كيف نبني سفينة فضاء يمكنها إنقاذ الكوكب

زيارة وكالة ناسا: استكشاف أول مسبار مصمم لحماية الأرض من الكويكبات الخطرة. من المقرر إطلاقه في العام المقبل.

أفضل ما يمكن أن نأمله للدفاع ضد الكويكبات القاتلة هو مكعب أبيض بحجم الغسالة ، نصف مفكك في غرفة نظيفة.في ولاية ماريلاند. وصلت الأسبوع الماضي إلى مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية ، وهو مركز أبحاث مترامي الأطراف حيث يعمل معظم الباحثين في مشاريع حكومية لا يمكنهم التحدث عنها. ثم فقدت المركبة الفضائية لوحين جانبيين ، وتم تنظيف محركها الأيوني ، ووضعت الغرفة الرئيسية في ثلاجة في الردهة. كانت غرفة التخزين المعقمة عادة تعج بالفنيين الذين يرتدون بدلات واقية بيضاء نظيفة تعج فوق السفينة - ومع ذلك ، في ذلك اليوم ، كان معظمهم على الجانب الآخر من الزجاج. كانوا يحاولون جعل المكعب غير المكتمل يتواصل مع هوائي مكافئ ضخم في جميع أنحاء البلاد.



في الصيف المقبل ، سيكون نفس الهوائي ، الموجود في ولاية كاليفورنيا ، هو الرابط الرئيسي للمركبة الفضائية ، والتي ستنتقل بسرعة نحو أول مهمة انتحارية من نوعها. الهدف من تجربة DART ( اختبار إعادة توجيه الكويكب المزدوج، اختبارات إعادة توجيه الكويكبات المزدوجة) - اصطدم مكعب بكويكب صغير يدور حول كويكب أكبر يقع على بعد 11 مليون كيلومتر. من الأرض. حتى الآن ، لا أحد يعرف بالضبط ما سيحدث بعد اصطدام المسبار بالهدف. نحن نعلم على وجه اليقين أنه لن يتبقى شيء من السفينة. في الوقت نفسه ، يجب أن يكون قادرًا على تغيير مدار الكويكب بقوة كافية بحيث يمكن ملاحظته من الأرض ، وبالتالي إثبات أن مثل هذه الضربة يمكن أن تنحرف عن تهديد محتمل يقترب منا. حسنًا ، كل شيء آخر هو من فئة الافتراضات المعقولة. هذا هو السبب في أن ناسا تريد إصابة الكويكب بإنسان آلي.



وفقًا لحسابات علماء الفلك ، يختبئ في نظامنا الشمسي حوالي 16000 كويكب بأقطار تتراوح من 140 إلى 1000 متر. وستكون أهداف DART ثنائية الشكل و Didimالذي يدور حوله. الأول في الجزء السفلي من هذا النطاق ، والثاني في الجزء العلوي. إذا اصطدم أي منهم بالأرض ، فسيؤدي ذلك إلى تدمير كارثي إقليمي ، لم يكن مثيله في تاريخ الكوكب بأكمله. تم بالفعل اكتشاف أكثر من ألف كويكب بقطر أكبر من ديديم وديمورف مجتمعين ، وإذا اصطدم أي منها بالأرض ، فقد يؤدي ذلك إلى الانقراض الجماعي وسقوط الحضارة. فرص حدوث ذلك ضئيلة للغاية ، ولكن نظرًا لخطورة العواقب ، فإن وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى تريد الاستعداد لذلك في حالة حدوث ذلك.



على الجانب الإيجابي ، يعتقد العلماء أنه من الممكن حرف كويكب قاتل إذا تم اكتشافه في وقت مبكر بما فيه الكفاية. لا توجد ضمانات لهذا - الكويكبات تتسلل إلى الأرض بشكل غير سار - ومع ذلك ، على مر السنين ، تم تقديم مقترحات كافية حول موضوع مناهج حل هذه المشكلة. تشير الأفكار الأكثر عملية إلى انفجار كويكب أو اصطدامه. ولكن لكي تكون فعالة ، يحتاج العلماء إلى فهم رد فعل الكويكب بشكل أفضل. لذلك قاموا ببناء DART ، مسبار الفضاء السحيق الذي من شأنه أن يدمر نفسه لإثبات أن الأفكار تعمل.



يقول جاستن أتشيسون ، مصمم مهمة DART في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز: "يعلم الجميع أنه يمكنك الاصطدام بكويكب". "ومع ذلك ، هناك فرق كبير بين القول إن ذلك ممكن والقيام به بالفعل. تتعلم الكثير خلال هذه العملية ".



