دیدار با اولتیما: کاوش در دورترین قلمرو منظومه ما

با گذشت کمتر از سیزده ساعت از آغاز سال نو میلادی، در جایی چسبیده به مرزهای منظومه شمسی، فضاپیمایی از کنار یکی از دورترین و بدوی‌ترین بقایای تشکیل این منظومه گذشت. فضاپیمای کهنه‌کار «افق‌های نو» پس از اتمام مأموریت موفقیت‌آمیز سال ۲۰۱۵اش در قلمرو پلوتو، در مسیر خروج خود از منظومه شمسی، به ملاقات با عضوی از «کمربند کوئیپر» رفت. داده‌های جذاب این ملاقات کوتاه هنوز در راه‌اند، اما چرا عبور از کنار یک تخته‌سنگ ۱۵ کیلومتری، ولو شش‌ونیم‌میلیارد کیلومتر آن‌سوتر از زمین، باید هیجان‌ ما را برانگیزد؟

این سومین باری بود که فضاپیمای «افق‌های نو» از کنار جرمی از منظومه‌ ما گذر می‌کرد. ابتدا نوبت سیاره مشتری بود تا در سال ۲۰۰۷، این فضاپیما با استفاده از میدان جاذبه‌ پرقدرت آن، سرعت کافی را برای ادامه سفرش به سمت سیاره کوتوله پلوتو به دست بیاورد. ملاقات کوتاه و تاریخی «افق‌های نو» با پلوتو در تابستان ۲۰۱۵، از این نقطه‌ی سابقاً رنگ‌پریده در میدان دیدِ حتی بزرگ‌ترین تلسکوپ‌ها، جهانی شگفت‌آور و مرموز بیرون کشید. اما سومین مقصد این فضاپیما، در نوع خودش منحصربفرد بود: «اولتیما تیولی» (Ultima Thule)؛ بازمانده‌ای سنگی از سنوات نخست پیدایش منظومه شمسی، که نام‌اش به زبان لاتین یعنی «ورای مرزهای جهان معلومات».

اولتیما یک «جرم فرانپتونی»، و از اعضای کلاسیک کمربند کوئیپر است. کمربند کوئیپر نیز محدوده‌ای از محیط پیرامون خورشید به فاصله ۲ میلیارد کیلومتر دورتر از مدار نپتون است که از صدهاهزار خرده‌سنگ منجمدِ ریز و درشت میزبانی می‌کند. اعضای کلاسیک این کمربند، تحول چندانی را از زمان تشکیل‌شان در حدود چهار و نیم میلیارد سال پیش از سر نگذرانده‌اند؛ خواه تحولات شیمیایی و زمین‌شناختی و خواه تحولات برخوردی. لذا شرایط فیزیکی اولتیما، به سه دلیل عمده، به «دست‌نخوردگیِ» این مقصد دوردست، کیفیتی منحصربفرد بخشیده:

اولاً دمای سطح اولتیما به دلیل فاصله سرسام‌آور آن تا خورشید، تنها ۳۰ الی ۴۰ درجه بالاتر از صفر مطلق است، و به همین خاطر انتظار وقوع هیچ واکنش‌ شیمیایی قابل توجهی در آن زمهریر کوچک نمی‌رود. ثانیاً مدار آن، بر خلاف مدار کشیده‌ی پلوتو که بالغ بر ۲۷ درجه با صفحه‌ی منظومه شمسی زاویه ساخته، مداری مستدیر و نسبتاً منطبق بر صفحه منظومه است؛ که این از ثبات پیشینه‌ی مداریِ این جرم و وقوع برخوردهای حداقلی بر سطح آن حکایت دارد. و ثالثاً ابعاد این جرم، کوچک است؛ و این یعنی که هیچ‌گونه «موتور زمین‌شناختی»ای شبیه به آنچه که در درون سیاره‌های سنگی یا قمرهای غول‌آسا دیده می‌شود، ترکیب اولتیما را در طول عمر طولانی‌ آن دستخوش تغییر نکرده است.

این نخستین جرم دست‌نخورده‌ای از این دست است که از نزدیک مورد بررسی قرار می‌گیرد؛ و به همین‌واسطه نیز به قول آلن استرن، پژوهشگر ارشد مأموریت «افق‌های نو»، هرآنچه که راجع به اولتیما بیاموزیم، در واقع راجع به شرایط اولیه‌ی تشکیل منظومه شمسی آموخته‌ایم؛ و این دستاوردی است که هیچ‌یک از مأموریت‌های خواه مداری، خواه سطح‌نشین، و خواه عبوری به هر نقطه از منظومه ما قادر به تحقق‌ آن نبوده‌اند.

