تصور کنید پرسشی را به دل تاریکی بفرستید و دو روز برای پاسخ آن منتظر بمانید. این همان واقعیت عملی ارتباط با وویجر ۱ است، کاوشگری که اکنون دورتر از هر ساخته دست بشر از زمین پیش می‌رود. این کاوشگر به فاصله‌ای نزدیک می‌شود که در آن نور و سیگنال‌های رادیویی برای پیمودن مسیر یک‌طرفه، یک شبانه‌روز کامل زمان نیاز دارند. سیگنال‌های ساده و معمولی حالا به گفت‌وگویی دوربرد تبدیل شده‌اند که زمان، بخشی جدایی‌ناپذیر از آن است.
رویارویی با اختلال‌ها در مسیر دورتر به سوی فضای میان‌ستاره‌ای
اواخر اکتبر یادآوری کرد که ماشین‌های قدیمی در اعماق فضا همچنان می‌توانند غافلگیرکننده باشند. به مدت ۴۸ ساعت، شبکه فضای عمیق ناسا در دو تماس برنامه‌ریزی‌شده که ۲۴ ساعت با هم فاصله داشتند، وویجر ۱ را شناسایی نکرد. سیگنال پیش از آنکه مهندسان فرصت صدور فرمان‌های عیب‌یابی را پیدا کنند بازگشت، اما بررسی‌ها نشان داد گروهی از پیشرانه‌های کنترل وضعیت از مدار خارج شده‌اند و واحدهای پشتیبان افزونه به‌طور خودکار جای آن‌ها را گرفته‌اند.
پیشرانه‌ها موتورهای موشکی کوچکی هستند که با اعمال ضربه‌های ظریف، فضاپیما را در وضعیت درست نگه می‌دارند تا آنتن آن به سوی زمین باشد و ابزارهای علمی آن جهت‌گیری صحیح خود را حفظ کنند. نرم‌افزار داخلی وویجر ۱ طوری طراحی شده است که هنگام رفتار غیرعادی یک قطعه واکنش نشان دهد، به سامانه‌های پشتیبان سوئیچ کند و فضاپیما را در پیکربندی پایدار قرار دهد تا تیم‌های زمینی علت را بررسی کنند. وقفه‌های فرمانی از این نوع در مرحله پایانی مأموریت وویجر تازگی دارند، اما به گفته مدیران مأموریت، کاملا دور از انتظار نیستند.
کریم بدرالدین، مدیر پروژه وویجر در آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا، نگرش تیم را چنین خلاصه کرد: از برقراری دوباره تماس آسوده شدیم و اکنون تمرکزمان بر شناسایی علت از کار افتادن پیشرانه‌هاست. این جمله دو واقعیت درباره وویجر ۱ پس از نزدیک به پنج دهه حضور در فضا را نشان می‌دهد: این کاوشگر همچنان داده‌های علمی بی‌قیمتی ارسال می‌کند و نگهداری از آن به مهندسی مداوم، دقیق و بسیار محتاطانه نیاز دارد.
این تصویر که در ۲۷ آوریل ۱۹۷۷ گرفته شده، یکی از کاوشگرهای وویجر را در محفظه خلأ حرارتی شبیه‌ساز فضایی ۲۵ فوتی در آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا نشان می‌دهد.
وویجر چگونه با بودجه انرژی رو به کاهش به علم ادامه می‌دهد
هر دو کاوشگر وویجر که در سال ۱۹۷۷ پرتاب شدند، اکنون فراتر از خورشیدسپهر قرار دارند، حباب عظیمی که باد خورشیدی و میدان مغناطیسی خورشید آن را شکل داده‌اند. هیچ فضاپیمای دیگری به‌طور مستقیم از آن ناحیه نمونه‌برداری نکرده است. برای روشن نگه داشتن ابزارها، هر وویجر برق خود را از یک مولد ترموالکتریک رادیوایزوتوپی، یا آرتی‌جی، تأمین می‌کند که گرمای ناشی از واپاشی پلوتونیوم را به توان الکتریکی تبدیل می‌کند. این منبع به‌تدریج کاهش می‌یابد، تقریبا چهار وات در سال، و مهندسان را ناچار می‌کند تصمیم بگیرند کدام سامانه‌ها فعال بمانند.
در طول دهه‌ها، تیم‌های مأموریت ابزارها و سامانه‌هایی را بازنشسته کرده‌اند که در گذرهای نزدیک از سیارات ضروری بودند، اما دیگر برای اندازه‌گیری‌های میان‌ستاره‌ای لازم نیستند. با این حال، سال‌های اخیر با تصمیم‌های دشوار همراه بوده است: برای صرفه‌جویی در انرژی و حفظ توان برای ارزشمندترین آزمایش‌ها، دو ابزار علمی تاکنون خاموش شده‌اند. مدیریت گرما نیز محدودیت دیگری است؛ تجهیزات الکترونیکی برای عملکرد قابل اعتماد در سرمای اعماق فضا به حداقل بازه دمایی مشخصی نیاز دارند.
برای کاهش مصرف توان و در عین حال فعال نگه داشتن گرم‌کن‌های حیاتی، مهندسان اوایل امسال مجموعه‌ای هماهنگ از تغییرات را روی وویجر ۱ اجرا کردند. این عملیات که غیررسمی «مهبانگ» نام گرفت، سه گرم‌کن و کنترل‌کننده پرمصرف‌تر را با گزینه‌های کم‌مصرف‌تر جایگزین کرد. از آنجا که این تجهیزات از نظر حرارتی و الکتریکی با هم تعامل دارند، تعویض‌ها باید به‌صورت هم‌زمان انجام می‌شد. این فرایند مشابه تغییری بود که چند هفته پیش‌تر روی وویجر ۲ انجام شد و برای وویجر ۱ چند ماه زمان اضافی می‌خرد، زمانی که شاید مانع خاموش شدن ابزاری شود که در غیر این صورت ممکن بود تا تابستان ۲۰۲۷ ناگزیر به خاموشی آن باشند.