أندي ريفكين ، أحد الباحثين الرائدين في مهمة DART ، غير مبال بشكل مدهش بمهمة إنشاء مركبة فضائية يمكن أن تنقذ الكوكب. يقول: "أنا لست خائفًا من اصطدام الكويكب على الإطلاق". - لدينا فكرة جيدة عن فرص ذلك ، وفي المستقبل القريب ليس لدينا مثل هذه المشاكل. ترتبط المهمة بالعمل من أجل المستقبل البعيد ، حيث قد يحتاج الناس إلى مثل هذه الأداة - ونحن نصنعها لهم ".



في مهمة نموذجية لوكالة ناسا ، سيكون رجل في منصب ريفكين مسؤولاً عن إدارة سرب من العلماء الراغبين في استخدام المركبة الفضائية في أبحاثهم. ومع ذلك ، فإن مهمة DART الأساسية ليست علمية. يجب أن يُظهر هذا العرض القدرة على تشتيت مسار كويكب أثناء اختبار بعض التقنيات الجديدة.



بشكل عام ، يحاول مطورو المركبات الفضائية تقليل المخاطر إلى الحد الأدنى ، وهذا هو السبب في أنهم عادة ما يستخدمون المعدات التي أظهرت نفسها بالفعل في الفضاء ، ويحاولون عدم اختبار التقنيات الجديدة. نظرًا لوجود قيود صارمة على وزن هذه المركبات ، لا يمكن للمهندسين ببساطة إضافة مكونات إضافية إلى السفينة لاختبارها على طول الطريق. في هذا الصدد ، يبدو مشروع DART أكثر غرابة ، نظرًا لأن العديد من تقنياته المهمة ستذهب إلى الفضاء لأول مرة. ونظرًا لأن الغرض الرئيسي من DART هو تحطيم البيانات العلمية ، وليس جمعها ، يتمتع المهندسون بحرية أكبر في المناورة من حيث وزن الجهاز - لذلك يمكنه حمل بعض التكنولوجيا فقط لاختباره أثناء التشغيل.



"عندما انضممت إلى المشروع ، لاحظت على الفور أننا كنا نجمع مجموعة كاملة من التقنيات الجديدة ، وقلت: لا ، لا يمكننا التعامل مع هذا ،" تقول إيلينا آدامز ، كبيرة مهندسي DART ، التي انضمت إلى الفريق بعد العمل في مهام مثل المسبار الشمسي باركر والمركبة الفضائية جونو . "ومع ذلك ، يمكن للتكنولوجيا الجديدة أن تثبت قيمتها فقط من خلال الذهاب في مهمة وإظهار نفسها في العمل."







ستفتح نافذة إطلاق DART في يوليو المقبل ، قبل اقتراب الكويكب الأقرب إلى الأرض - 11 مليون كيلومتر فقط. سيعمل صاروخ SpaceX Falcon 9 على تسريع المسبار ، وإرساله إلى المسار الصحيح ، وسوف يندفع خلال النظام الشمسي لمدة عام تقريبًا بسرعة 104000 كم / ساعة. على الرغم من أن المتخصصين من مركز التحكم سيكونون قادرين على التدخل في رحلة DART حتى يتبقى بضع دقائق فقط قبل الاصطدام ، تم تصميم السفينة بحيث يمكن إكمال مهمتها بأقل تدخل بشري.



وبفصله عن صاروخ فالكون 9 ، ستنشر DART ألواحها الشمسية. يتم تثبيت الألواح على مادة مرنة تمتد بين زوج من الحزم على جانبي السفينة. بالمقارنة مع الألواح الشمسية التقليدية ، فإن هذه الأنظمة تزن 5 مرات أقل. يقول آدامز: "ستسمح لنا المصفوفات الشمسية بإرسال العديد من المهمات إلى الكواكب الخارجية". "كل كيلوغرام يتم توفيره في الفضاء يمثل مشكلة كبيرة".



تم اختبار آلية نشر الألواح الشمسية على محطة الفضاء الدولية في عام 2017 ، ولكن لأول مرة سيتم استخدامها مع الخلايا الشمسية الحقيقية. بعد إعداد مصدر الطاقة ، ستبدأ السفينة في توفير الكهرباء من الألواح إلى المحرك الأيوني.أيضا على متن الطائرة. تقوم المحركات الأيونية بإخراج الإلكترونات من الوقود ، مما يؤدي إلى تأينها. يتم طرد الغاز الموجب الشحنة بواسطة المجال الكهربائي وتنبعث الأيونات من المحرك ، مما يدفعه إلى الأمام.



لا توفر المحركات الأيونية قوة دفع كبيرة ، لكنها أكثر كفاءة من محركات الصواريخ التي تحرق الوقود. ستستخدم DART 12 محركًا صغيرًا تقليديًا يعمل بالوقود الكيميائي لتصحيح المسار وإعادة التوجيه ، ولكن بالتوازي ستختبر نسخة تجارية من محرك الزينون الجديد التابع لناسا: ناسا Evolutionary Xenon Thruster ، أو NEXT-C... ظل هذا المحرك قيد التطوير منذ ما يقرب من عشرين عامًا ، ولكن لم يتم اختباره في الفضاء بعد. تبلغ قوتها التشغيلية ثلاثة أضعاف المحركات الأخرى التي تستخدمها ناسا في مهمات الفضاء السحيق ، وهي أكثر كفاءة بنحو 10 مرات من المحركات التقليدية التي تعمل بالوقود الكيميائي.



