بریتانیا و جست وجوی جهان های شبیه زمین با اچ دبلیو او

این تصویر را در ذهن بیاورید: همزاد زمین، در فاصله‌ای به باریکی یک تار مو از ستاره‌ای پنهان شده که چنان خیره‌کننده است که سیاره را ده میلیارد برابر کم‌نورتر نشان می‌دهد. لکه‌ای بسیار کوچک. درخششی عظیم. اصلا چگونه می‌توان در چنین نوری آن جهان را دید؟

این همان معمایی است که اخترشناسان بریتانیایی خود را برای حل آن آماده می‌کنند. آژانس فضایی بریتانیا حدود ۳ میلیون پوند برای ادامه توسعه یکی از ابزارهای اصلی پیشنهادی برای پرچم‌دار بعدی ناسا، یعنی رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر، اختصاص داده است. این بودجه یک‌شبه تلسکوپ نمی‌سازد. اما مهندسی دقیق و کارهای آزمایشگاهی لازم را تامین می‌کند تا طرح‌ها به سخت‌افزاری تبدیل شوند که بتواند زمزمه کم‌فروغ یک سیاره را از غرش ستاره جدا کند.

رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر به عنوان گام بعدی پس از رومن و وب معرفی می‌شود: رصدخانه‌ای با آینه قطعه‌بندی‌شده ۸ متری و پایداری فوق‌العاده‌ای که برای تصویربرداری مستقیم از سیاره‌های شبیه زمین لازم است. پایداری در مقیاس اتمی را تصور کنید. خاموش کردن نور شعله‌افکن برای دیدن یک شب‌پره را تصور کنید. این ردیف استعاره‌ها اغراق‌آمیز به نظر می‌رسد، چون خود این ماموریت واقعا دشوار است. برای دیدن همتای زمین در اطراف یک ستاره نزدیک، تلسکوپ باید نور ستاره را با دقتی نزدیک به پهنای یک اتم سرکوب کند.

اگر منظومه شمسی در فاصله ۳۰ سال نوری قرار داشت، اچ‌دبلیو‌او ممکن بود آن را این‌گونه ببیند. 

گروه‌های بریتانیایی صرفا تماشاگر نیستند. دانشمندان و مهندسانی از دورهام، دانشگاه آزاد بریتانیا، لستر، آزمایشگاه فضایی رادرفورد اپلتون، پورتسموث، آکسفورد، مرکز فناوری اخترشناسی بریتانیا و آزمایشگاه علوم فضایی مولارد در دانشگاه کالج لندن، مطالعات ابزارهایی را رهبری کرده‌اند که با ناسا به اشتراک گذاشته شده است. تصویربردار وضوح بالای پیشنهادی آنها و طیف‌نگار چندجرمی می‌توانند چشم‌ها و گوش‌های این رصدخانه باشند: دوربین‌ها و طیف‌نگارهایی که هم سیاره‌های کم‌نور را مکان‌یابی می‌کنند و هم شیمی جو آنها را می‌خوانند.

چرا این شیمی اهمیت دارد؟ چون جایزه واقعی یک عکس نیست، بلکه یک طیف است. خطوط جذبی که در نور ستاره پس از عبور از جو حک می‌شوند، می‌توانند اکسیژن، متان، بخار آب و مولکول‌های دیگری را آشکار کنند که در ترکیب‌های مناسب، به فرایندهایی اشاره دارند که آنها را با حیات مرتبط می‌دانیم. اچ‌دبلیو‌او بر همسایگی کیهانی ما تمرکز خواهد کرد و ستاره‌هایی را در فاصله تقریبی ۳۰ سال نوری هدف می‌گیرد؛ جایی که نور بازتابی از سیاره‌های سنگی و معتدل شاید آن‌قدر قوی باشد که بتوان آن را مطالعه کرد.

طرح مفهومی رصدخانه جهان‌های زیست‌پذیر، با آینه اصلی قطعه‌بندی‌شده ۸ متری و آینه ثانویه خارج از مرکز. 

افق زمانی این پروژه طولانی است. اچ‌دبلیو‌او برای دهه ۲۰۴۰ برنامه‌ریزی شده است؛ یعنی دانشجویان تحصیلات تکمیلی امروز می‌توانند دانشمندان ماموریت فردا باشند. همین واقعیت نشان می‌دهد چرا این ۳ میلیون پوند فراتر از سکوی آزمایش و اپتیک اهمیت دارد: این سرمایه‌گذاری زنجیره‌ای از تخصص را زنده نگه می‌دارد. ساخت آشکارسازهای پیشرفته، سامانه‌های کنترل جبهه موج و تاج‌نگارها یک بخش ماجراست. پرورش یک جامعه فعال علمی در بریتانیا که آماده تحلیل داده‌ها و هدایت کشف‌ها باشد، بخش دیگر آن است. اگر بریتانیا بخواهد هنگام پرتاب نهایی این رصدخانه سهم علمی قابل توجهی داشته باشد، به هر دو نیاز دارد.

