مشابه پیروی می کند. اما باید مطمئن شوید که توپ نشانه به اندازه کافی بزرگ است تا تاثیر مطلوب را داشته باشد.
او به نیواطلس گفت: «کلید تغییر مسیر سیارک دیمورفوس، انتقال تکانه خطی از فضاپیما به سیارک است. تکانه خطی منتقل شده حاصل ضرب جرم فضاپیما و سرعتی است که فضاپیما نسبت به دیمورفوس در هنگام برخورد با آن در حال حرکت است. از طریق تکرار و بهینهسازی دقیق، این تیم به جرم و مسیر قابل تصور فضاپیما رسید که هم امکان پذیر بود و هم حرکت خطی مورد نظر را تولید میکرد.
در حالی که ممکن است به نظر برسد که این موضوع صرفاً یک تأثیر جنبشی بین دو جسم است که یکی را در یک مسیر جدید قرار می دهد، عوامل دیگری نیز در بازی وجود دارد که برخی از آنها به خوبی درک نشده اند. دانشمندان تا زمانی که این برخورد اتفاق نیفتد نمیدانند که چه مقدار گرد و غبار و زباله در اثر برخورد ممکن است به وجود بیاید و به همین دلیل نمیدانند که این گرد و غبار و زباله ها چه تاثیری بر مسیر جدید دیمورفوس خواهد داشت.
به گفته جاستین آچیسون، مدیر طراحی ماموریت DART و مهندس هوافضا در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز، از نظر اینکه چگونه این فناوری می تواند به ما در دفاع از سیاره خود در برابر سیارک های آینده کمک کند، این ممکن است یکی از با ارزش ترین درس های ماموریت DART باشد.
آچیسون به نیو اطلس گفت: «به جای انرژی جنبشی، ما به شدت به حرکت انتقالی اهمیت می دهیم. «یعنی چه مقدار از تکانه خطی DART به مدار دیمورفوس منتقل میشود. ریاضیات آن به خوبی درک شده است، اما یک پارامتر ناشناخته مهم در معادلات به نام بتا وجود دارد که ما سعی داریم آن را با مشاهدات پس از ضربه اندازه گیری کنیم.
بتا پارمتر اندازهگیری است که نشان میدهد ضربه سفینه فضایی چقدر بر تغییر کلی تکانه وارد شده به دیدیموس تأثیر میگذارد. این مهم است زیرا به این معنی است که تغییر مؤثر در مدار Dimorphos تقویت می شود. این یک پارامتر مهم برای درک است زیرا به این بستگی دارد که چگونه ممکن است انتظار داشته باشید که یک ضربهگیر جنبشی (فرضی) عملکرد خوبی داشته باشد. بسیاری از مدلهای پیچیده برای پیشبینی بتا، با تغییرات گسترده در نتایج، استفاده شدهاند. در بین موارد دیگر، DART به کالیبره کردن این مدلها کمک میکند.»
قرار است فضاپیمای DART با Dimorphous در ساعت 7:14 بعدازظهر، 26 سپتامبر، برخورد کند و تصاویر جمعآوریشده توسط DRACO به صورت لحظه ای به زمین بازگردانده شوند. علاوه بر مشاهدات پس از برخورد از تلسکوپ ها و Light Italian CubeSat ، ماموریت Hera آژانس فضایی اروپا در سال 2024 یک کاوشگر به سامانه سیارکی دوتایی پرتاب خواهد کرد تا اثرات پس از برخورد را از نزدیک بررسی کند. این میتواند باعث شود که مأموریت DART به یک تکنیک دفاعی سیارهای برای سیارکهای آینده که کمی به خانه نزدیک میشوند تبدیل شود.
