ده سال پس از ملاقات تاریخی با پلوتو؛ سیاره نهم سابق منظومه شمسی هنوز اسرار بسیاری دارد

زومیت/ فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا، ده سال پیش نگاه ما به پلوتو را دگرگون کرد. اما امروز چقدر با مأموریت بعدی به این سیاره کوتوله فاصله داریم؟

فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا ده سال پیش نگاهی گذرا به پلوتو انداخت و جهانی دوردست با چشم‌اندازی رؤیایی را آشکار کرد که به طرز متناقضی، گویی در اعماق سرد منظومه شمسی خود را بازسازی می‌کند. این مأموریت به بسیاری از پرسش‌هایی پاسخ داد که از زمان کشف پلوتو توسط کلاید تامبا، ستاره‌شناس آمریکایی در سال ۱۹۳۰ بی‌پاسخ مانده بود؛ اما همان‌طور که در اکتشافات سیاره‌ای معمول است، پرواز گذری نیوهورایزنز از کنار پلوتو در ۱۴ ژوئیه ۲۰۱۵، پرسش‌های بی‌شماری جدید را مطرح کرد. مهم‌ترین آن‌ها این بود: چگونه ممکن است چنین دنیای پویایی تا این حد دور از خورشید شکل گرفته باشد؟

---

بازار

---

در دهه‌های پیش رو، تنها منابع موجود برای دانشمندان جهت پاسخ به معماهای پلوتو یا آرشیو بیش از ۵۰ گیگابیت داده‌ی ثبت‌شده‌ی مأموریت نیوهورایزنز در زمان پرواز گذری خواهد بود یا رصدهایی از میلیاردها کیلومتر فاصله با تلسکوپ‌های قدرتمند زمینی یا فضایی مانند هابل و جیمز وب.

امروز یک واقعیت برایمان آشکار شده است: ده سال پس از ملاقات نیوهورایزنز با پلوتو، هیچ مأموریت جدیدی برای بازگشت به این سیاره کوتوله در برنامه نیست و در عمل چشم‌انداز واقعی برای انجام آن نیز وجود ندارد.

مأموریتی برای نسل‌ها

در شرایط عادی و با یک بودجه پایدار ناسا، شاید دانشمندان ۲۰ تا ۱۰ سال دیگر فرصت پیدا می‌کردند تا توسعه‌ی مأموریت جدیدی به پلوتو را آغاز کنند؛ البته اولویت با مأموریت‌هایی مانند بازگرداندن نمونه از مریخ، فرستادن فضاپیما به مدار اورانوس، یا ارسال کاوشگر به مدار و سطح قمر یخی زحل، یعنی انسِلادوس است. در چنین سناریویی، شاید یک مأموریت تازه بتواند تا پیش از پایان دهه ۲۰۵۰ به پلوتو برسد و وارد مدار آن شود.بااین‌حال امروز شرایط عادی نیست. دولت ترامپ پیشنهاد داده که بودجه علمی ناسا به نصف کاهش یابد. چنین کاهش بودجه‌ای، نه‌تنها مأموریت‌های آینده در منظومه شمسی را به خطر می‌اندازد، بلکه ممکن است به توقف بسیاری از فضاپیماهای فعال از جمله نیوهورایزنز منجر شود که همچنان در حال حرکت در بخش ناشناخته‌ای از کمربند کویپر به سوی فضای میان‌ستاره‌ای است.کاهش بودجه پیشنهادی، روحیه ناسا و جامعه‌ی گسترده‌تر علوم فضایی را تضعیف کرده است. اگر این کاهش‌ها اجرایی شوند، فقط مأموریت‌های عملیاتی ناسا را تحت تأثیر قرار نمی‌دهند؛ بلکه بودجه‌ی پژوهشی ناسا را نیز کاهش می‌دهد. این بودجه می‌تواند صرف اعطای کمک‌هزینه به دانشمندانی شود که داده‌های موجود در آرشیو مأموریت نیوهورایزنز را تحلیل می‌کنند یا با استفاده از تلسکوپ‌ها، نگاهی ژرف‌تر از دور به پلوتو می‌اندازند.

