زیردریایی فضایی؛ ایده جسورانه دانشمندان برای کاوش "تیتان" قمر زحل

زوميت/ پژوهشگران ناسا براي کاوش درياهاي تيتان، قمر بزرگ زحل درصدد طراحي مأموريتي براي ارسال زيردريايي هستند که ممکن است در دهه‌ي ۲۰۳۰ پرتاب شود.
تا چند دهه‌ي آينده امکان دارد از زيردريايي براي کاوش درياهاي بيگانه استفاده شود. پژوهشگران درحال طراحي مأموريتي مفهومي هستند که به تيتان، قمر بزرگ زحل زيردريايي خواهد فرستاد؛ جهاني که روي سطح منجمد خود، صاحب درياچه و درياهايي از هيدروکربن‌هاي مايع است. به‌گفته‌ي توسعه‌دهندگان، چنين مأموريتي درصورت تأييد و دريافت بودجه از ناسا، مي‌تواند براي پرتاب در دهه‌ي ۲۰۳۰ آماده شود و به‌طور بالقوه مسير را براي کاوش‌هاي زيرديايي به‌مراتب جاه‌طلبانه‌تر در آينده هموار کند.

استيو اولسون، پژوهشگر در مرکز تحقيقات گلن ناسا در اوهايو، ماه گذشته درجريان جلسه‌ي ارائه با کارگروه عمليات فضايي اين سازمان گفت: «احساس مي‌کنم که زيردريايي [براي کاوش] تيتان به‌نوعي نخستين گام پيش از انجام مأموريت زيردريايي در اروپا يا انسلادوس محسوب مي‌شود.» اروپا و انسلادوس (به‌ترتيب اقمار مشتري و زحل) هردو خاستگاه اقيانوس‌هاي عظيمي از آب مايع هستند. اما توده‌هاي آبي اين دو قمر در زير پوسته‌هاي يخي مدفون شده‌اند و از اين‌رو انداختن زيردريايي در آن‌ها دشوارتر از درياهاي سطحي تيتان خواهد بود.

جهاني عجيب و بالقوه سکونت‌پذير

---

بازار

---

تيتان با قطر ۵۱۵۰ کيلومتر دومين قمر بزرگ در منظومه‌ي شمسي به‌حساب مي‌آيد. تنها قمر بزرگ‌تر از تيتان، گانيمد مشتري با فقط ۱۲۰ کيلومتر قطر بيشتر است. اما اندازه، تنها معيار متمايزکننده‌ي تيتان نيست. به‌عنوان مثال، اين قمر بزرگ تنها جهان به‌جز زمين است که مي‌دانيم از توده‌هايي پايدار از مايعات روي سطح خود ميزباني مي‌کند. برخي از اين درياها و درياچه‌ها که از متان و اتان مايع تشکيل شده‌اند، بزرگ‌تر از درياچه‌هاي بزرگ آمريکاي شمالي هستند.

علاوه‌براين، جو ضخيم تيتان احتمالا ميزبان ترکيبات شيميايي پيچيده شامل مولکول‌هاي آلي است که طبق آنچه مي‌دانيم، عناصر داراي کربن سازنده‌ي حيات هستند. درنتيجه بسياري از اخترزيست‌شناسان، تيتان را به‌عنوان منزلگاهي نويدبخش براي حيات مي‌بييند و اشاره مي‌کنند که ارگانيسم‌هاي بومي ممکن است در هواي اين قمر درحال چرخش يا در درياچه‌ها و درياها درحال شناکردن باشند. بنابراين احتمال دارد که تيتان از دو اکوسيستم به‌کلي متفاوت و مجزا پشتيباني کند.؛ جهاني سطحي از «حيات عجيب» که قلمرويي از ارگانيسم‌هاي وابسته به آب و آشناتر براي ما را تحت پوشش دارد.

کاوش درياهاي هيدروکربن؟
آنچه درباره‌ي تيتان مي‌دانيم، تا حد زيادي از مأموريت ۳/۲ ميليارد دلاري کاسيني هويگنس آموخته‌ايم که از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۷ زحل و اقمار آن را مطالعه کرد. بخش عمده‌ي اين تلاش بر دوش مدارگرد کاسيني ناسا بود؛ اما سطح‌نشين هويگنس نيز نقش چشم‌گيري در شناخت قمر زحل ايفا کرد؛ کاوشگري از سازمان فضايي ايتاليا که در ژانويه‌ي سال ۲۰۰۵ روي سطح تيتان فرود آمد.