اما رسیدن به آن گوشه‌ی دوردست از منظومه و انجام مأموریتی به سادگی «عبور» از کنار اولتیما نیز خالی از چالش‌های منحصربفرد مهندسی نبود، که پیش‌تر در قالب هیچ مأموریتی نمی‌شد متصور بود. «افق‌های نو»، دوازده سال پیش از کشف اولتیما (که طی پویشی به قصد تعیین مقصد بعدی همین فضاپیما پس از پلوتو صورت گرفت)، به فضا پرتاب شده بود. استنباط حرکت مداری دقیق فضاپیما در طول پنج سالی که از کشف آن می‌گذرد، برای برنامه‌ریزی دقیق مانورهای «افق‌های نو» ضرورت داشت؛ و به همین خاطر حتی خطایی اعشاری در محاسبه مؤلفه‌های مداری اولتیما، به اختلافاتی فاحش در مسیر ملاقات فضاپیما با این جرم می‌انجامید.

ابعاد اولتیما تنها یک‌صدم پلوتوست، و «افق‌های نو» برای تهیه تصاویری به کیفیت آنچه که در عبور خود از کنار پلوتو تهیه کرده بود، می‌بایست از فاصله‌ای چهار بار نزدیک‌تر از موقعیتی که نسبت به پلوتو داشته، از کنار آن بگذرد (نگاه کنید به: «و در نهایت پلوتو: به استقبال فصل نوینی از کاوش‌های بین‌سیاره‌ای»). عبور، با سرعت گیج‌کننده‌ی ۵۲ هزار کیلومتر بر ساعت انجام گرفت، و چنانچه دوربین های فضاپیما فقط اندکی راستای دیدشان دچار خطا می‌بود، به جای ثبت جزئیات مورد انتظار، تنها تیره‌نای خالیِ فضا را ثبت می‌کردند (اگرچه تا زمان تحریر این نوشتار، هنوز به یقین نمی‌توان گفت که این اتفاق رخ نداده است!). در کنار این نکات، بایستی دقت داشت که سیزده سال از عمر فضاپیما سپری شده است و برنامه‌ریزی مانورهای آن بایستی با نهایت احتیاط انجام بپذیرد؛ آن‌هم در فاصله‌ای که ارسال هر فرمانی به آنجا با سرعت نور، افزون بر شش ساعت به طول می‌انجامد.

این بُعد فاصله، محدودیت‌هایی را در دریافت اطلاعات مربوط به این ملاقات نیز ایجاد کرده. سرعت ارسال داده از آن فاصله، با فرستنده‌ی ۱۵ واتی «افق‌های نو»، فقط ۱ کیلوبیت بر ثانیه است. یعنی دریافت چندین گیگابایت اطلاعاتی که در حافظه فضاپیما ذخیره شده، تا اواخر تابستان ۲۰۲۰ به طول خواهد انجامید. اولین عکس‌های باکیفیت نیز تا دست‌کم یک ماه دیگر دریافت نخواهند شد.

«افق‌های نو» هم‌اینک در مسیر خروج از منظومه شمسی قرار دارد. این فضاپیما با بهره‌مندی از یک رآکتور گرماهسته‌ایِ پلوتونیومی (که ذخیره‌ی برق آن را تا دهه ۲۰۳۰ تضمین کرده) و ۱۱ کیلوگرم سوخت اضافه، هنوز مایحتاج لازم برای ملاقات با یک جرم دیگر ازکمربند کوئیپر را نیز در طول دهه‌ی پیش رو داراست. اما چنین هدفی منوط به جلب نظر مقامات بالا برای اختصاص بودجه به منظور تمدید این مأموریت است. دستاوردهای «افق‌های نو» در ملاقات با اولتیما، می‌تواند از نقطه‌نظر تمدید مأموریت آن نیز مثمرثمر باشد.

در حال حاضر، بایستی منتظر دریافت داده‌های بیشتر از این ملاقات تاریخی ماند. داده‌های فنیِ دریافتی در روز اول ملاقات که خبر از سلامت فضاپیما و ابزارهای آن می‌داد، همچنین سیگنال نویدبخشی را نیز با خود داشت: حافظه فضاپیما پُر شده است – پر از داده‌هایی که تا ماه‌های آینده به زمین مخابره خواهند شد.