کاخ سفید همچنان از تأمین مالی مأموریت‌هایی که به‌تازگی راه‌اندازی شده‌اند، مانند اروپا کلیپر و مأموریت هیجان‌انگیز دراگن‌فلای (که قرار است در آسمان تیتان، قمر زحل پرواز کند) حمایت می‌کند؛ اما در عوض، بودجه پیشنهادی دولت ترامپ (که همچنان باید به تصویب کنگره برسد) نشانه‌ای از عدم تمایل برای تأمین مالی مأموریت‌های جدیدی دارد که فراتر از ماه یا مریخ را کاوش کنند؛ جایی که ناسا می‌خواهد تمرکز خود را بر اکتشافات انسانی قرار دهد و هزینه‌ی طیف متنوعی از پروژه‌های تجاری را تأمین کند.

در چنین شرایطی، تصور آغاز توسعه‌ی یک مأموریت جدید به پلوتو در ۲۰ سال آینده دشوار است. حتی اگر کنگره یا دولت‌های آینده‌ی آمریکا بودجه‌ی علمی سیاره‌ای ناسا را بازیابی کنند، مأموریت به پلوتو در اولویت‌های اصلی ناسا قرار نخواهد گرفت.در تازه‌ترین بررسی ده‌ساله آکادمی‌های ملی علوم آمریکا، اولویت‌ها برای برنامه‌ی علمی سیاره‌ای ناسا تا سال ۲۰۳۲ تعیین شده‌اند؛ از این برنامه‌ها می‌توان به بازگرداندن نمونه از مریخ، ارسال فضاپیما به مدار اورانوس و مأموریت «اُربی‌لندر» برای پرتاب مدارگرد و فرود روی قمر انسِلادوس اشاره کرد. هیچ‌یک از این مأموریت‌ها احتمال واقع‌بینانه‌ای برای پرتاب تا سال ۲۰۳۲ ندارند و احتمالاً تا آن زمان حتی به مراحل پیشرفته‌ی توسعه نیز نخواهند رسید.کمیته‌ی علمی شرکت‌کننده در بررسی ده‌ساله که در سال ۲۰۲۲ منتشر شد، تشخیص داد که مأموریت دوم به پلوتو حتی شایستگی تهیه گزارش ارزیابی فنی و هزینه‌ای را ندارد؛ به این معنا که حتی به فهرست اولیه‌ی مأموریت‌های اولویت‌دار هم راه نیافت.

در میان جامعه‌ی علمی، توافق گسترده‌ای وجود دارد که مأموریت دوباره به پلوتو باید یک مدارگرد باشد نه یک پرواز گذری دیگر. نیوهورایزنز با سرعتی نزدیک به ۱۴ کیلومتر در ثانیه از کنار پلوتو گذشت و از فاصله‌ای حدود ۱۲٬۵۰۰ کیلومتر نزدیک‌ترین گذر را انجام داد.دوربین اصلی نیوهورایزنز در فاصله‌ی ۱۲٬۵۰۰ کیلومتری و با آن سرعت، تنها برای کمتر از یک ساعت توانست تصاویری با وضوح بالا بگیرد؛ در حدی که جسمی به اندازه‌ی یک زمین فوتبال قابل مشاهده باشد. پلوتو آنجا بود و ناگهان دیگر نبود. نیوهورایزنز تنها موفق شد نیمی از سطح پلوتو را با وضوح مناسب مشاهده کند، اما همان نیمه، صحنه‌ای شگفت‌انگیز را آشکار کرد: صفحاتی قلب‌شکل از نیتروژن و متان منجمد، کوه‌هایی از یخ‌آب و سطحی که به باور دانشمندن، روی اقیانوس مدفونی از آب مایع شناور است.برای آنکه پلوتو بتواند از یخ‌زدگی کامل جلوگیری کند، باید منبعی از گرمای درونی در خود داشته باشد؛ چیزی که پیش از رسیدن نیوهورایزنز، دانشمندان انتظارش را نداشتند.