با این حال، مسیر بدون مانع نیست. گروه‌های پژوهشی در سراسر کشور با فشارهای مالی و کاهش‌های نهادی روبه‌رو هستند؛ عواملی که می‌توانند همان توانمندی‌هایی را فرسوده کنند که این تلاش در پی گسترش آنهاست. اگر کار فنی پیش برود اما جامعه علمی تحلیل برود، بریتانیا ممکن است فرصت‌های رهبری را به شرکای خارجی واگذار کند. منطق صریح پشت درخواست‌ها برای تداوم سرمایه‌گذاری همین است: سخت‌افزار بدون جامعه کاربر، دستاوردی بی‌جان خواهد بود.

بریتانیا در گذشته نیز بر ماموریت‌های شاخص فضایی اثر گذاشته است. گروه‌های بریتانیایی در هابل مشارکت داشتند و در ابزار میری برای وب نقش پیشرو ایفا کردند. برنامه کنونی بر همان میراث بنا می‌شود، اما وارد قلمروی تازه‌ای می‌شود: ابزارهایی که از ابتدا برای شکار آشکار نشانه‌های زیستی طراحی شده‌اند و با سامانه‌های تاج‌نگاری همراه می‌شوند تا تابش خیره‌کننده ستاره را مهار کنند.

موفقیت چه شکلی خواهد داشت؟ نخست، تصاویر شفاف از جهان‌های کوچک و سنگی در نزدیکی ستاره‌های میزبانشان. سپس، طیف‌هایی که گازهای جوی شایسته بررسی بیشتر را نشان می‌دهند. و شاید، قطعه‌ای از پازل بزرگ‌ترین پرسشی که می‌توانیم بپرسیم: آیا ما تنها هستیم؟ حتی نبود شناسایی نیز مدل‌ها را دقیق‌تر می‌کند، محدودیت‌های زیست‌پذیری را روشن‌تر می‌سازد و به طراحی ماموریت‌های آینده کمک می‌کند.

بودجه تازه بریتانیا برنامه توسعه ابزار را گسترش می‌دهد و نمایش‌های آزمایشگاهی و فعالیت‌های کاهش ریسک را مقیاس‌پذیرتر می‌کند تا مفاهیم تصویربردار وضوح بالا و طیف‌نگار چندجرمی به سخت‌افزاری آماده پرواز نزدیک شوند. گروه‌ها آشکارسازها را آزمایش خواهند کرد، حسگری و کنترل دقیق جبهه موج را توسعه می‌دهند و نمونه‌های اولیه طیف‌نگار چندجرمی را می‌سازند که بتواند هم سیاره‌های نقطه‌مانند و هم پس‌زمینه‌های پیچیده سامانه‌های ستاره‌ای نزدیک را مدیریت کند.

همکاری بین‌المللی همچنان محور اصلی است. ناسا رهبری اچ‌دبلیو‌او را بر عهده دارد، اما انتظار می‌رود اجزای مهمی از سوی شرکای سراسر جهان تامین شود. هدف بریتانیا روشن است: تحویل یک دوربین در صفحه کانونی تلسکوپ و مشارکت در سامانه‌هایی که تصویربرداری مستقیم از سیاره‌های فراخورشیدی را ممکن می‌کنند. اگر چشم‌انداز بودجه تثبیت شود، این مشارکت‌ها می‌تواند سهم علمی بلندمدتی در کشف‌های اچ‌دبلیو‌او برای بریتانیا تضمین کند.

دو دهه دیگر، هنگامی که اچ‌دبلیو‌او پیمایش ستاره‌های نزدیک را آغاز کند، این پروژه روش‌ها و ابزارهایی را به آزمون خواهد گذاشت که امروز صیقل می‌خورند. دانشمندان جوانی که اکنون آموزش می‌بینند، همان کسانی خواهند بود که طیف‌ها را تفسیر می‌کنند، رصدهای پیگیری را انجام می‌دهند و گروه‌هایی را هدایت می‌کنند که فوتون‌های کم‌نور را به بینشی عمیق تبدیل خواهند کرد. این مسیری طولانی از تخصص، تجهیزات و شکیبایی است. ۳ میلیون پوند فقط یک نشانگر در مسیر است. رقابت همچنان ادامه دارد.