هدیه کریسمس کاوشگر پارکر؛ نزدیک‌ترین ملاقات تاریخ با خورشید در راه است

کاوشگر خورشیدی پارکر در شب کریسمس هدیه‌ای ویژه برای عاشقان اخترفیزیک دارد: نزدیک‌ترین مواجهه تاریخ با خورشید برای پرده‌برداری از اسرار این ستاره.

به‌نظر می‌آید تقریباً همه کاوشگر خورشیدی پارکر را فراموش کرده‌اند. این فضاپیما در هنگام پرتاب به‌دلیل برخورداری از برخی ویژگی‌های منحصربه‌فرد مورد توجه بسیار قرار گرفت. پارکر سریع‌ترین جسم انسان‌ساخت محسوب می‌شود و می‌تواند به‌لطف کشش گرانشی خورشید، در حداکثر سرعت خود به عدد حیرت‌انگیز ۶۹۲هزار کیلومتر بر ساعت یا بیش از یک‌ششم یک درصد سرعت نور برسد.

کاوشگر خورشیدی پارکر همچنین وجه تمایزی دیگر با سایر فضاپیماها دارد. پارکر اولین فضاپیمای ناسا محسوب می‌شود که به نام فردی زنده نام‌گذاری شد. یوجین پارکر، فیزیکدان خورشیدی مشهور در زمان پرتاب کاوشگر در اوت ۲۰۱۸، ۹۱ ساله بود. پارکر در ۱۵ مارس ۲۰۲۲ در ۹۴ سالگی از دنیا رفت.

اما درطول ۶ سالی که پارکر درحال پرواز در فضا و گذر از کنار خورشید بوده، کمتر توجهات عموم را به خود جلب کرده است. ستاره‌ی حیات‌بخش منظومه شمسی جسمی جذاب است؛ اما اگر واقع‌بین باشیم، خواص اخترفیزیکی خورشید و ساختار پیچیده‌ی آن، ازجمله مسائلی نیستند که ذهن اکثر مردم را به خود مشغول کنند.

پارکر در نزدیک‌ترین ملاقات خود با خورشید برای اولین‌بار درون جو ستاره‌مان پرواز خواهد کرد.

بااین‌حال، کاوشگر کوچک خورشیدی ناسا که کمتر از یک تن وزن و فقط ۵۰ کیلوگرم محموله‌ی علمی دارد، در آستانه‌ی رسیدن به نقطه‌ی عطف بزرگی در ماموریت خود است. در شب کریسمس، کاوشگر پارکر نزدیک‌ترین ملاقات خود با خورشید را انجام خواهد داد و به فاصله‌ی فقط ۶٫۱ میلیون کیلومتری از سطح خورشید خواهد رسید. پارکر در این فاصله، برای اولین بار درون جو خورشید پرواز خواهد کرد.

رسیدن به چنین فاصله‌ی نزدیکی از خورشید بدین معنی است که سپر حرارتی فضاپیما در شب کریسمس درمعرض دمای بیش از ۱۳۷۱ درجه‌ی سانتی‌گراد قرار خواهد گرفت. اما چرا پارکر باید تا این حد خطرناک به خورشید نزدیک شود؟ به‌طور خلاصه، دانشمندان بیش از نیم‌قرن است که در مورد یکی از ویژگی‌های خورشید به نام «باد خورشیدی» در شگفت هستند و سرانجام می‌خواهد به منشاء این پدیده‌ی خاص پی ببرند.

در دهه‌ی ۱۹۵۰، پیش از آنکه ماهواره یا فضاپیمایی برای اندازه‌گیری خواص خورشید موجود باشد، یوجین پارکر پیش‌بینی کرد که جریان مداومی از ذرات باردار به نام باد خورشیدی وجود دارد. جامعه‌ی علمی در آن زمان نسبت به این ایده بسیار مشکوک بود و بسیاری پارکر را مورد تمسخر قرار دادند. اما در سال ۱۹۶۲، کاوشگر مارینر ۲ اولین اندازه‌گیری‌های مستقیم از باد خورشیدی را انجام داد و پیش‌بینی پارکر تایید شد.

جامعه‌ی علمی همزمان با شروع پذیرش نظریه‌ی پارکر، می‌خواست بیشتر در مورد باد خورشیدی بداند؛ پدیده‌ای که جزئی اساسی از منظومه شمسی محسوب می‌شود، اما برای چشم غیرمسلح نامرئی است. بااین‌حال، وقتی شفق‌های قطبی رنگارنگ را برفراز سیاره تماشا می‌کنیم، درواقع درحال مشاهده‌ی پیامد تعامل شدید باد خورشیدی با میدان مغناطیسی زمین هستیم.

