المصدر: وكالة ناسنا
الترجمة: الموقع الجيوستراتيجي
في العقد القادم ، تهدف ناسا إلى إطلاق البشرية نحو القمر وعلى المريخ - وهي خطوة ضخمة في السفر إلى الفضاء. تمتلئ هذه الرحلة بالتحديات والأخطار ، على عكس تلك التي يواجهها المستكشفون الأوائل لعبور المحيط.ومع ذلك ، بدلاً من البحار العاصفة ، سيبحر هؤلاء المستكشفون وسط مخاطر الغلاف الشمسي - البيئة المغنطيسية المنبثقة من الشمس والتي تشمل النظام الشمسي. إن مخاطر السفر من خلال هذا المجال تتجه في النهاية إلى كيفية فهمنا للديناميكيات الموجودة فيها.
وقال تيري أونسجر ، عالم البرامج في مقر ناسا في واشنطن العاصمة: "من أجل الوصول إلى المريخ ، ستغمر المركبات الفضائية والبشر في الغلاف الشمسي وسيتعين عليها أن تتعامل معها" ، مضيفًا أن هذه البيئة يمكن أن تكون بيئة قاسية. نحن على استعداد ل. "
للتصفح الآمن للغلاف الجوي ، قام علماء ورسالة ناسا بتخطيط المنطقة لعقود من الزمن. وتساعدنا النتائج الحديثة ، من الأرض القريبة إلى النظام الشمسي البعيدة ، على هندسة مسار آمن لمستكشفي الفضاء المستقبليين في الخارج.
البقاء آمنة في الطريق إلى المريخ
بينما يترك رواد الفضاء الفقاعة المغناطيسية الواقية حول الأرض - الغلاف المغناطيسي - يصبحون معرضين لإشعاع الجسيمات النشط من الشمس. وبصورة مستمرة من السطح الشمسي ، فإن هذه الجسيمات النشطة بالطاقة الشمسية ، كما هي معروفة ، يمكن أن تصل إلى مستويات يمكن أن تضر بالتصنيع الإلكتروني وتؤذي الأنسجة الحية في الفضاء.
"وبشكل دوري ، يمكن للثورات الشمسية على سطح الشمس توليد زيادات هائلة في بيئات إشعاع الجسيمات النشطة ، وعندما يحدث ذلك ، يجب أن تكون الأنظمة قادرة على التعامل مع ذلك" ، قال أونساجر.
ويجري تصميم المركبات الفضائية بمعدات مصفحة من الإشعاع ومناطق آمنة يختبئ فيها رواد الفضاء أثناء العواصف الشمسية - والتي يمكن أن تستمر لساعات إلى أيام. بالإضافة إلى هذه الأوراق المالية الواقية ، فإن وجود نظام تحذير موثوق به أمر بالغ الأهمية لسلامة رواد الفضاء.
حافظ مرصد "ديناميات الطاقة الشمسية" التابع لوكالة الطيران والفضاء الأميركية (ناسا) على وقفة احتجاجية مستمرة على الشمس لمدة ثماني سنوات. تسمح الصور التي يستقبلها الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية للعلماء بمراقبة ظروف سطح الأرض بشكل مستمر وفهم ما هو النشاط الذي يمكن أن يكون دويًا في الأسفل ، ومستعدًا للظهور. وبمجرد ظهور ثوران على سطح الشمس ، يمكن إعطاء رواد الفضاء عادة إنذارًا قبل نصف ساعة قبل وصول الإشعاعات الواردة إلى مستويات الذروة. في حين أن هذا يوفر لرواد الفضاء بعض الوقت لاتخاذ الإجراءات اللازمة ، إلا أن التحسينات في التنبؤ بالطقس الفضائي ضرورية لتوفير تحذير أكثر تقدمًا.
تحسين التنبؤ بالطقس الفضائي
إن التنبؤ بالطقس الفضائي - الرياح الشمسية المتصاعدة وجزيئات الطاقة الشمسية التي تحملها - لا يختلف عن التنبؤ بالأحوال الجوية للأرض. يبدأ بملاحظة الشمس - التي تقوم بها SDO وغيرها من مهمات الفيزياء الشمسية التابعة لوكالة NASA على مدار الساعة. ثم يتم إدخال البيانات حول نشاط صن إلى نماذج الكمبيوتر القائمة على الفيزياء التي تجعل التنبؤات الإحصائية حول احتمال حدوث ثوران الشمس. هذا يسمح للعلماء بإعطاء تحذير عند حدوث مثل هذا الحدث.