وفقًا لأتشيسون ، تكمن الإمكانات الحقيقية لمحرك NEXT-C في قدرته على التباين على نطاق واسع في الدفع - فمعظم المحركات الأيونية تقتصر على نطاق ضيق. لذلك بدلاً من حمل العديد من المحركات لمراحل مختلفة من المهمة ، يمكن لسفينة الفضاء أن تمر بمحرك واحد. سوف يقوم ببساطة بتحويل محركه الوحيد إلى السرعة القصوى ، مقتربًا من الشمس ، حيث يوجد الكثير من الفوتونات لتحويلها إلى كهرباء ، وبعد ذلك ، بالابتعاد عن النجم ، سوف ينزل.



سيتم استخدام NEXT-C للاختبار قصير المدى وهو نسخة احتياطية لنظام الدفع الرئيسي. من المهم إثبات أداء النظام في الفضاء بعد هذه الاختبارات الطويلة في المختبر. أثناء طيران المسبار ، سيتم استخدام الدافع الأيوني فقط لتصحيح مسار DART أو للعروض التوضيحية الصغيرة التي تغير مسار المسبار قليلاً ثم تعيده مرة أخرى. يقول أتشيسون: "بعد المظاهرة ، سيكون من الممكن استخدامه في العديد من المهام المختلفة". "هذه تقنية رائعة للغاية."



ستعمل الألواح الشمسية أيضًا على تشغيل هوائي الراديو DART ، والذي سيتم اختباره أيضًا لأول مرة في الفضاء. نظرًا لأنه هوائي دائري مسطح ، سيكون من الأسهل إطلاقه في الفضاء مقارنة بأطباق القطع المكافئ الكبيرة المطلوبة عادةً لمركبة فضائية للاتصال بالمنزل. سيتم التعامل مع جميع البيانات المرسلة إلى الأرض عن طريق مصفوفة بوابة قابلة للبرمجة أو FPGA . على عكس أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة ، تم تصميم هذه الرقائق خصيصًا لأداء مهام محددة بكفاءة. هذا مهم لـ DART - سيحتاج إلى إجراء الكثير من الحسابات الدقيقة للوصول إلى الهدف.



في المرحلة الأخيرة من الاقتراب ، ستنقل الصور من الكاميرا إلى الأرض ، حتى اللحظة التي تسبق الاصطدام ببضع ثوان. في الوقت نفسه ، سيحتاج جهاز كمبيوتر آخر إلى معالجة هذه الصور وإطعامها لنظام الملاحة المستقل الخاص بالسفينة ، Smart Nav. يعتمد DART Algorithmic Pilot جزئيًا على أنظمة مصممة لاستهداف الصواريخ على الأرض. لكن تم تعديله لتوجيه المركبة الفضائية نحو مركز الكويكب. يقول آدامز: "Smart Nav هي تقنيتنا الرئيسية المميزة للتأثير على كويكب".







بالنسبة لمعظم رحلة DART ، فإنها في الواقع ستطير أعمى. على الرغم من أنه سيتم تزويده بمعدات تتبع النجوم التي يمكنه من خلالها تحديد موقعه في النظام الشمسي من خلال موقع النجوم من مجرتنا ، إلا أنه لن يرى هدفه إلا عندما يكون هناك شهر واحد فقط قبل الاصطدام. وحتى مع ذلك ، لن يكون قادرًا على رؤية Dimorph - فقط ديديم ، أكبر معلم للنظام ، يمكن تمييزه على أنه بكسل واحد. سيصبح Dimorph مرئيًا قبل ساعة من الاصطدام.



يقول آدامز ، مشيرًا إلى الكاميرا الموجودة على متن السفينة: "ستغذينا دراكو باستمرار بالصور ، كل ثانية". - سيكون فيديو بكسل واحد ممل جدا. والمثير للدهشة أنه من أجل رؤية هذا البكسل ، سنحتاج إلى تكبير الصورة ، ولكن بحلول ذلك الوقت سيبدأ نظام الملاحة بالفعل في توجيه السفينة نحوها وقفلها ".