اما اقیانوس پلوتو چگونه است؟ ورقه‌های یخی آن چقدر ضخامت دارند؟ آیا یخ‌فشان‌های مشکوک پلوتو هنوز هم فعال‌اند؟ و چه رازهایی در نیمه‌ی دیگر پلوتو پنهان شده‌اند؟ پاسخ به این پرسش‌ها و بسیاری از معماهای دیگر تنها از طریق یک مدارگرد ممکن خواهد بود.

برخی از دانشمندانی که روی مأموریت نیوهورایزنز کار کرده بودند، طرح ابتدایی یک مأموریت مفهومی برای مدارگردی به دور پلوتو را طراحی کرده‌اند. این مأموریت، به نام پرسفون که در اسطوره‌شناسی یونان، همسر پلوتو (هادس) است، هنوز به‌طور رسمی به ناسا پیشنهاد نشده، اما بررسی آن می‌تواند دشواری‌های سفر به پلوتو و مهم‌تر از آن، ورود به مدار سیاره‌ای کوتوله را که این‌قدر از زمین دور است، بهتر روشن کند.

پاسخ، انرژی هسته‌ای است

طرح اولیه‌ی پرسفون که در سال ۲۰۲۰ منتشر شد، پرتاب آن را در سال ۲۰۳۱ و توسط موشک SLS Block 2 ناسا با مرحله‌ی کمکی قنطورس پیش‌بینی کرده بود. البته این جدول زمانی برای چنین مأموریت بلندپروازانه‌ای واقع‌بینانه نیست و موشکی که برای این طرح انتخاب شده، هنوز وجود خارجی ندارد؛ اما اگر فرض کنیم که پرسفون بتواند در سال ۲۰۳۱ با موشک فوق‌سنگین SLS پرتاب شود، بیش از ۲۷ سال طول می‌کشد تا این فضاپیما به پلوتو برسد و در نهایت در سال ۲۰۵۸ وارد مدار آن شود.مطالعه‌ی مفهومی دیگری نیز توسط آلن استرن، مدیر علمی نیوهورایزنز هدایت شد که نشان می‌دهد در صورت پرتاب فضاپیما تا سال ۲۰۳۰ با موشک SLS، مدارگرد پلوتو می‌تواند تا اواخر دهه ۲۰۵۰ به مقصد برسد. در این صورت فضاپیمای پیشنهادی استرن که «استاندارد طلایی» نام دارد، به‌اندازه‌ای سوخت ذخیره می‌کند تا پس از پایان مأموریت در مدار پلوتو، بتواند به سمت یک جرم دورتر پرواز کند و از کنار آن نیز بگذرد.

هر دو طرح پرسفون و استاندارد طلایی فرض را بر این گذاشته‌اند که فضاپیما بتواند از شتاب گرانشی سیاره مشتری برای افزایش سرعت خود استفاده کند؛ اما مشتری از سال ۲۰۳۲ تا اوایل دهه ۲۰۴۰ از موقعیت مناسب برای چنین کمک گرانشی خارج می‌شود و این یعنی اگر مأموریتی در آن سال‌ها از زمین پرتاب شود، ۱۰ سال یا بیشتر به مدت سفر اضافه خواهد شد.

هرچند نیوهورایزنز تنها در ۹ سال از زمین به پلوتو رسید، بسیار کوچک‌تر از چیزی بود که یک مدارگرد باید باشد؛ زیرا برای ورود به مدار، فضاپیما باید مقدار زیادی انرژی و سوخت حمل کند تا هنگام نزدیک‌شدن به پلوتو بتواند سرعت خود را به‌قدر کافی کم کند تا بدین ترتیب گرانش ضعیف این سیاره کوتوله بتواند آن را در مدارش به دام بیاندازد. در غیر این صورت، اگر سرعت زیاد باشد و سوخت کافی در دسترس نباشد، فضاپیما مانند نیوهورایزنز فقط از کنار پلوتو عبور خواهد کرد.