وقال جينغنان قوه ، عالِم الفيزياء الشمسية بجامعة كيل في ألمانيا: "إن التنبؤ بظواهر الطقس الفضائي ، سواء على الأرض أو في الفضاء السحيق ، أمر معقد للغاية". "علينا أن نأخذ في الاعتبار مقاييس المسافة بين الشمس والأرض - حوالي 93 مليون ميل ، والتي تنتشر فيها الموجات والمواد المنشورة عبر الفضاء - إلى أقل من بضعة أمتار ، وفي أي مقياس ترى الاضطراب والحركيات للجسيمات."
حتى الآن ، فهمنا للديناميات المعقدة في اللعب في الغلاف الشمسي غير مكتمل ، مما يجعل التنبؤات صعبة. أفضل النماذج لا تزال في المراحل الأولى من التطوير. يعتمد العلماء الذين يصفون طقس الفضاء على العديد من مهمات الفيزياء الشمسية في ناسا لتحسين توقعاتهم.
"إذا كان لديك فقط نقطة واحدة ، فمن الصعب جدًا وضع نموذج أو حتى تفسير البيانات في بعض الأحيان. تقول ليلى مايس ، عالمة الطقس الفضائي بمركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في غرينبيلت ، ميريلاند: "إذا كانت لديك نقاط متعددة ، فإنك تستطيع تقييد نموذجك والتأكد من أن النظريات الأساسية قادرة على إعادة إنتاج هذا الحدث".
في العام الماضي ، لوحظت فعالية جزيئية نشطة للطاقة الشمسية من خلال بعثات متعددة لوكالة ناسا. النتائج التي سجلت أول حدث للجسيمات شوهدت على مستوى الأرض على كل من المريخ والأرض ، تم نشرها مؤخراً في مجلة ./Space Weather . في هذا الحدث ، تم الكشف عن جزيئات عالية الطاقة تسارعت بسبب صدمة مكثفة مدفوعة من خلال إخراج كتلة إكليلية - انفجار عنيف على سطح الطاقة الشمسية ينفث الغاز وجزيئات الطاقة - لأول مرة عندما غادرت الشمس مع SDO. استخدم العلماء الأدوات والنماذج الأرضية لتتبع كيفية تحرك المادة عبر الغلاف الشمسي وقياس شدتها عند الوصول إلى الأرض والمريخ.
وتعتبر هذه الملاحظات متعددة النقاط ضرورية لفهم كيفية انتقال الجسيمات المنطلقة من الشمس عبر النظام الشمسي. وتساعد هذه المعرفة بكيفية انتشار الإشعاعات في النهاية على تحسين النماذج - مما يمنح رواد الفضاء تحذيراً أكثر تقدماً لأحداث الطقس الفضائي المحتمل أن تكون خطرة.
وقال قوه الذي كتب الصحيفة "على الرغم من أن هذا أكبر حدث جزيئي للطاقة الشمسية لاحظناه على سطح المريخ ، لما كان خطرا على رواد الفضاء هناك". "ومع ذلك ، فإن أحداث الجسيمات النشطة للطاقة الشمسية أكبر كثيرًا ، وهذا الحدث يساعدنا في فهم ما قد يبدو عليه الأمر".
سيستمر العلماء في دراسة الطقس الفضائي من الأرض بأدوات أرضية بالإضافة إلى أسطول المركبات الفضائية الفلكية التابع لناسا ، لكن البعثات المستقبلية ستوفر وجهات نظر جديدة.
"في نهاية المطاف ، هناك حاجة إلى المزيد من البيانات ونحن نأمل في الحصول على بعض من باركر سولار بروب ، لأنها قريبة جدا من الشمس ، حيث يتم تسريع هذه الجسيمات الضارة إلى طاقات عالية" ، وقال مايس. "لدينا افتراضات حول الكيفية التي يعمل بها هذا التسريع في النماذج ، لكن قياسات باركر ستساعد حقاً في تحسين نظرياتنا".
وبالفعل ، فإن أداة الكشف عن الإشعاع على متن المركبة كوريوسيتي روفر تقوم بقياس الإشعاع عالي الطاقة على سطح المريخ ، وهي بيانات تساعد العلماء على فهم مقدار الإشعاع الذي سيتعرض له البشر عند زيارتهم للكوكب الأحمر. يقوم برنامج ناسا السواري البيئي التشغيلي المستقر بالنسبة إلى الأرض التابع لـ "نوا" بقياس قياسات الجسيمات النشطة لرواد الفضاء الحاليين منذ الثمانينيات. وستكون أجهزة لدراسة إشعاعات الجسيمات أيضا على متن رحلات جوية مستقبلية وبوابة منصة مدارات القمرية ، وهي البؤرة الاستيطانية المقترحة لتدور حول القمر.