في هذه المرحلة ، سيكون قد فات الأوان لإجراء تغييرات على المسار من مركز التحكم من الأرض. سيعتمد نجاح المهمة على قدرة خوارزميات Smart Nav على إبقاء الكويكب الصغير في مركز مجال الرؤية وتوجيه السفينة إلى الهدف. قضى فريق DART ساعات طويلة في محاكاة الاقتراب من سفينة وكويكب ، وقاموا بتعليم الخوارزمية للتعرف على الكويكب والتركيز عليه عندما يكون بالكاد مرئيًا. إنها هواية مملة للغاية ، ولكنها ضرورية للغاية لنجاح المهمة. إذا لم يعرف المسبار كيفية التعرف على هدفه ، فيمكنه الخلط بينه وبين ذرة غبار على العدسة أو استهداف الكويكب الرئيسي وليس قمره الصناعي.



يعد بناء كاميرا قادرة على مواجهة قسوة مهمة اصطدام الكويكب مهمة شاقة. Draco هي في الأساس أداة ملاحة ، مما يعني أن صورها يجب أن تكون دقيقة للغاية. تكمن المشكلة في أن الأجهزة البصرية شديدة الحساسية للتغيرات في درجات الحرارة. يقول زاك فليتشر ، مهندس الأنظمة في شركة دراكو: "عندما يبرد الجو ، تبدأ الأمور في التحول". حتى التغيير البسيط في نظام Draco البصري - تحريك الكاميرات الرئيسية والثانوية بمقدار ميكرومتر واحد بالنسبة لبعضهما البعض - يمكن أن يزيل تركيز الصورة ويؤدي إلى تعمية DART. لذلك ، يتم استخدام زجاج خاص في بصريات الكاميرا ، والتي لا تتعرض للتشويه عند تغير درجة الحرارة. يقول فليتشر: "الأمر مختلف تمامًا". "مثل هذا الزجاج لن يستخدم على الأرض."



بعد تجميع دراكو بالكامل ، سيقوم فليتشر وفريقه بضبط الكاميرا لعدة أسابيع استعدادًا للإطلاق. سيستخدمون مقاييس التداخل - أنظمة الليزر عالية الدقة - لقياس التشوه المجهري في بصريات دراكو أثناء وجودها في غرفة تحاكي درجة حرارة التجمد في الفضاء الخارجي. ستحتاج الكاميرا إلى الضبط الدقيق للتعرف على نظام Didyma الباهت من على بعد ملايين الكيلومترات. في الوقت نفسه ، يجب أن يكون قادرًا على نقل صور واضحة لأحجار الفضاء إلى الأرض. يقول فليتشر: "نريد أن نحاول الحصول على أكبر قدر ممكن من البيانات حتى نتمكن من رؤية الأجزاء شبه اللامعة من الكويكب". يجب أن تكون الكاميرا قادرة على العمل في نطاق ديناميكي كبير ، وهي مهمة صعبة أيضًا لأن لا أحد في فريق DART يعرف ذلك على وجه اليقين.ما قد تصطدم به سفينة الفضاء عند الوصول.



تتعلق إحدى أكثر الميزات الفريدة للمهمة بمدى ضآلة معرفة المهندسين المعماريين فعليًا بالمهمة. تم اكتشاف ديديم في عام 1996 ، ثم اشتبه علماء الفلك في أنه قد يكون لديه قمر صناعي ، لكنهم أكدوا وجوده فقط في عام 2003. يبلغ قطر ديديم حوالي 800 متر ، وهو أكبر بكثير من ديمورف - قطره حوالي 150 مترًا فقط ، وقطر ديمورف خافت جدًا بحيث لا يمكن رؤيته مباشرة بالتلسكوبات القادمة من الأرض ، مثل الكويكب الرئيسي في معظم الأوقات. عندما يقترب Didyme بما يكفي لاستئناف مشاهدته العام المقبل ، سيكون سطوعه أقل 100000 مرة من أضعف نجم يمكن رؤيته بالعين المجردة في الليل.



ما نعرفه عن ديديم وديمورف يأتي من الملاحظات من التلسكوبات الأرضية البصرية والراديوية. خمن علماء الفلك أن ديديم لديه قمر صناعي فقط لأن سطوعه ينخفض ​​على فترات منتظمة ، مما يشير إلى وجود جسم في مداره. تقول كريستينا توماس ، عالمة الفلك في جامعة شمال أريزونا ورئيسة مجموعة عمل رصدات DART: "جاءت معظم المعلومات حول نظام ديديما من ملاحظات عام 2003". "تفتح نافذة المراقبة لنظام Didyma كل عامين ، وعندما ظهرت فكرة DART ، بدأنا في مراقبتها بانتظام."



يبدأ تاريخ DART بمشروع " Don Quixote"- مركبة فضائية تصطدم بالكويكبات ، اقترحتها وكالة الفضاء الأوروبية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. وكانت الفكرة هي إرسال سفينتين في نفس الوقت ، وبينما تصطدم إحداهما بكويكب ، يجب على الأخرى مراقبتها. ثم كان من المفترض أن تدرس التغيير في مسار الكويكب حوله بعد تأثير الشمس ، قررت وكالة الفضاء الأوروبية في النهاية أن المهمة ستكون باهظة الثمن وتخلت عنها ، وبعد بضع سنوات ، أصدرت الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب ، التي أعطت الأولوية لمختلف التخصصات العلمية ، تقريرًا يوصي بشدة بتنفيذ مهمة اصطدام كويكب. كان في تقليل قيمتها.



