يحتاج علماء الكواكب بشدة إلى دراسات جديدة عن أورانوس ونبتون ، حيث لم تتم زيارة هذه العوالم الجليدية العملاقة منذ مهمة فوييجر في أواخر الثمانينيات. إذا ظهرت مركبة فضائية ، والتي ستصبح مصدرًا للمعلومات حول هذه الكواكب ، فستكون أيضًا قادرة على النظر بشكل أعمق في الكون. من خلال مراقبة التغيرات في الإشارات الراديوية من واحدة أو أكثر من هذه المركبات الفضائية عن كثب ، يمكن لعلماء الفلك رؤية تموجات في الجاذبية التي تسببها بعض الأحداث الأكثر عنفًا في الكون.
الصور الوحيدة عن قرب لأورانوس ونبتون التي حصلنا عليها من المركبة الفضائية فوييجر 2 ، التي حلقت عبر هذه الكواكب في أواخر الثمانينيات. منذ ذلك الحين ، أرسلنا مجسات إلى عطارد ، وبعثات إلى كوكب المشتري وزحل ، وجمعنا عينات من الكويكبات والمذنبات ، وأطلقنا مركبة جوالة بعد روفر إلى المريخ.
لكن ليس أورانوس أو نبتون. تمكن جيل كامل من علماء الكواكب من دراستها فقط باستخدام التلسكوبات الأرضية ولمحات عرضية من تلسكوب هابل الفضائي. التأخير الوحيد هو أنه بسبب المسافة الكبيرة بين نبتون وأورانوس ، من الصعب للغاية إطلاق الحمولات هناك.
إذا أطلقنا مهمة في أوائل عام 2030 على صاروخ قوي بما يكفي ، مثل نظام الإطلاق الفضائي التابع لناسا ، يمكن أن تصل المهمة إلى كوكب المشتري في أقل من عامين بقليل. يمكن أن تنقسم إحدى المركبات الفضائية إلى مكونين ، أحدهما متجه إلى أورانوس (وصل إليه في عام 2042) والآخر إلى نبتون (وصل إلى مداره في عام 2044). حالما يتم الوصول إلى مكانها ، مع الحظ ، يمكن لهذه المركبات المدارية الحفاظ على محطتها لأكثر من 10 سنوات ، تمامًا كما فعلت مهمة كاسيني الشهيرة إلى زحل.
دراسات إضافية
خلال الرحلة الطويلة إلى هذه الأماكن الجليدية ، قد تقدم نفس المسابير الفضائية أيضًا نظرة ثاقبة لنوع مختلف تمامًا من العلم - موجات الجاذبية. على الأرض ، يعكس الفيزيائيون أشعة الليزر على طول مسارات بطول عدة أميال لقياس طول موجات الجاذبية. عندما تمر الموجات (التي هي تموجات في نسيج الزمكان نفسه) عبر الأرض ، فإنها تشوه الكائنات عن طريق ضغطها وتمديدها بالتناوب. داخل الكاشف ، تتغير هذه الموجات قليلاً في الطول بين المرايا البعيدة ، مما يؤثر على مسار الضوء في مراصد موجات الجاذبية بمقدار ضئيل (عادة أقل من عرض الذرة).
بالنسبة للاتصال اللاسلكي بمهمة فضائية بعيدة إلى الأرض ، يكون التأثير مشابهًا. إذا مرت موجة جاذبية عبر النظام الشمسي ، فإنها تغير المسافة إلى المركبة الفضائية ، مما يجعل المسبار أقرب قليلاً إلينا ، ثم بعيدًا ، ثم أقرب مرة أخرى. إذا كانت المركبة الفضائية ترسل خلال رحلتها ، لكنا قد رأينا تحول دوبلر في تردد اتصالاتها اللاسلكية. إن وجود مركبتين فضائيتين تعملان في وقت واحد من شأنه أن يمنح علماء الفلك ملاحظات أكثر دقة لهذا التحول.
بعبارة أخرى ، يمكن لهذه المسابير الفضائية البعيدة القيام بواجب مزدوج كأكبر مراصد موجات الجاذبية في العالم.
أكبر عقبة تكنولوجية هي القدرة على قياس التردد اللاسلكي للمركبة الفضائية بدقة عالية لا تصدق. يجب أن تكون قدرتنا على قياسه أفضل بما لا يقل عن 100 مرة مما يمكن أن نحققه أثناء تحليق كاسيني على زحل.
يبدو الأمر معقدًا ، لكن مرت عقود منذ تصميم كاسيني ، ونحن نعمل باستمرار على تحسين تكنولوجيا الاتصالات لدينا. والآن يقوم الفيزيائيون بتطوير كاشفات موجات الجاذبية الفضائية الخاصة بهم ، مثل هوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي (LISA) ، والذي سيتطلب تقنية مماثلة على أي حال. نظرًا لأن مهمة عملاق الجليد لا تزال على بعد ما يقرب من عشر سنوات ، فيمكننا استثمار المزيد من الموارد في تطوير التقنيات اللازمة.
إذا تمكنا من كسر هذا المستوى من الحساسية ، فإن الطول الاستثنائي لكاشف الموجات الثقالية "ذراع" (أطول بلايين المرات من كاشفاتنا الحالية) سيكون قادرًا على اكتشاف العديد من الأحداث المتطرفة في الكون.
اقرأ أيضا: