ماموریت پاندورا ناسا؛ کشف اسرار جو سیارات بیگانه!

ماموریت پاندورا ناسا که قرار است اواخر سال جاری میلادی پرتاب شود، وعده داده است که درک ما از جو سیارات فراخورشیدی را با مطالعه حداقل ۲۰ سیاره دوردست متحول کند.

با یک فضاپیمای اختصاصی قادر به مشاهده‌های بلندمدت، پاندورا هدف دارد داده‌های حیاتی ارائه دهد که مکمل اطلاعات تلسکوپ فضایی جیمز وب باشد. این مأموریت به‌ویژه بر تحلیل مه، ابرها و آب در این دنیاهای بیگانه تمرکز دارد.

شکل‌گیری مأموریت پاندورا

جدیدترین مأموریت ناسا با تمرکز بر سیارات فراخورشیدی، با تکمیل ماژول فضاپیمای خود به پرتاب نزدیک‌تر شد. این مؤلفه کلیدی ساختار، انرژی و سیستم‌های ضروری مورد نیاز برای عملیات مأموریت را فراهم می‌کند. گروه علمی سیارات فراخورشیدی مأموریت پاندورا توسط دانشگاه آریزونا هدایت می‌شود و این اولین مأموریت است که از مؤسسه فضایی دانشگاه آریزونا اداره می‌شود.

این دستاورد امروز (۱۶ ژانویه ۲۰۲۵ / ۲۶ دی ۱۴۰۳) در یک نشست خبری در ۲۴۵اُمین اجلاس انجمن نجوم آمریکا در نشنال هاربر، مریلند، اعلام شد.

الیزا کوئینتانا، محقق اصلی پاندورا در مرکز فضایی گادرد ناسا در گرینبلت، مریلند، گفت:

این یک نقطه عطف بزرگ برای ما است و ما را در مسیر پرتاب در پاییز قرار می‌دهد. ماژول فضاپیما ابزارهای ما را نگه می‌دارد و مسئولیت ناوبری، جمع‌آوری داده‌ها و ارتباط با زمین را بر عهده دارد؛ این مغز فضاپیما است.

مطالعات انقلابی جو سیارات

پاندورا یک ماهواره کوچک است که برای مطالعه عمیق حداقل ۲۰ سیاره شناخته‌شده که به دور ستارگان دوردست می‌چرخند، طراحی شده است. این مأموریت به‌ویژه بر تعیین ترکیبات جو این سیارات، از جمله وجود مه، ابرها و آب، تمرکز دارد. داده‌های به‌دست‌آمده، پایه محکمی برای تفسیر اندازه‌گیری‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب و مأموریت‌های آینده در جستجوی دنیاهای قابل سکونت فراهم می‌کند.

دانیل آپای، یکی از محققان پاندورا و استاد نجوم و علوم سیاره‌ای در رصدخانه استوارد و آزمایشگاه ماه و سیاره دانشگاه آریزونا، گفت:

اگرچه پاندورا کوچک‌تر و حساسیت کمتری نسبت به جیمز وب دارد، اما می‌تواند برای مدت طولانی‌تری به ستارگان میزبان سیارات فراخورشیدی نگاه کند و امکان مطالعه عمیق‌تری فراهم کند. درک بهتر ستارگان به پاندورا و “برادر بزرگ‌ترش”، تلسکوپ جیمز وب، کمک می‌کند تا سیگنال‌های ستاره و سیاره را از هم جدا کنند.

چالش سیگنال‌های مختلط

ستاره‌شناسان می‌توانند جو یک سیاره فراخورشیدی را هنگامی نمونه‌برداری کنند که از دید زمین از مقابل ستاره‌اش عبور می‌کند، در رویدادی که به آن عبور (ترانزیت) گفته می‌شود. بخشی از نور ستاره از جو سیاره عبور می‌کند و پس از آن به مشاهده‌گر می‌رسد. این تعامل باعث می‌شود نور با مواد موجود در جو سیاره واکنش نشان دهد و “اثر انگشت شیمیایی” آنها به شکل کاهش‌هایی در روشنایی در طول‌موج‌های خاص ثبت شود.

تولد از روی نیاز!

آپای توضیح داد که مفهوم پاندورا از نیاز به حل مشکلی در مشاهده نور ستاره که از جو سیارات فراخورشیدی عبور می‌کند، شکل گرفت.