جاءت فكرة جديدة لمهمة منخفضة التكلفة إلى آندي تشينج ، وهو الآن كبير المستشارين العلميين لمختبر الفيزياء التطبيقية وأحد الباحثين الرئيسيين في مهمة DART ، عندما كان مشغولًا بشؤون العمل ذات صباح بعد وقت قصير من نشر التقرير. يقول تشينج: "اعتقدت فجأة أنه يجب علينا تنفيذ المشروع على كويكب مزدوج ، لأننا حينها لن نحتاج إلى مركبة فضائية ثانية لمراقبة الانحراف". "يمكننا أن نفعل ذلك من الأرض ، من التلسكوبات الأرضية."



بقي للعثور على الهدف. لا يوجد الكثير من الكويكبات الثنائية في الفضاء ، ولا يمر سوى جزء صغير منها بالقرب من الأرض بحيث يمكن رؤيته من خلال التلسكوبات الأرضية في وقت الاصطدام بمركبة فضائية. حتى أن القليل منها صغير بما يكفي للسفينة لتغيير مدارها بشكل ملحوظ. بحلول الوقت الذي كان فيه تشينج وفريقه قد قللوا من قائمة الأهداف المحتملة ، لم يكن لديهم سوى خيارين ، أحدهما كان ديديم. يقول تشينج: "كان هذا الخيار في المقدمة مع ميزة كبيرة". لذلك وضع هو ومجموعة صغيرة من الزملاء اقتراحًا وقاموا بترقية الفكرة إلى وكالة ناسا في عام 2011. الوكالة لم تفكر طويلا. بحلول عام 2012 ، كان DART رسميًا على الميزانية.



مع استخدام Didyma كهدف ، بدأ علماء الفلك في مراقبة هذا النظام أثناء اقترابه من الأرض كل عامين. يقول ريفكين: "لقد أدركنا أننا بحاجة إلى دراسة سلوك النظام عن كثب قدر الإمكان قبل الاصطدام ، قبل أن نغير معاييره بشكل دائم". بدأت المراقبة الأولى لديديم منذ عام 2003 في عام 2015 ، ويتم تنفيذها كل عامين منذ ذلك الحين.



استنادًا إلى الملاحظات السابقة ، يعلم علماء الفلك أن ديمورف يدور حول ديديم مرة كل 12 ساعة تقريبًا ، ويبلغ قطره حوالي 150 مترًا ، ولا يزال كل شيء آخر غامضًا. قبل أن يصبح ديديم هدفًا لـ DART ، لم يكن هناك فائدة من مشاهدته - على الأقل في المستقبل المنظور ، فهو لا يشكل تهديدًا للأرض. يقول آدامز: "ليس لدينا أي فكرة عن شكل ديمورف". "رأينا ديديما فقط".



كيف تخطط لمهمة اصطدام كويكب إذا كنت لا تعرف حتى كيف تبدو؟ مع عمليات المحاكاة - الكثير والكثير من عمليات المحاكاة. أهم المعلمات غير المعروفة التي يجب على فريق DART تصميمها قبل الإطلاق هي شكل Dimorph وتكوينه ، حيث تلعب هذه العوامل دورًا كبيرًا في تحديد تأثير التصادم على المسار. على سبيل المثال ، يتصرف كويكب على شكل عظمة كلب بشكل مختلف عن كويكب كروي ، وسيكون من الصعب على السفينة العثور على مركزها والدخول إليه. وفقًا للأدلة المختلفة ، فإن العديد من الكويكبات ليست أجسامًا صلبة ، ولكنها مجرد أكوام من الحطام تتماسك معًا بفعل الجاذبية. سيحدد حجم وتوزيع هذه الحطام كيفية تأثير تأثير DART عليها ، حيث ستطير الأحجار المرصوفة بالقرب من موقع التأثير إلى الفضاء. دفع الكويكبسوف يغيرون مساره أكثر.



ستسمح نمذجة الأشكال المختلفة الممكنة لـ DART بتحديد مكان الاستهداف بشكل مستقل. من خلال محاكاة مساهمات الأشكال والتركيبات المختلفة للكويكب ، يمكن للعلماء مقارنة نتائج المحاكاة ببيانات حقيقية عن الاصطدام. عمل فريق DART مع فريق الدفاع الكوكبي في مختبر ليفرمور الوطني ، لمحاكاة سيناريوهات الاصطدام المختلفة على جهازي الكمبيوتر العملاقين في المختبر. مثل هذه السيناريوهات ليست جديدة في المختبر - فهي تحاكي نتائج انفجار كويكب باستخدام رؤوس حربية نووية. من خلال دراسة كيفية انتقال الحطام من الكويكب ، يمكنهم فهم ما يتكون منه بشكل أفضل وكيف يؤثر تركيبه على تغيرات المسار. إذا احتجنا في أي وقت إلى إطلاق مهمة حقيقية لحماية الكوكب ، فسيكون من الضروري التنبؤ بدقة برد فعل الكويكب على الاصطدام.







