با LUVOIR آشنا شوید: تلسکوپ پرچمدار احتمالی بعدی ناسا

پس از تلسکوپ جیمز وب، ناسا به‌دنبال ساخت رصدخانه‌ی عظیم فضایی بعدی خود است. تلسکوپ LUVOIR یکی از کاندیدهای احتمالی محسوب می‌شود.

ناسا با انتخاب دشواری روبه‌رو شده است: برنامه‌ی این سازمان برای تلسکوپ بزرگ بعدی خود چیست؟ ابزاری که می‌تواند پژوهش دانشمندان در دهه‌ی ۲۰۴۰ را تغییر دهد. در آینده به این پرسش پاسخ داده خواهد شد. از طرفی ناسا روی تحلیل‌های دقیقی از چهار پروژه‌ی احتمالی سرمایه‌گذاری کرده است. این تحلیل‌ها می‌توانند به درک بهتری از ریسک‌ها و فرصت‌های احتمالی هر کدام از طرح‌های پیشنهادی کمک کنند.

یکی از طرح‌های مفهومی پیشنهادی، LUVOIR یا نقشه‌بردار بزرگ فرابنفش نوری فروسرخ است. اگر این تلسکوپ ساخته شود، می‌‌تواند بسیاری از مباحث علمی را پوشش دهد و از طرفی واقعی‌ترین چشم‌انداز از سیاره‌های فراخورشیدی مشابه زمین را ارائه دهد. به‌گفته‌ی آکی روبرگ، اخترشناس از مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در مریلند و پژوهشگر مأموریت مفهومی LUVOIR «موفقیت در این تلاش می‌تواند به‌معنای تولد رشته‌ای کاملا جدید از زیست‌اخترشناسی تطبیقی باشد.»

^{تصویر هنری از LUVOIR، یکی از چهار کاندیدا ناسا برای تلسکوپ پرچم‌دار بعدی}

در صورتی که پروژه‌ی LUVOIR به واقعیت تبدیل شود، هدف اصلی آن، تولید تصویر دقیق از سیاره‌هایی فراخورشیدی خواهد بود که از نظر اندازه، جرم و مدار به زمین شباهت دارند. به‌گفته‌ی روبرگ، در صورت عملی شدن LUVOIR، تنها با رصد ۲۸ عدد از دنیاهای شبه‌زمین می‌توان به درک و اطلاعات خوبی از گذشته‌ی سیاره‌ی آبی رسید. او می‌گوید:

سیاره‌های فراخورشیدی برای ما سایه‌های سیاه و کوچکی هستند و به‌صورت نقاط آبی در آسمان شب قابل رصد نیستند. فضاپیمایی مانند LUVOIR می‌تواند با جمع‌آوری داده‌های لازم این روند را تغییر دهد.

مأموریت‌ LUVOIR می‌تواند مشابه مأموریت تلسکوپ فضایی کپلر، زمینه‌ساز تحولاتی جدید باشد. تلسکوپ کپلر موفق به شناسایی دنیاهایی جدید و تغییر درک دانشمندان نسبت به منظومه‌های ستاره‌ای شد. برای مثال نشان داد تعداد نسبتا کمی از سیاره‌های غول‌آسا می‌توانند در مدار نزدیک به ستاره‌ی خود قرار بگیرند درحالی‌که این روند برای سیاره‌های سنگی متداول‌تر است. LUVOIR می‌تواند دنیاهای کوچک دوردست را بزرگنمایی کند و اطلاعاتی را درباره‌ی آب سطحی، جو و موجودات زنده‌ی این سیاره‌ها ارائه دهد. روبرگ می‌گوید:

ما هنوز اطلاعاتی درباره‌ی تنوع سیاره‌های سنگی نداریم. تنها سیاره‌‌های مشابه زمین در منظومه‌ی شمسی، زهره و مریخ هستند؛ اما در درجه‌ی اول این دو سیاره تفاوت زیادی با یکدیگر دارند و در درجه‌ی دوم قطعا خارج از منظومه‌ی شمسی، گزینه‌های دیگری هم وجود دارند.