او گفت:

در سال ۲۰۱۸، ‪بنجامین راکهام، دانشجوی دکتری گروه من که اکنون دانشمند تحقیقاتی MIT است، اثری اخترفیزیکی را توصیف کرد که در آن نور مستقیماً از ستاره عبور کرده و سیگنال نور عبوری از جو سیاره را تضعیف می‌کند. ما پیش‌بینی کردیم که این اثر توانایی تلسکوپ وب برای مطالعه سیارات قابل سکونت را محدود خواهد کرد

تلسکوپ‌ها نور کل ستاره را می‌بینند، نه فقط مقدار کمی که از کنار سیاره می‌گذرد. سطوح ستاره‌ها یکنواخت نیستند. آنها دارای مناطقی داغ‌تر و روشن‌تر به نام فاکولا و مناطق سردتر و تاریک‌تر شبیه لکه‌های خورشیدی هستند که با چرخش ستاره رشد، کوچک و جابه‌جا می‌شوند. در نتیجه، این “سیگنال‌های مختلط” در نور مشاهده‌شده می‌توانند تمایز بین نوری که از جو سیاره عبور کرده و نوری که بر اساس ظاهر متغیر ستاره تغییر می‌کند، دشوار سازند. برای مثال، تغییرات نور ستاره میزبان می‌تواند سیگنال آب، یک ماده کلیدی بالقوه برای ارزیابی قابلیت سکونت یک سیاره، را پنهان یا تقلید کند.

فناوری پیشرفته تلسکوپ

با استفاده از یک تلسکوپ جدید تمام آلومینیومی با عرض ۴۵ سانتی‌متر که به‌طور مشترک توسط آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور و شرکت کورنینگ در کین، نیوهمپشایر توسعه یافته است، آشکارسازهای پاندورا روشنایی مرئی هر ستاره و طیف نزدیک به مادون‌قرمز آن را به‌طور هم‌زمان ثبت خواهند کرد. این داده‌های ترکیبی به تیم علمی امکان می‌دهد ویژگی‌های سطح ستارگان را تعیین کرده و سیگنال‌های ستاره و سیاره را به‌طور کامل از هم جدا کنند.

استراتژی مشاهده از توانایی مأموریت برای رصد مداوم اهداف خود برای مدت‌زمان طولانی بهره می‌برد. این ویژگی، چیزی است که رصدخانه‌های بزرگ مانند جیمز وب که زمان مشاهده آنها به دلیل تقاضای زیاد محدود است، نمی‌توانند به طور منظم انجام دهند.

برنامه یک‌ساله مأموریت

در طول مأموریت یک‌ساله، پاندورا حداقل ۲۰ سیاره فراخورشیدی را ۱۰ بار مشاهده خواهد کرد که هر بار رصد در مجموع ۲۴ ساعت به طول می‌انجامد. هر مشاهده شامل یک ترانزیت خواهد بود، زمانی که مأموریت طیف سیاره را ثبت خواهد کرد.

‪کارل هارشمن، رهبر تیم عملیات مأموریت در مؤسسه فضایی دانشگاه آریزونا که از عملیات فضاپیما پس از پرتاب در اواخر امسال پشتیبانی خواهد کرد، گفت:

ما یک تیم بسیار هیجان‌زده داریم که سخت تلاش کرده‌اند تا مرکز عملیات مأموریت ما در زمان پرتاب با تمام توان در حال کار باشد و مشتاقانه منتظر دریافت داده‌های علمی هستیم. همین هفته، یک آزمایش ارتباطی با سیستم آنتن خود انجام دادیم که فرمان‌ها را به پاندورا ارسال کرده و از فضاپیما اطلاعات دریافت خواهد کرد.

ماموریت پاندورا توسط مرکز فضایی گادرد ناسا هدایت می‌شود، با پشتیبانی مدیریت پروژه و مهندسی توسط آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور. تلسکوپ پاندورا توسط کورنینگ و با همکاری لیورمور ساخته شده است، که همچنین مونتاژهای آشکارساز تصویری، الکترونیک کنترل مأموریت و زیرسیستم‌های حرارتی و مکانیکی را توسعه داده است.

مرکز فضایی گادرد حسگر مادون‌قرمز مأموریت را تأمین کرد، در حالی که فناوری‌های بلو کنیون ماژول فضاپیما را تأمین کرده و مسئول مونتاژ، یکپارچه‌سازی و آزمایش‌های محیطی است. پردازش داده‌های مأموریت در مرکز پژوهشی ایمز ناسا در دره سیلیکون کالیفرنیا انجام خواهد شد. مرکز عملیات مأموریت پاندورا در دانشگاه آریزونا مستقر است و شبکه گسترده‌ای از دانشگاه‌های دیگر از تیم علمی پشتیبانی می‌کنند.

منبع: Scitechdaily