وقال أنتتي بولكينين ، عالم في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، إن "المركبات المستقبلية لاستكشاف الفضاء في الفضاء البعيد لا توفر فقط القدرة على حماية الطاقم على متن السفينة ، ولكنها توفر تجارب علمية جديدة في آن واحد". "سوف يخدمون هذا الغرض المزدوج".
ستفيد هذه القياسات أكثر من مجرد التنبؤ بالطقس الفضائي. وستساعدنا أيضًا في فهم الأشياء الأقرب إلى المنزل - مثل القمر.
رؤية جديدة على القمر
إن العودة إلى القمر سوف تفتح بلا شك أبوابًا جديدة لفهم أقرب جار لنا في الفضاء. بعد كل شيء ، لم يكن حتى تمكنا من الوصول إلى القمر على أساس أننا كنا قادرين على فهم أصوله. واليوم لا نزال نكتشف أشياء جديدة ومهمات ناسا مثل التسارع ، وإعادة الاتصال ، والإضطراب ، والديناميكا الكهربائية لتفاعل القمر مع الشمس - أرتيميس - تكشف عن رؤى جديدة في جو القمر الهش.
القمر ، في الواقع ، ليس بدون هواء. يحتوي على طبقة رقيقة من الغلاف الجوي - الغلاف الخارجي - يتكون بشكل رئيسي من الهيدروجين ، والهليوم ، والنيون والأرجون ، يمتد حوالي مائة ميل فوق السطح. مختلطة على الحافة العليا من exosphere هي طبقة ثانوية ضعيفة وعابرة - الأيونوسفير - التي تم إنشاؤها بواسطة أشعة الشمس تنشيط الذرات في exosphere.
يقول جاسبر هاليكاس ، عالم آرتيميس في جامعة أيوا في آيوا سيتي ، والمؤلف الرئيسي في ./دراسة جديدة عن: "إن الأيونوسفير أقل كثافة بمليون مرة من الأيونوسفير الأرضي لذلك من الصعب حقاً قياس تلك الجسيمات المشحونة". ./الأيونوسفير القمر .
باستخدام تقنية جديدة لتحليل البيانات من ARTEMIS ، تمكنت Halekas وفريقه من قياس الأيونوسفير مباشرة. وأشاروا إلى أن الأيونوسفير يتوسع في كل القمر الكامل وتصبح مقترنة مع طبقة الأيونوسفير في الأرض - بمعنى أن الجزيئات المشحونة قادرة على الانتقال ذهابًا وإيابًا بين الأيونوسفير في الجسمين.
"قد يؤثر وجود القمر في الواقع على الغلاف المغناطيسي للأرض" ، قال هاليكاس. "قد يؤدي ذلك في الواقع إلى تشوش البيئة المحلية."
ستسمح البعثات الجديدة إلى القمر بدراسة طبقة الأيونوسفير والغلاف الخارجي من السطح ، مما يمنحنا فهمًا أفضل لذلك الربط وكيف يمكن ربط غلافنا الجوي بالقمر.
قد تساعدنا النتائج الجديدة أيضًا على فهم أفضل لكيفية إنشاء الأجواء واستدامتها على الهيئات الصغيرة.
"يمكن تطبيق نفس الأسلوب على العديد من الهيئات الأخرى في النظام الشمسي ، والتي يجب أن يكون لها جو هزيل مثل القمر" ، قال هاليكاس. "وهذا يشمل: أقمار حول الكواكب الخارجية ، أجسام كبيرة في حزام الكويكبات ، أشياء في حزام كوي Kuر ، وحتى كائنات خارج المجموعة الشمسية."
وضع مع الثقة
من الصعب التنبؤ بالاكتشافات التي ستجعل من الرحلات البشرية إلى القمر والمريخ ، على الرغم من أنها بالتأكيد ستكون لا حصر لها. ما هو مؤكد هو الدور الذي تلعبه الفيزياء الشمسية في مساعدتنا في الوصول إلى هناك. إن دراسة الفيزياء الشمسية والطقس الفضائي لا تقدر بثمن لحماية روادنا وأصولنا في الفضاء. ومن دون شك ، ستساعدنا هذه الرحلة عبر المنظومة الشمسية على اكتشاف اكتشافات جديدة حول الغلاف الشمسي الذي نطلق عليه اسم الوطن ، مما يجعل طرق الفضاء أكثر أمانًا للأجيال المستقبلية من مستكشف الفضاء.
02.01.2019