ناسا هم‌اکنون روي فضاپيماي تيتان خود کار مي‌کند؛ پهپادي هشت پروانه‌اي به‌نام دراگون‌فلاي (Dragonfly) که براي پرتاب در سال ۲۰۲۶ برنامه‌ريزي شده است. اگر همه‌چيز طبق برنامه پيش برود، دراگون‌فلاي در سال ۲۰۳۴ روي تيتان فرود خواهد آمد و سپس ترکيبات شيميايي پيچيده‌ي اين قمر و سکونت‌پذيري بالقوه‌ي آن را در تعدادي از مکان‌هاي مختلف مطالعه خواهد کرد.

زيردريايي مي‌تواند گام بعدي در کاوش تيتان باشد. ناسا هنوز ايده‌ي زيردريايي تيتاني را به‌عنوان مأموريتي رسمي انتخاب نکرده است؛ اما اولسون و تيم او دو دور بودجه از برنامه‌ي طرح‌هاي مفهومي پيشرفته‌ي ناسا (ناياک) دريافت کرده‌اند؛ پروژه‌اي که قصد دارد انگيزه‌بخش ساخت ايده‌ها و فناوري‌هاي اکتشافي انقلابي باشد. دو کمک مالي ناياک به ارزش ۱۰۰ هزار و ۵۰۰ هزار دلار به‌ترتيب در سال ۲۰۱۴ و ۲۰۱۵ اهدا شدند.

به‌گفته‌ي اولسون، هدف اصلي ناياک از تخصيص بودجه، ترسيم طرح کلي مهندسي ابتدايي از زيردريايي تيتان بود. او در جلسه‌ي ارائه‌ي ماه گذشته گفت: «آيا اين ايده امکان‌پذير است؟ چه نوع فناوري‌هايي مورد نياز است؟ چه چيز در اين محيط منحصربه‌فرد است؟»

منحصربه‌فردبودن چندلايه است. به‌عنوان مثال، هرچند تيتان به‌عنوان قمر، جرمي بسيار بزرگ محسوب مي‌شود، اندازه‌اي بسيار کوچک‌تر از زمين دارد و کشش گرانشي آن تنها ۱۴ درصد سياره‌ي ما است؛ بدين معنا که در عمق يکسان به‌اندازه‌ي زيردريايي‌هاي زميني به بدنه‌ي زيردريايي تيتاني فشار وارد نخواهد شد. همچنين زيردريايي تيتاني درمقايسه با نمونه‌هاي زميني در محيطي متفاوت گشت‌وگذار خواهد کرد؛ اما اين موضوع نيز لزوما نکته‌اي منفي به‌حساب نمي‌آيد. به‌گفته‌ي اولسون، زيردريايي تقريبا به‌راحتي مي‌تواند درون هيدروکربن‌هاي مايع پيشروي کند. اين مواد براي سيگنال‌هاي راديويي شفاف هستند و برقراري ارتباط با زيردريايي را هنگام فرورفتن آن در دريا امکان‌پذير مي‌کنند. پيغام‌هاي راديويي مي‌توانند به‌طور مستقيم از زمين يا بسته به ساختار مأموريت ازطريق يک مدارگرد تيتاني به زيردريايي مخابره شوند.

به‌گفته‌ي اولسون، يک زيرديايي مستقل تيتاني بايد اندازه‌اي بزرگ (تقريبا ۶ متر طول) و دست‌کم ۱۵۰۰ کيلوگرم وزن داشته باشد تا تجهيزات ارتباطاتي مورد نياز را در خود بگنجاند. درمقايسه، زيردريايي به‌همراه مدارگرد مي‌تواند همان ابزارآلات علمي را درون بدنه‌اي تقريبا ۲ متري با وزن حدودي ۵۰۰ کيلوگرم جا دهد. براساس برآورد اولسون و تيم او، وسايل علمي در حداقلي‌ترين حالت بايد شامل ابزارهايي براي تجزيه‌وتحليل شيميايي نمونه‌هاي مايع، عمق‌سنج، ايستگاه هواشناسي و ابزاري براي اندازه‌گيري خصوصيات فيزيکي درياي پيرامون باشد. ابزارهاي اضافي ديگر مي‌توانند نمونه‌هاي کف دريا را تجزيه‌وتحليل و از اعماق اقيانوس تصويربرداري کنند.

پژوهشگران امکان‌پذيري ماندن روي سطح دريا با کشتي و کاوش متناوب اعماق ژرف را با دستگاه‌هاي کوچک و مملو از ابزار به‌نام دراپ‌سوند نيز بررسي کرده‌اند. کشتي فضايي گزينه‌اي کم‌ريسک‌تر به‌حساب مي‌آيد؛ اما پاداش آن نيز کمتر خواهد بود. اولسون درباره‌ي ايده کشتي گفت: «ما صرفا بدين دليل که نمي‌توانيم به زير دريا برويم و بسياري از آزمايش‌ها را انجام دهيم، فرصت انجام پژوهش‌هاي علمي را ازدست خواهيم داد.»

