فضاپیمایی بسیار کوچک را تصور کنید، نه بزرگ‌تر از یک چمدان دستی، که از مدار زمین دور می‌شود و مانند کشتی‌ای که شبانه وارد بندر می‌شود، آرام به سایه ماه می‌لغزد. این فضاپیما در هر گردش مداری، برای بازه‌ای کوتاه پشت ماه قرار می‌گیرد، از همهمه بی‌وقفه امواج رادیویی زمین در امان می‌ماند و به زمزمه‌ای گوش می‌سپارد که از پیش از روشن شدن نخستین ستارگان در راه بوده است.
این ایستگاه شنود، کازموکیوب است؛ مأموریتی به رهبری بریتانیا که برای گوش سپردن به آنچه «عصر تاریک کیهان» نامیده می‌شود ساخته شده است. این دوره، حدود ۱۵۰ میلیون سال، پس از محو شدن پس‌تاب مهبانگ و پیش از «سپیده‌دم کیهانی» بود؛ زمانی که نخستین ستارگان روشن شدند. اخترشناسان گمان می‌کنند هیدروژن خنثی در آن زمان، اثری بسیار کم‌نور در بسامدهای رادیویی بسیار پایین بر جای گذاشته است. آشکارسازی خط ۲۱ سانتی‌متری که بر اثر انتقال به سرخ به بازه‌ای حدود ۱۰ تا ۵۰ مگاهرتز رسیده، مانند یافتن یک فسیل کیهانی از جهان پیش از پیدایش نوری است که امروز می‌شناسیم.
چرا باید پشت ماه پنهان شد؟ آیا چیزی روی زمین می‌تواند چنین سیگنال باستانی و ضعیفی را بشنود؟ پاسخ کوتاه این است: نه. یون‌سپهر زمین این بسامدهای پایین را دچار آشفتگی و انسداد می‌کند و منابع ساخته دست انسان، از رادیوی اف‌ام و ماهواره‌ها تا شبکه‌های موبایل، آسمان را در خود غرق می‌کنند. سمت پنهان ماه مانند یک سپر طبیعی رادیویی عمل می‌کند؛ کاسه‌ای آرام که رو به ژرفای فضا دارد. کازموکیوب از همین سکوت بهره می‌برد: این فضاپیما در مدار دو ساعته ماه، در هر گذر حدود ۴۰ دقیقه را در سکوت رادیویی سپری می‌کند و در مأموریت برنامه‌ریزی‌شده دو ساله خود، انتظار می‌رود حدود هزار ساعت داده رصدی گردآوری کند.
کوچک بودن به معنای ساده بودن نیست. کازموکیوب پس از رسیدن به مدار ماه، یک آنتن رادیویی بلند و سبک را باز می‌کند. این فضاپیما در باندی گوش می‌دهد که تا حد زیادی برای تلسکوپ‌های زمینی دست‌نیافتنی است. چالش فقط ضعف سیگنال کیهانی نیست، بلکه نویز خود ابزار نیز هست. مدارهای الکترونیکی زمزمه می‌کنند. دما دچار نوسان می‌شود. رانش‌های بسیار کوچک ابزار می‌توانند خود را شبیه ویژگی‌های معنادار نشان دهند.
مدل نماینده‌ای از کازموکیوب در حال انجام آزمایش‌های حرارتی در RAL Space.
برای مقابله با این مسئله، تیم مأموریت ماهواره را به یک سامانه کالیبراسیون سوئیچ‌شونده دیکی مجهز کرده است که اندازه‌گیری‌های آسمان را به‌طور متناوب با بارهای مرجع داخلی مقایسه می‌کند. این سوئیچینگ تکرارشونده به دانشمندان امکان می‌دهد ویژگی‌ها و خطاهای ابزار را پیش از آلوده کردن داده‌ها ردیابی و حذف کنند. پس از بازگشت تله‌متری به زمین، تحلیل‌های پیشرفته بیزی امضای هیدروژن مورد نظر را از پیش‌زمینه‌های بسیار درخشان‌تر جدا می‌کند؛ مهم‌ترین آن‌ها تابش رادیویی خود راه شیری است. تیم همچنین شبیه‌سازی و اندازه‌گیری خواهد کرد که آنتن در برابر بخش‌های مختلف آسمان چگونه واکنش نشان می‌دهد تا بتواند اعوجاج‌های باقی‌مانده را بازسازی و اصلاح کند.