طرح مفهومی پرسفون از پنج مولد هسته‌ای رادیوایزوتوپی برای تولید انرژی و پیشران‌های الکتریکی متعارف استفاده می‌کند که این ترکیب را در محدوده‌ی فناوری‌های موجود قرار می‌دهد. مقاله‌ای به قلم جان کاسانی، مدیر باسابقه پروژه در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در سال ۲۰۲۰ نشان می‌داد که پیشرانش الکتریکی هسته‌ای نسل آینده می‌تواند در بلندمدت بسیار نویدبخش باشد.براساس گزارش مطالعاتی درباره‌ی طرح پرسفون، استفاده از یک راکتور هسته‌ای نسبتاً کوچک با توان ۱۰ کیلووات برای تغذیه‌ی پیشران‌های الکتریکی می‌تواند زمان سفر به پلوتو را تا ۲۵ تا ۳۰ درصد کاهش دهد و در عین حال، با فراهم کردن برق کافی برای یک فرستنده رادیویی قدرتمند، داده‌های علمی را چهار برابر سریع‌تر به زمین ارسال کند. بااین‌حال، فناوری‌های پیشرانش الکتریکی هسته‌ای هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارند و بودجه‌ی پیشنهادی دولت ترامپ نیز هیچ‌گونه تأمین مالی برای تحقیقات مربوط به موشک‌های هسته‌ای در نظر نگرفته است.

موشک‌هایی مانند استارشیپ اسپیس‌ایکس ممکن است در آینده بتوانند کاوشگری را با شتاب کافی به سوی فضای بیرونی منظومه شمسی پرتاب کنند؛ اما هنوز هیچ مطالعه‌ی دقیقی درباره‌ی قابلیت‌های استارشیپ برای مأموریتی به مقصد پلوتو منتشر نشده است. پرتاب کاوشگر پلوتو با استارشیپ چالش‌های خاص خود را خواهد داشت و هنوز مشخص نیست که آیا مزیتی نسبت به پیشرانش الکتریکی هسته‌ای خواهد داشت یا نه؛ اما همه‌ی این‌ها چقدر هزینه دارد؟ در حال حاضر، هیچ‌کس نمی‌داند.

دانشمندان هزینه‌ی اجرای طرح مفهومی پرسفون را بدون درنظرگرفتن هزینه‌ی پرتاب، حدود ۳ میلیارد دلار برآورد کرده‌اند. در صورتی که نیاز به موشک خاصی باشد، ممکن است یک میلیارد دلار یا بیشتر هم به آن افزوده شود. توسعه‌ی سامانه‌ی پیشرانش الکتریکی هسته‌ای نیز بدون شک چندین میلیارد دلار هزینه خواهد داشت.

همه‌ی این ارقام نشان می‌دهد که احتمالا بین اولین و دومین مأموریت اکتشافی به پلوتو ۵۰ سال یا بیشتر فاصله خواهد افتاد. این بازه زمانی با فاصله‌ی میان نخستین پروازهای عبوری از کنار اورانوس (۱۹۸۶) و نپتون (۱۹۸۹) توسط وویجر ناسا و اولین فرصت واقع‌بینانه برای بازدید مجدد از این دو غول یخی، هم‌راستا است. پس تعجبی ندارد که دانشمندان خود را برای انتظاری طولانی آماده کرده‌اند تا بار دیگر دنیاهای منظومه شمسی را از نزدیک ببینند.

🔹"آخرین خبر" در روبیکا
🔹"آخرین خبر" در ایتا
🔹"آخرین خبر" در بله