از زمین تا آغوش خورشید

ساخت فضاپیمایی که بتواند به خورشید برسد، بسیار پرهزینه و دشوار بوده است. ستاره‌ی ما، جسمی فوق‌العاده عظیم با میدان گرانشی بسیار قدرتمند است و هرچند به‌نظر می‌آید همه‌چیز را به راحتی به سمت خود می‌کشد، رسیدن به نزدیکی آن به‌شدت چالش‌برانگیز است. پارکر برای انجام نزدیک‌ترین ملاقات تاریخ با خورشید، درطول ۶ سال گذشته ۷ مرتبه از کشش گرانشی سیاره زهره بهره گرفت تا به‌تدریج مدار خود به دور خورشید را کوتاه و کوتاه‌تر کند. دانشمندان از سال‌ها پیش مشتاق فرارسیدن شب کریسمس پیش‌رو بوده‌اند.

علاوه‌بر چالش‌های مسیر، دانشمندان باید فضاپیمایی بسیاری پیچیده می‌ساختند تا بتواند در جو بیرونی یک ستاره زنده بماند؛ جایی که گرمای فوق‌العاده بالا حاکم است و تابش‌های شدید و خطرناک در اطراف وجود دارد. نیکولا فاکس، قائم‌مقام اداره ماموریت‌های علمی ناسا، ورود به تاج خورشیدی برای درک باد خورشیدی را به تلاش برای شناخت یک جنگل با نگاه‌کردن از بیرون تشبیه می‌کند. برای انجام این کار باید درون جنگل رفت و فضایی باز را پیدا کرد. بااین‌حال، ما واقعاً نمی‌توانیم مدت زیادی درون جنگل بمانیم؛ زیرا آتش از هر سو ما را احاطه کرده است.

ورود به تاج خورشیدی برای درک باد خورشیدی مثل تلاش برای شناخت یک جنگل از بیرون است

درنتیجه، کاوشگر خورشیدی پارکر باید به اندازه‌ی کافی قوی باشد تا به خورشید نزدیک شود و سپس به محیط سرد فضا بازگردد. چالش بعدی در همین قسمت نهفته است. فضاپیما از محیطی فوق‌العاده داغ به محیطی سرد می‌رود و سپس چندین بار این کار را تکرار می‌کند.

فاکس توضیح می‌دهد: «اگر به گرم‌ و سردکردن هر نوع ماده فکر کنید، آن‌ها یا می‌شکنند و خرد می‌شوند یا ممکن است مثل مواد کشسان رفتار کنند و خواصشان به‌طور مداوم تغییر کند. واضح است که با فضاپیمایی مثل پارکر، نمی‌توانید اجازه دهید خواص آن دستخوش تغییرات عمده شود. همچنین به ماده‌ای نیاز دارید که سبک‌وزن و دارای دوام بالا باشد.»

ابزار علمی فضاپیما نیز باید جان‌سخت باشند. همان‌طور که کاوشگر به سمت خورشید پرواز می‌کند، ابزاری به نام «فنجان فارادی» وجود دارد که از زیر سپر خورشیدی بیرون می‌آید تا شار یون‌ها و الکترون‌های باد خورشیدی را اندازه‌گیری کند. این فنجان از ورقه‌های تیتانیوم و زیرکونیم و مولیبدن با نقطه‌ی ذوب تقریباً ۲۳۴۹ درجه‌ی سانتی‌گراد ساخته شده است. مهندسان همچنین برای جلوگیری از ذوب‌شدن سیم‌های برق، آن ها را از نیوبیوم ساختند و در پوششی از یاقوت کبود قرار دادند.

به‌کارگیری تمام مواد عجیب یادشده برای ساخت فضاپیمایی که بتواند به دل خورشید بزند، ضروری بود.
نزدیک‌ترین ملاقات چه زمانی رخ می‌دهد؟

کاوشگر خورشیدی پارکر سه‌شنبه چهارم دی (۲۴ دسامبر) در ساعت ۱۵:۲۳ به وقت ایران به نزدیک‌ترین فاصله‌ی خود از خورشید خواهد رسید. در آن زمان کاوشگر رکورد قبلی خودش را می‌شکند و فاصله‌اش از سطح خورشید را به ۶٫۱ میلیون کیلومتر می‌رساند. پارکر در ملاقات‌های قبلی‌اش با خورشید در اکتبر ۲۰۲۳ و مارس امسال، از حداقل فاصله‌ی ۷٫۲ میلیون کیلومتری از ستاره‌مان پرواز کرده بود. این فاصله هفت‌برابر نزدیک‌تر از هر فضاپیمای دیگری در گذشته است.

اما برخلاف ماموریت‌های موشکی و فرودهای قمری و مریخی ناسا، ملاقات با خورشید به‌صورت زنده در زمان آنی پخش نخواهد شد. درعوض، ناسا و تیم ماموریت کاوشگر پارکر در چندین مکان به‌روزرسانی‌هایی را درباره‌ی وضعیت فضاپیما به صورت آنلاین ارائه می‌کنند. برای دنبال‌کردن این به‌رورسانی‌ها می‌تواند به وبلاگ ماموریت کاوشگر خورشیدی پارکر مراجعه یا صفحه‌ی «خورشید ناسا» در شبکه اجتماعی ایکس را دنبال کنید.