سيتم جمع بيانات التصادم بواسطة الجهاز الوحيد للجميع ، وليس المصمم لتوجيه السفينة إلى هدف أو نقل البيانات إلى الأرض. إنه قمر صناعي إيطالي صغير يسمى LICIACube ، والذي سيتم دفعه للخارج قبل دقائق فقط من اصطدام DART بالكويكب. بعد ذلك بوقت قصير ، سوف يطير LICIACube متجاوزًا الكويكب ويلتقط صورًا لما بعده. ستساعد هذه الصور العلماء في تأكيد نماذجهم. سيكون القمر الصناعي الصغير بعيدًا جدًا عن الكويكب ، لذا لن تكون صوره واضحة جدًا. ومع ذلك ، سيكون أفضل من لا شيء - أي أنه لا يمكن ترك أي شيء لناسا عندما تخلت وكالة الفضاء الأوروبية عن المهمة في عام 2016.



على الرغم من أن DART كان من المفترض في الأصل أن يكون مشروعًا منفصلاً تابعًا لوكالة ناسا ، إلا أن Cheng ومصممي البعثة سرعان ما دخلوا في شراكة مع ESA لإجراء مهمة مشتركة لتقييم تأثير وانحراف الكويكب . كانت الخطة للأوروبيين لبناء مسبار AIM الذي سيطلق قبل DART ومسح الكويكب قبل أشهر من وصول السفينة الرئيسية. وعندما تصل DART إلى السطح ، ستراقب AIM ما يحدث.



على الرغم من الدعم النشط لبعثة AIM من أعضاء ESA ، فقد انهار كل شيء في عام 2016 عندما لم يخصصوا ميزانية لهذا البرنامج عن طريق التصويت. يقول تشينج: "هناك قائمة طويلة من المهام التي بدأت كشراكة بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ، ثم انهارت لأن أحد الأطراف لم يتمكن من الوفاء بمسؤولياته لأسباب مختلفة". واضاف "اقترحنا جعل هذه المهمات مستقلة بحيث يستمر اي منها حتى بعد رفض الشريك الاخر". أثبت هذا النهج أنه حكيم.



حتى عام 2018 ، بدا أن DART ستفعل كل شيء بمفردها. ثم قدمت وكالة الفضاء الإيطالية عرضًا إلى وكالة ناسا لأخذ معها أحد الأقمار الصناعية الدقيقة التي بنتها. أعجب التنفيذيون في ناسا بالفكرة وقاموا بإضافة LICIACube إلى المهمة. بعد فترة وجيزة ، خرجت وكالة الفضاء الأوروبية مع خليفة AIM ، جهاز هيرا. كانت الفكرة هي إرسال سفينة صغيرة بها ساتلان صغيران إلى مدار حول نظام ديديما لمراقبة تداعيات مهمة DART. في حين أن مسبار ESA الجديد لن يكون في الوقت المناسب للحدث الرئيسي لأنه لن يكون جاهزًا للإطلاق حتى عام 2024 ، عندما يصل ، سيكون قادرًا على قياس الحفرة التي خلفتها DART وأخذ قياسات تفصيلية للديمورف لفهم كيفية تأثير التأثير عليها.



وفي الوقت نفسه ، ستراقب شبكة من التلسكوبات نظام ديديما من الأرض. سيبدأون في المراقبة قبل عدة أشهر من وصول DART إلى هدفه ، وستكون ملاحظاتهم حاسمة في تحديد موقع القمر الصناعي للكويكب. لا يحتاج الفريق مطلقًا إلى أن يكون ديمورف على الجانب الآخر من ديديم عندما تطير سفينة باتجاهه - ثم يصطدم الأخير بالكويكب الخطأ. بحلول الوقت الذي يقترب فيه DART بما يكفي لتحديد معلمات مدار القمر الصناعي بشكل مستقل ، سيكون قد فات الأوان للضغط على الفرامل. يقول ريفكين إن حملة المراقبة النهائية لما قبل الإطلاق ، والتي ستبدأ في الربيع ، ستكون كافية لتحديد معالم المدار بالدقة اللازمة ، وللتأكد من أن ديمورف في المكان المناسب في الوقت المناسب.



يقول توماس إن هناك فرصة حتى أن تكون التلسكوبات الأرضية قادرة على رؤية التصادم نفسه. وتقول: "إذا سنحت لنا الفرصة ، فمن المرجح أن تبدو مثل وميض من الضوء". - سيكون رائعا".