يک زيردريايي مستقل يا جفت زيردريايي و مدارگرد احتمالا مأموريت‌هايي پرچم‌دار خواهند بود. پرچم‌دارها، گران‌ترين و جاه‌طلبانه‌ترين مأموريت‌هاي ناسا محسوب مي‌شوند و هزينه‌ي طراحي آن‌ها معمولا امروزه از ۲ ميليارد دلار فراتر مي‌رود. ازجمله نمونه‌هاي اين چنيني مي‌توان به کاسيني هويگنس، سطح‌نورد مريخي کيوراسيتي و مريخ‌نورد پرسويرنس اشاره کرد که ماه گذشته به سمت سياره‌ي سرخ پرتاب شد.
ناسا ممکن است بتواند ازطريق برنامه‌ي New Frontiers، مأموريت کشتي تيتاني پرتاب کند. مأموريت‌هاي نيوفرانتيرز ازجمله دراگون‌فلاي و کاوشگر نيوهورايزنز هزينه‌اي بسيار کمتر از نمونه‌هاي پرچم‌دار دارند. پيشنهادهاي آخرين دور از بودجه‌ي نيوفرانتيرز که به انتخاب دراگون‌فلاي در سال ۲۰۱۹ منجر شد، بايد به سقف هزينه‌ي ۸۵۰ ميليون دلار (صرف‌نظر از هزينه‌هاي پرتاب و عمليات) پايبند بماند.
تمام نسخه‌هاي کاوشگران دريايي تيتاني همانند کاسيني و دراگون‌فلاي از انرژي هسته‌اي نيرو خواهند گرفت. زحل درمقايسه با زمين، ۱۰ برابر از خورشيد دورتر است؛ درنتيجه نور بسيار کمي به تيتان مي‌رسد. علاوه‌براين، باتوجه‌به آنکه زيردريايي‌ها اغلب اوقات در اعماق تاريک درياها به‌سر مي‌برند، استفاده از نمونه‌هاي خورشيدي حتي روي زمين نيز گزينه‌اي نامناسب محسوب مي‌شود.

پرتاب در دهه ۲۰۳۰؟
عرض‌هاي شمالي تيتان ميزبان تقريبا تمام درياچه‌ها و درياهاي اين قمر ازجمله درياي کراکن و درياي ليژيا، دو هدف بيش از همه جذاب براي کاوش‌هاي زيرديايي هستند. اين دو توده‌ي آبي هردو وسعت بسيار زيادي دارند. درياي کراکن تقريبا ۴۰۰ هزار کيلومتر مربع از سطح تيتان را مي‌پوشاند و دست‌کم ۳۵ متر عمق دارد. درياي ليژيا نيز با حداکثر عمق ۱۷۰ متر، ۱۳۰ هزار کيلومتر مربع مساحت دارد.
تيتان همانند زحل داراي فصل‌هايي است که هرکدام نزديک به هفت سال زميني طول مي‌کشند. به‌گفته‌ي اولسون، بهترين زمان براي کاوش کراکن يا ليژيا در تابستان نيم‌کره‌ي شمالي تيتان خواهد بود؛ زماني‌که فضاپيما مي‌تواند از خطوط ساحلي در نور مرئي تصويربرداري و به‌طور مستقيم با گردانندگان مأموريت روي زمين ارتباط برقرار کند. درنتيجه، رسيدن به تيتان در سال ۲۰۴۵، انتخابي مناسب خواهد بود. اگر براي مأموريت، مدارگرد درنظرگرفته شود، رسيدن به تيتان در فصل بهار نيم‌کره‌ي شمالي درحوالي سال ۲۰۴۰ نيز مي‌تواند مطلوب باشد.

سفر به تيتان تقريبا هفت سال طول مي‌کشد. درنتيجه مأموريت زيردريايي از هر نوع بايد در دهه‌ي ۲۰۳۰ پرتاب شود؛ مگرآنکه بخواهيم براي تغيير دوباره‌ي فصل‌ها سه دهه‌ي ديگر صبر کنيم. اولسون مي‌گويد: «براي آنکه بتوانيم مأموريت را در دهه‌ي آتي آماده کنيم و به تيتان بفرستيم، اين جدول زماني برايمان مناسب خواهد بود.»

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar