الحمولة العلمية

يتم اختيار الأجهزة لمركبة فضائية ما بشكلٍ يحقق الأهداف العلمية للمهمة. على سبيل المثال وفي حالة نيو هورايزنز، وضعت ناسا سلسلة من الأشياء التي تُريد معرفتها حول بلوتو (بالإضافة إلى مجتمع العلوم الكوكبية): مما يتكون غلافه الجوي وكيف يتصرف؟ كيف يبدو سطح هذا الكوكب؟ هل هناك هياكل جيولوجية كبيرة؟ كيف تتفاعل الجسيمات القادمة من الشمس (المعروفة بالرياح الشمسية) مع الغلاف الجوي لبلوتو؟

لم يختر فريق نيو هورايزنز الأجهزة التي تُجري القياس المباشر للأمور التي تُهم ناسا فقط، وإنما تلك التي تُقدم دعماً احتياطياً للأجهزة الأخرى الموجودة على متن المركبة الفضائية التي ربما يفشل أحدها خلال المهمة. وتضمنت الحمولة سبع أجهزة:

 

• أداة Ralph 

تتمثل أهدافها الرئيسية في قدرتها على استنتاج خرائط ملونة وعالية الدقة لتركيب سطح كل من بلوتو وشارون. تمتلك الأداة قناتين منفصلتين: كاميرا التصوير المرئي متعددة الأطياف (MIVC) وصفيفة التصوير ايتلاون الطيفية الخطية (LEISA). ويجمع تلسكوب وحيد بفتحة 3-انش (6-سنتمتر) الضوء ويُركزه لاستخدامه في كلا القناتين.

 

تعمل MIVC عند الأطوال الموجية المرئية –باستخدام نفس الضوء الذي نعتمد عليه من أجل الرؤية –وتمتلك أربع مرشحات مختلفة من أجل إنتاج خرائط ملونة. وأحد المرشحات مصمم لقياس توزع جليد الميثان فوق السطح، في حين أن المرشحات الأخرى أكثر عمومية وتُغطي الألوان الأزرق، والأحمر والقريب من تحت الأحمر، على التولي.

 

لدى MIVC أيضاً مرشحين حساسين للألوان، حيث يسمحان بشكلٍ أساسي بمرور كل الضوء المرئي عندما تكون الحساسية الشديدة للضوء الخافت أمر مطلوب. وفي كل الحالات، يمر الضوء عبر التلسكوب إلى المرشحات ومن ثم يتم تركيزه على جهاز اقتران الشحنة (CCD). (على الرغم من أن MVIC CCD جهاز فريد ومتطور، إلا أن كل الكاميرات الرقمية الاستهلاكية تستخدم CCDs).

 

تعمل LEISA عند الأطوال الموجية تحت الحمراء (تستخدم الإشعاع الحراري)، ويلعب جهاز التداخل البصري ايتلاون الخاص بها دور الموشور، حيث يقوم بحني الأطوال الموجية المختلفة من الضوء بكميات مختلفة بحيث يُمكن تحليل كل طول موجي بشكل منفصل. وطالما أن فيزيائي ميكانيك الكم علمونا أن الجزيئات المختلفة تقوم بإصدار وامتصاص الضوء عند أطوال موجية مختلفة، فإن تحليل المكونات المختلفة للضوء بوساطة LEISA يُمكن أن يستخدم من أجل تحديد "البصمات" الفريدة لتلك الجزيئات. ستُستخدم LEISA في وضع خريطة لتوزع جليد الميثان، والنتروجين الجزيئي، وأحادي أكسيد الكربون، والماء فوق سطح بلوتو، بالإضافة إلى توزع جليد الماء فوق سطح شارون. وقد تكشف بيانات LEISA عن مكونات جديدة على السطح لم يتم اكتشافها حتى الآن.

 

• أداة Alice 
  تكبير الصورة صورة توضح موقع أداة Alice. حقوق الصورة: ناسا

وهي عبارة عن مطياف للتصوير في المجال فوق البنفسجي، وسيقوم هذا الجهاز بقياس تركيب الغلاف الجوي لبلوتو. "المطياف" عبارة عن جهاز يفصل الضوء إلى الاطوال الموجية الأساسية المكونة له –بشكلٍ مشابه للموشور (لكنه أفضل). ويفصل "مطياف التصوير" الضوء إلى الأطوال الموجية المختلفة ويُنتج صورة للهدف عند كل طول موجي.