ولكن حتى إذا لم تكتشف التلسكوبات توهج التصادم ، فسيظل لها دور مهم في مراقبة ما بعد التصادم. بعد كل شيء ، فإن الهدف من العملية هو تحديد كيف يمكن لمركبة فضائية تغيير مسار كويكب عندما يصطدم به. سيضيف تصادم DART حوالي 10 دقائق فقط إلى مدار 12 ساعة حول ديديم. ومع ذلك ، سيكون هذا كافيًا لتوماس وفريق علماء الفلك ليكونوا قادرين على رؤية الفرق من خلال ملاحظة التغير في سطوع الكويكب الذي يدور حوله ديمورف. ستساعد هذه البيانات ، مثل الصور من LICIACube ، العلماء على تحسين نماذج تأثير الكويكب حتى تجمع Hera بيانات إضافية. من المهم للفريق زيادة كمية البيانات التي يتم جمعها فورًا بعد الاصطدام ، لأن نظام ديديما سيكون بعيدًا عن الأرض خلال الأربعين عامًا القادمة مما هو عليه الآن.



تقود وكالة ناسا مهمة DART ، لكن حماية الكوكب هي بطبيعتها تحدي عالمي. في عام 2016 ، أطلقت وكالة ناسا خدمة تنسيق الدفاع الكوكبي ومقرها واشنطن العاصمة للعمل مع البرامج ذات الصلة من وكالات الفضاء العالمية. حتى الآن ، كان معظم العمل لحماية الكوكب ينسق حملة مراقبة عالمية للكويكبات التي يحتمل أن تكون خطرة وتخطيط مساراتها. يقول ريفكين: "يستمر الناس في البحث عن الكويكبات لأنك كلما وجدت شيئًا أسرع ، كلما زاد الوقت الذي يتعين عليك القيام به حيال ذلك".



بعد أن فاتنا بالكاد كويكبًا قادرًا على القضاء على الحضارة في أواخر الثمانينيات ، حير الكونجرس الأمريكي ناسا بحسابات حول مدى خطورة الكويكبات التي تهدد الحياة على الأرض. تم رسم صورة مخيفة في التقرير الرسمي للوكالة ، وتم تقديم اقتراح لتخصيص ميزانية لحل هذه المشكلة - بدءًا من البحث الدقيق عن جميع الكويكبات التي يحتمل أن تكون خطرة في النظام الشمسي. وأشار التقرير إلى أنه "على الرغم من أن احتمال لقاء الأرض بكويكب كبير أو مذنب في غضون عام ضئيل للغاية ، فإن عواقب مثل هذا الاصطدام تبدو كارثية للغاية بحيث يبدو من المعقول تقييم طبيعة التهديد والاستعداد لصده".



بعد ذلك بعامين ، وجه الكونجرس الأمريكي وكالة ناسا للعثور على 90٪ من الكويكبات في النظام الشمسي التي يزيد قطرها عن كيلومتر واحد. من شبه المؤكد أن الكويكبات مثل هذه ستتسبب في انقراض جماعي بعد اصطدامها بنا. في عام 1998 ، بدأت الوكالة البحث رسميًا ، وبحلول عام 2010 كانت قد أكملت مهمتها. ومع ذلك ، يمكن أن تسبب الكويكبات التي يقل قطرها عن كيلومتر واحد دمارًا محليًا شديدًا. لذلك ، في عام 2005 ، وسع الكونجرس الأمريكي صلاحيات وكالة ناسا وحدد مهمة العثور بحلول نهاية عام 2020 على 90٪ من الكويكبات التي يبلغ قطرها أكثر من 140 مترًا (وهذا يمكن مقارنته بارتفاع فندق لينينغرادسكايا في ساحة كومسومولسكايا في موسكو).



ولكن حتى إذا نفذت الوكالة هذه المهمة ، فقد تدخل مئات الكويكبات غير الملحوظة نسبة الـ 10٪ المتبقية. كما أن العثور على صخرة فضائية مميتة في النظام الشمسي هو نصف المعركة. على الرغم من أن وكالة ناسا قد عثرت عليها كلها تقريبًا ، فقد يستغرق الأمر سنوات لحساب مداراتها. لذلك ، ليس فقط هناك العديد من الكويكبات الكبيرة التي لم نلاحظها - حتى الكويكبات التي لاحظناها يمكن أن تشكل تهديدًا لنا ، حتى نتوقع مساراتها بدقة كافية.