LUVOIR برای هر کدام از سیاره‌ها، نه‌تنها تصاویر بلکه تجزیه‌ی طیفی و میزان نور ساطع شده از طول موج‌های مختلف آن‌ها را نشان می‌دهد. دانشمندان با این طیف‌ها می‌توانند به شناسایی ترکیب‌های روی سیاره بپردازند و به اطلاعات بیشتری درباره‌ی سطح آن دست پیدا کنند. طبق محاسبات تیم LUVOIR اگر دانشمندان تنها با بررسی ۲۸ سیاره‌ی سنگی کوچک، متوجه شوند این سیاره‌ها فاقد جو یا علائم حیات هستند، می‌توانند به این نتیجه برسند که کمتر از ۱۰ درصد از سیاره‌های مشابه زمین، میزبان حیات هستند. از طرفی اگر تحلیل‌ها نشان‌دهنده‌ی علائم حیات در سیاره‌های یادشده باشند، دانشمندان می‌توانند روی پازل بزرگ‌تری مثل درک قوانین حیات کار کنند. روبرگ می‌گوید:

فعلا فقط یک گزینه داریم که آن هم تکامل از طریق انتخاب طبیعی است. شاید هم گزینه‌های بیشتری وجود داشته باشند اما تا زمانی‌که نمونه‌های بیشتری از تکامل مستقل نداشته باشیم، نمی‌توانیم به ارزیابی آن‌ها بپردازیم.

^{مدل لگوی LUVOIR، طرح مفهومی پیشنهادی ناسا که احتمالا در اواسط دهه‌ی ۲۰۳۰ پرتاب شود. این طرح در ۶ تا ۱۰ ژانویه‌‌ی ۲۰۱۹ در دویست و سی و سومین نشست انجمن نجوم آمریکا در سیاتل به نمایش درآمد.}

فراتر از دنیاهای سکونت‌پذیر

هدف اصلی LUVOIR می‌تواند اکتشاف و بررسی سیاره‌های فراخورشیدی و درک وجود حیات در آن‌ها باشد، اما این تلسکوپ می‌تواند دنیاهای زیادی را کشف کند. روبرگ می‌گوید: «به ازای هر سیاره‌ی کاندیدا حیات و سکونت‌پذیر، ممکن است ده سیاره‌ از انواع دیگر را کشف کنیم.» از طرفی برای یک تلسکوپ پرچم‌دار مانند LUVOIR، تنها بررسی سیاره‌های فراخورشیدی کافی نیست؛ تیم LUVOIR باید طراحی تلسکوپ را براساس زمینه‌های فرعی مختلف اخترفیزیک انجام دهند؛ و در طراحی مجموعه‌ی ابزار پیشنهادی، انعطاف به خرج دهند. روبرگ می‌گوید: «کل ابزارها همراه‌با یکدیگر کار می‌کنند و هیچ‌کدام تک منظوره نیستند.»

تیم مفهومی مأموریت، همچنین پروژه‌های علمی مختلفی را برای پوشش کل مقیاس جهان طراحی کرده‌اند. تیم طراحی با این کار می‌خواهند وسعت توانایی‌های LUVOIR را نشان دهد که از بررسی ماده‌ی تاریک تا بررسی سازوکار کهکشان‌ها و حتی نظارت بر یخ‌فشان‌ها و آب‌فشان‌های قمرهای یخی منظومه‌ی شمسی متغیر است.

حتی اگر ناسا LUVOIR را به‌عنوان پروژه‌ی تلسکوپ عظیم بعدی خود انتخاب کند، بعید نیست این مأموریت هم به سرنوشت پیچیده‌ی تلسکوپ‌های پیش از خود دچار نشود. برای مثال تلسکوپ تلسکوپ نقشه‌برداری فروسرخ میدان عریض (WFIRST) به دلیل درخواست‌های بودجه از سوی دونالد ترامپ لغو و از سوی کنگره مجددا احیا شد. جیمز وب تلسکوپ مشهور دیگری است که مدت‌ها به دلیل مشکلات بودجه به تعویق افتاده است و در بهترین حالت ممکن است در مارس ۲۰۲۱ پرتاب شود.

دانشمندان و مهندسان LUVOIR، طبق تجربه‌ی تلسکوپ جیمز وب، معتقدند می‌تواند با رعایت نکاتی مسیر پروژه را حفظ کرد؛ اما این راهبردها به‌کلی تحت کنترل تیم طراح قرار ندارند و ناسا برای اجرای برخی از آن‌ها باید به بازنگری در سیاست‌های خود بپردازد. تیم LUVOIR معتقد است در صورتی که ناسا این پروژه را انتخاب کند، می‌تواند با رعایت راهبردهای پیشنهادی از سرنوشت مشابه تلسکوپ‌های دیگر اجتناب کند. اما تلسکوپ جیمز وب یا JWST هنوز هم مشکلات زیادی دارد. روبرگ می‌گوید:

JWST همیشه برای ما چالش بوده است. من چهار سال گذشته را فقط صرف گوش دادن به مشکلات مربوط به JWST کردم.