 

يمتلك جهاز Alice وضعيتي تشغيل: وضع "التوهج الجوي"، الذي يسمح بقياس الإصدارات القادمة من المكونات الجوية، ووضع "الكسوف"، الذي يعمل عندما تظهر إما الشمس أو نجم لامع آخر عبر الغلاف الجوي ويُنتج عملية امتصاص من قبل مكونات الغلاف الجوي. سيُستخدم وضع "الكسوف" في Alice مباشرة بعد مرور نيو هورايزنز خلف بلوتو وقيامها بإلقاء نظرة إلى الوراء لمشاهد الشمس عبر الغلاف الجوي لبلوتو.

 

• أداة REX 

وهي عبارة عن اختصار لـ "تجربة العلوم الراديوية". وهو جهاز يتكون من لوحة دارة كهربائية صغيرة تحتوي على الكترونيات متطورة، وموجودة داخل نظام الاتصالات الراديوية الخاصة بنيو هورايزنز. كل اتصالات نيو هورايزنز، بما في ذلك عملية تحميل البيانات العلمية، ستتم عبر الأجهزة الراديوية المهمة جداً بالنسبة لنجاح المهمة.

 

وباستخدام تقنية كسوف مشابهة لتلك الموصوفة في الأعلى بالنسبة لجهاز Alice، يُمكن استخدام REX في سبر الغلاف الجوي لبلوتو. وخلال تحليق نيو هورايزنز بجوار بلوتو، ستتجه الهوائيات الخاصة بها (83-انش أو 2.1-متر) نحو الأرض. وعلى الأرض، ستقوم أجهزة إرسال راديوي قوية موجودة في شبكة الفضاء السحيق التابعة لناسا بالتوجه نحو نيو هورايزنز وإرسال الإشارات الراديوية إلى المركبة الفضائية. مع مرور المركبة الفضائي خلف بلوتو، يقوم الغلاف الجوي بحني الأمواج الراديوية بمقدار يعتمد على الوزن الجزيئي المتوسط للغاز الموجود في الغلاف الجوي وعلى درجة الحرارة الجوية. وسيسجل REX الأمواج الراديوية المكتشفة ويرسلها إلى الأرض من أجل تحليلها.

 

يمتلك REX أيضاً وضع "قياس الإشعاع الراديوي"، مما يسمح له بقياس الإصدار الراديوي الضعيف لبلوتو. وعندما يتم إجراء هذه القياسات الراديوية، يُمكن استخدام بيانات REX في اشتقاق قيمة دقيقة جداً لدرجة حرارة الجانب الليلي من بلوتو.

 

• أداة LORRI

هي الجهاز الذي يُقدم الدقة المكانية الأعلى في مهمة نيو هورايزنز –اختصار لـ المصور الاستقصائي واسع المجال، الذي يتألف من تلسكوب بفتحة 8.2-انش (20.8-سنتمتر) ويُركز الضوء المرئي على جهاز اقتران الشحنة (CCD). لـ LORRI تصميم بسيط جداً، إذ لا توجد فيه مرشحات أو أجزاء متحركة. وخلال الوقت الذي سيحصل فيه أقرب وصول من بلوتو تقريباً، سيقوم LORRI بالتقاط صور لسطح بلوتو بدقة تصل إلى حجم ملعب كرة قدم، مما يُعطينا القدرة على تمييز التضاريس التي تمتلك عرض يصل إلى 100 ياردة أو 100 متر تقريباً.

• أداة SWAP

سيقيس جهاز الرياح الشمسية حول بلوتو (SWAP) الجسيمات المشحونة القادمة من الرياح الشمسية الموجودة بالقرب من بلوتو من أجل تحديد فيما إذا كان بلوتو يمتلك غلافاً مغناطيسياً وما هي سرعة إفلات الغلاف الجوي من بلوتو.

• أداة PEPSSI

سيقوم جهاز آخر حساس للبلازما، يُعرف بمطياف الجسيمات عالية الطاقة في بلوتو (PEPSSI)، بالبحث عن الذرات الحيادية التي تُفلت من الغلاف الجوي لبلوتو وتصبح بعد ذلك مشحونة جراء تفاعلها مع الرياح الشمسية.

• أداة SDC

الجهاز العلمي الأخير على متن نيو هورايزنز هو مشروع للتوعية التعليمية والعامة. يُحصي جهاز إحصاء الغبار فينسيا بورني (SDC) ويقيس أحجام جسيمات الغبار الموجودة على كامل مسار نيو هورايزنز. ويُغطي هذا المسار الفضاء بين-الكوكبي الذي لم يتم سبره في السابق أبداً. تنتج جسيمات الغبار هذه جراء قيام المذنبات بقذف المادة إلى الفضاء وكذلك بسبب اصطدام أجسام حزام كايبر مع بعضها البعض. ويُدير جهاز "فينسيا" طلاب من جامعة كولورادو في بولدر وهم من قام ببنائه تحت إشراف علماء فضاء متخصصين في هذا المجال.

 

نيو هورايزنز

---

ترجمة: همام بيطار