في حالة الإنذار الفعلي لكويكب ، سيكون العامل الحاسم في تحديد نجاح مهمة لإنقاذ العالم مثل DART هو مدى اكتشافنا للكويكب مبكرًا. هذا مهم لعدة أسباب. أولاً ، يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لإعداد المركبة الفضائية للإطلاق. استغرق الانتقال من المفهوم إلى السفينة شبه المكتملة DART ما يقرب من عشر سنوات. يقول آدامز إنه يمكن تسريع هذه العملية إذا كان كويكب ما يتجه حقًا في اتجاهنا والذي يمكن أن يمسح بلدًا من على وجه الكوكب. وتقول: "إذا كنت تحاول حماية الأرض ، فلن ترسل الكثير من التقنيات الجديدة للطيران". "لقد تعلمنا الكثير بالفعل لدرجة أنني أعتقد أننا سنفعل ذلك بشكل أسرع في المرة القادمة".



هناك عامل آخر يتعلق بمدى واقعية تغيير السفينة في مدار الكويكب. Dimorph ليس كبيرًا مقارنة بالكويكبات الأخرى ، لكن DART ليست أكبر سفينة أيضًا. حتى عند اصطدامه بكويكب بسرعة 6 كم / ثانية ، فإنه بالكاد سيحركه - سيتغير مداره بما لا يزيد عن ملليمتر في الثانية. يقول ريفكين: "اعتمادًا على نوع البداية المؤقتة التي لديك ، قد يكون هذا كافياً أو ضئيلاً للغاية". في الدفاع الكوكبي ، الوقت هو الجوهر.



لا يزال أمام فريق المختبر الكثير ليفعله قبل أن تصبح السفينة جاهزة للإطلاق الصيف المقبل. بمجرد أن يؤكد الفريق أن DART يمكنه إرسال واستقبال البيانات عبر شبكة اتصالات الفضاء السحيق التابعة لناسا ، فإن إجراء الإطلاق يجب أن يتم إعداده بعناية باستخدام محاكاة الكمبيوتر. ستتم ممارسة أشياء مثل تفريغ البطاريات قبل الإطلاق وتتبع نشر الألواح الشمسية.



الهدف هو الحصول على المعلمات الأساسية للمركبة الفضائية قبل اختبارها للتفاعل مع البيئة. يسمي المهندسون هذه العملية بالاهتزاز والخبز ؛ إنها أيضًا علامة تجارية من فتات الخبز / تقريبًا. ترجمة.]. سيتم اهتزاز DARTs على منصة اهتزاز كبيرة تصل إلى 3000 مرة في الثانية لمحاكاة أحمال الإطلاق ، وستتعرض بشكل دوري لدرجات حرارة عالية في غرفة تحاكي تأثيرات فراغ الفضاء. عندما يجتاز DART جميع الاختبارات ، سيقوم الفريق بإجراء تشغيل آخر للمعدات بأكملها للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح. إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسيتم إرسال السفينة إلى قاعدة فاندنبرغ الجوية في كاليفورنيا في مايو لإجراء فحوصات نهائية قبل أن يقوم فنيو سبيس إكس بتحميلها في صاروخ لإطلاقها.



غالبًا ما يرتبط مهندسو الفضاء بأبناء أفكارهم. بعد كل شيء ، غالبًا ما يعملون في نفس المشروع لسنوات ، وسيدرس البعض البيانات التي ستنقلها السفينة إلى الأرض لعدة سنوات أخرى. لكن جميع أعضاء فريق DART الذين تحدثت معهم متحمسون لفكرة تدمير روبوتهم الشجاع. يقول تشينج: "دائمًا ما يبتهج جزء مني عندما أتمكن من تحطيم أو تفجير شيء ما". يوافق فليتشر على ذلك قائلاً: "لدي كوابيس تصطدم فيها سفينة بكويكب ولا يحدث شيء لها. سيكون فاشلا. لا أطيق الانتظار حتى أتعرض للدمار ".



والجدير بالذكر أن الفريق كان قادرًا على الحفاظ على جدول ما قبل الإطلاق أثناء الوباء ، لكن آدامز يقول إنهم وجدوا بسرعة طرقًا للتغلب على القيود الجديدة. كان الأشخاص الذين احتاجوا إلى تجميع السفينة في الورشة يعملون في نوبات في مجموعات صغيرة ، بينما عمل الباقون معًا في عمليات محاكاة عن بُعد. في الشتاء والربيع ، سيزداد الوضع تعقيدًا - سيحتاج الفريق بأكمله إلى الحضور شخصيًا لإجراء عمليات المحاكاة. لقد بدأوا بالفعل في التخطيط للعمل المستقبلي على أساس بروتوكولات التباعد الاجتماعي.



يبدو خطر اصطدام كويكب ، مثل خطر حدوث وباء ، غير محتمل ومجرد - حتى يحدث. الشيء الرئيسي هنا هو معرفة كيفية الرد بسرعة وحسم على هذا ، حتى في مواجهة الظروف المعاكسة. هذا ما تدور حوله مهمة DART. يقول آدامز: "لن يوقفنا فيروس كورونا أو أي شيء آخر". لدينا هدف واحد وسنحققه ".