یک روز نوری: نقطه عطفی انسانی، نه مانعی فیزیکی
قرار است وویجر ۱ در ۱۸ نوامبر از فاصله ۱۶٫۰۹ میلیارد مایلی از زمین، یعنی حدود ۲۵٫۸۹ میلیارد کیلومتر، عبور کند. در این فاصله، یک پینگ رادیویی برای رسیدن به فضاپیما به ۲۴ ساعت زمان نیاز دارد و پاسخ آن نیز ۲۴ ساعت دیگر طول می‌کشد تا به زمین بازگردد. این نقطه عطف محیط یا عملیات کاوشگر را تغییر نمی‌دهد، اما نشانه‌ای تأثیرگذار از پایداری و گستره دسترسی بشر است، معیاری برای اینکه چگونه یک فضاپیمای کوچک ساخته‌شده در دهه ۱۹۷۰ همچنان با سرسختی درباره فضای فراتر از منظومه شمسی به ما می‌آموزد.
چرا این موضوع اهمیت دارد؟ زیرا ابزارهای وویجر هنوز داده‌هایی درباره پلاسما، میدان‌های مغناطیسی و ذرات پرتوهای کیهانی در ناحیه‌ای گردآوری می‌کنند که مأموریت‌های اندکی به آن دسترسی دارند. حتی خوانش‌های پراکنده یک کاوشگر سالخورده، مدل‌های ما را از چگونگی کم‌رنگ شدن نفوذ خورشید و تعامل فضای میان‌ستاره‌ای با حباب محلی ما دقیق‌تر می‌کند. هر وات انرژی که حفظ می‌شود و هر گرم‌کنی که تعویض می‌شود، به معنای ماه‌های بیشتری از اندازه‌گیری‌های منحصربه‌فرد است.
دیدگاه کارشناس
دکتر النا مارکز، اخترفیزیک‌دانی که در زمینه فیزیک خورشیدسپهر پژوهش می‌کند، گفت: «وویجر ۱ یک سکوی علمی بی‌قیمت است. هر تصمیم برای پیکربندی دوباره یک گرم‌کن یا بازنشسته کردن یک حسگر، موازنه‌ای میان داده‌های فوری و بازده بلندمدت است. رویکرد تیم، دقیق، گام‌به‌گام و محافظه‌کارانه، با توجه به محدودیت‌های فیزیکی مأموریت، بیشترین بازده علمی را ممکن می‌کند.»
دکتر مارکز ادامه داد: «ما نه‌تنها درباره محیط میان‌ستاره‌ای می‌آموزیم، بلکه درباره مهندسی فضاپیماهای بلندمدت نیز درس می‌گیریم. این درس‌ها مستقیما در طراحی کاوشگرهای آینده به کار می‌آیند، کاوشگرهایی که باید دهه‌ها در فاصله‌های بسیار دور فعالیت کنند.»
این موضوع برای اکتشافات آینده چه معنایی دارد
دوام وویجر ۱ آزمایشگاهی زنده برای فناوری‌هایی است که روزی از مأموریت‌های پیش‌درآمد میان‌ستاره‌ای پشتیبانی خواهند کرد. سامانه‌های توان رادیوایزوتوپی زمانی که نور خورشید برای پنل‌های خورشیدی بسیار ضعیف است، همچنان در قلب اکتشافات اعماق فضا قرار دارند. تحمل خطا، سخت‌افزار افزونه و توانایی پیکربندی دوباره سامانه‌ها از راه دور نیز درس‌هایی حیاتی هستند. مهندسانی که سامانه‌های سالخورده وویجر را بررسی می‌کنند، در عمل برای مأموریت‌های آینده تمرین می‌کنند، مأموریت‌هایی که باید در برابر فرسودگی قطعات، تابش و تأخیرهای ارتباطی چند دهه‌ای مقاوم باشند.
نقش شبکه فضای عمیق نیز به همان اندازه مهم است. این شبکه با آنتن‌های بزرگ در سه نقطه جهان، ستون فقراتی است که اجازه می‌دهد فرمانی ۲۴ ساعته به‌صورت یک‌طرفه به وویجر برسد و سپس پنجره ۲۴ ساعته دیگری برای دریافت پاسخ فراهم شود. حفظ این زیرساخت و برنامه‌ریزی برای تأخیرهای طولانی‌تر هم‌زمان با دورتر شدن کاوشگرها، بخشی از امکان‌پذیر کردن بلندپروازی‌های دوربرد بشر در فضاست.
جمع‌بندی
وویجر ۱ صرفا یادگاری از مهندسی دهه ۱۹۷۰ نیست. این کاوشگر یک ابزار علمی فعال و بستری آزمایشی برای محدودیت‌هایی است که آینده اکتشافات فراتر از منظومه شمسی را شکل می‌دهند. با نزدیک شدن آن به مرز یک روز نوری، این مأموریت ترکیبی از کار مهندسی دقیق، ارتباطات صبورانه و پایداری علمی را به نمایش می‌گذارد. پیامی بفرستید، یک روز منتظر بمانید و سپس یک روز دیگر. در آن ساعت‌های آرام، کهن‌ترین کاوشگر میان‌ستاره‌ای همچنان درباره فضای میان ستارگان به ما درس می‌دهد.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.