دامنه علمی کازموکیوب فراتر از یک خط طیفی منفرد است. رصد جهان پیش از شکل‌گیری ستارگان، راهی مستقیم برای بررسی رفتار ماده تاریک در زمان‌های آغازین به شمار می‌رود؛ این‌که چگونه ماده تاریک، هیدروژن را به سوی بذرهای نخستین کهکشان‌ها هدایت کرد. آیا ماده تاریک فرایند سرد شدن را سرعت بخشید؟ آیا اثری بر توزیع و دمای هیدروژن آغازین گذاشت؟ پاسخ به چنین پرسش‌هایی می‌تواند تصویر ما از شکل‌گیری ساختارهای کیهانی را به‌طور بنیادی دگرگون کند.
این مأموریت فشرده می‌تواند پنجره‌ای رادیویی و شفاف به عصر تاریک کیهان بگشاید و فیزیکی را آشکار کند که هنوز هیچ تلسکوپی به آن دست نیافته است.
مهندسان، فناوری‌های آنالوگ و دیجیتال مدرن را در یک رادیومتر مینیاتوری مبتنی بر RF-Systems-on-Chip (RFSoC) جای داده‌اند. باس فضاپیما با نام SSTL-21، محصول Surrey Space Technology Ltd (SSTL)، متخصص بریتانیایی ماهواره‌های کوچک است. نمونه‌های اولیه هم‌اکنون وجود دارند و آزمایش‌های محیطی و حرارتی در تأسیساتی از جمله STFC RAL Space در حال انجام است. شرکای دانشگاهی در سراسر بریتانیا و اروپا، از آزمایشگاه کاوندیش کمبریج و دانشگاه پورتسموث گرفته تا همکاران مالت و دیگران، در طراحی، شبیه‌سازی‌ها و توسعه محموله نقش داشته‌اند. این پروژه بودجه آژانس فضایی بریتانیا را جذب کرده و در Nature Astronomy معرفی شده است؛ تیم امیدوار است ظرف حدود پنج سال آینده پرتاب انجام شود.
در این میان، نوعی رقابت زمانی نیز وجود دارد. سمت پنهان ماه امروز به شکل کم‌نظیری بکر است، اما برای همیشه خالی نخواهد ماند. کشورهایی که برای اکتشاف ماه برنامه‌ریزی می‌کنند، از مأموریت‌های سرنشین‌دار و فرودگرها تا رله‌های ارتباطی، به‌تدریج منابع رادیویی تازه‌ای را به آن محیط اضافه خواهند کرد. هرچه سمت پنهان ماه اکنون آرام‌تر باقی بماند، برای آزمایش‌هایی مانند کازموکیوب بهتر است. این ماهواره هم یک آزمایش علمی است و هم یک استدلال روشن: باید گوشه‌ای از ماه آن‌قدر آزاد و آرام بماند که نسل‌های آینده نیز بتوانند به کم‌نورترین پژواک‌های کیهان گوش دهند.
کازموکیوب در نقطه تلاقی جذابی ایستاده است: کیهان‌شناسی بلندپروازانه بر پایه یک سکوی کوچک، فشرده و کم‌هزینه. این مأموریت با بسته‌ای کوچک، پرسشی بزرگ را مطرح می‌کند. آیا می‌توانیم با کاوشگری به اندازه یک چمدان، فصلی از تاریخ جهان را بخوانیم که هرگز گشوده نشده است؟ اگر مأموریت موفق شود، پاسخ آن از خود فضاپیما رساتر خواهد بود.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.