تکنولوژی جدید ناسا برای ناوبری فضایی

تصویر تپ اختر با اشعه ایکس

ناسا یک سیستم ناوبری فضایی اتوماتیک اختراع کرده است که می تواند با استفاده از تپ اخترها تا مسافت های طولانی در منظومه شمسی و حتی دورتر پیش برود.

گویا آی تی – نام  این سیستم جدید Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology یا به اختصار SEXTANT (تکنولوژی ناوبری و زمان سنجی به وسیله اشعه ایکس) است که نام آن از یک دستگاه ناوبری قدیمی گرفته شده که در قرن ۱۸ استفاده می شده است. این سیستم از تکنولوژی اشعه ایکس برای رصد تپ اخترها در میلی ثانیه استفاده می کند؛ مانند GPS ها که از ماهواره استفاده می کنند.

Jason Mitchell مدیر پروژه SEXTANT در مرکز Goddard Space Flight می گوید: “این دستاورد بزرگی در زمینه اکتشاف فضایی است.”

وی می افزاید: “به عنوان اولین وسیله برای ناوبری اتوماتیک به وسیله اشعه ایکس به صورت همزمان، ما رهبر این راه هستیم.”

تپ اخترها ستاره های نوترونی هستند که نیروی مغناطیسی زیادی دارند و با سرعت زیاد در حال چرخش هستند که این امر به خاطر سقوط و انفجار هسته ستاره اتفاق می افتد. زمانی که می چرخند، پرتوهای الکترومغناطیسی از خود ساطع می کنند و اگر بیننده در مکان درست قرار داشته باشد، می تواند مانند یک فانوس دریایی فضایی به عنوان راهنما از آن استفاده کند.

این ستاره ها به طور قابل ملاحظه ای منظم هستند و به عنوان تپ اخترهای میلی ثانیه ای، می توانند صدها دور در ثانیه بچرخند. نظم آن ها مانند چرخش ساعت اتمی است.

این روند به ساختن SEXTANT منجر شد. به خاطر نظم تپ اخترها و به خاطر مکان ثابت آن ها در فضا، می توانند مانند سیستم ردیاب جهانی مورد استفاده قرار بگیرند.

SEXTANT مانند یک GPS عمل می کند که از حداقل ۳ ماهواره سیگنال دریافت می کند که تمام آن ها مجهز به ساعت اتمی هستند. گیرنده، تاخیر زمان هر ماهواره را اندازه می گیرد و آن را به مختصات فضایی تبدیل می کند.

پرتوهای الکترومغناطیسی ساطع شده از تپ اخترها در طیف اشعه ایکس به راحتی قابل مشاهده هستند. به همین دلیل مهندسان ناسا در SEXTANT از اشعه ایکس استفاده کرده اند.

برای این کار یک رصدخانه (در اندازه یک ماشین ظرفشویی) را به ایستگاه فضایی بین المللی وصل کرده اند. نام این دستگاه Neutron-star Interior Composition Explorer یا به اختصار NICER است که دارای ۵۲ تلسکوپ اشعه ایکس و سنسورهای تشخیص سیلیکون برای مطالعه ستاره های نوترونی (مانند تپ اخترها) است.

تصویر NICER در ایستگاه فضایی بین المللی
تصویر NICER در ایستگاه فضایی بین المللی

مهندسان NICER را برای محکم نگه داشتن ۴ تپ اختر هدایت می کنند: J021+4232، B1821-24، J0030+0451 و J0437-4715؛ به طوری که می توان پالس های آن ها را به طور دقیق برای آینده پیش بینی کرد.

طی دو روز، NICER 78 بار تپ اخترها را اندازه گیری کرد و داده ها را به SEXTANT منتقل کرد. SEXTANT از این اندازه ها برای محاسبه مکان NICER در مدار دور زمین در ایستگاه فضایی بین المللی استفاده کرد.

این اطلاعات به منظور ردیابی مکان NICER در مقیاس ۱۶ کیلومتری با داده های GPS مقایسه شد. در عرض ۸ ساعت، سیستم موفق به محاسبه مکان NICER شد و تا پایان آزمایش زیر آستانه ۱۶ کیلومتری قرار داشت.

Luke Winternitz معمار سیستم SEXTANT می گوید: “این روند بسیار سریع تر از فرصت دو هفته ای ما برای آزمایش بود. می دانستیم که این سیستم کار می کند، اما انجام آزمایش نشان داد که سیستم می تواند به صورت اتوماتیک عمل کند.”

سال ها طول می کشد که این تکنولوژی برای ناوبری فضایی در فضاپیماها توسعه پیدا کند، اما به هر حال این ایده عملی شد.

اکنون تیم ناسا در حال بهبود این سیستم است. آن ها نرم افزار را برای آزمایش بعدی در نیمه دوم سال ۲۰۱۸ به روز می کنند. همچنین امیدوارند که بتوانند اندازه، وزن و مصرف برق وسایل را کاهش دهند.

در آخر باید اضافه کرد که SEXTANT می تواند برای ردیابی مکان ماهواره های سیاره ای دور از GPS زمین مورد استفاده قرار بگیرد. علاوه بر این در ماموریت های فضایی مانند ماموریت ناسا برای مریخ به انسان ها کمک می کند.

Mitchell در آخر اضافه می کند: “موفقیت این آزمایش، پایداری سیستم ناوبری با اشعه ایکس را به عنوان یک سیستم اتوماتیک جدید ثابت می کند. ما یک نسخه کامل از این تکنولوژی را نشان دادیم که می تواند ناوبری فضایی را در منظومه شمسی یا هر جای دیگر بهبود ببخشد.”

ساخت دهکده ی ماه؛ طرحی برای زندگی اجتماعی در بزرگترین قمر زمین

تصورات ما از زندگی در ماه، همیشه شبیه فیلم های علمی تخیلی است، اما آژانس فضایی اروپا (ESA) طرح “دهکده ای در کره ی ماه” را به عنوان گام بعدی در زمینه تحقیقات فضایی بسیار جدی گرفته است. با این حال، به مرور زمان این پرسش مطرح می شود که چه کسی قرار است این پروژه را راه اندازی کند.

برنارد فوئینگ، سفیر دهکده ی کره ی ماه از آژانس هوایی اروپا، با ارائه ی مطالبی در کنگره ی علوم سیاره ای اروپا در سال ۲۰۱۷ در شهر ریگا، لاتویا، صحنه را برای زندگی اجتماعی روی سطح بزرگترین ماهواره ی طبیعی که به دور سیاره ی ما می چرخد آماده کرد.

البته موضوع مورد بحث ما آزمایشگاه هایی با دیوارهای سفید و ماشین های پر سر و صدا نیستند.

فوئینگ پیشنهاد داد که با راه اندازی پروژه در سطح ۶ تا ده فضانورد پیشکسوت، قطعا می توان به مرور این جمعیت را افزایش داد.

اگر ما کار را آغاز کنیم، احتمالا تا سال ۲۰۴۰، جمعیت این گروه به حدود چند صد نفر خواهد رسید.

فوئینگ به AFP اینگونه پاسخ داده است،” احتمالا تا سال ۲۰۵۰، این جمعیت به هزار نفر می رسد”، و توضیح داده است که چگونه خانواده ها به محققان و توسعه دهندگان بلند مدت ملحق خواهند شد.

به طور طبیعی، شما نمی توانید بدون آنکه انتظار داشته باشید یک نوزاد فضایی متولد شود، خانواده ها را در کره ی ماه داشته باشید.

طبق اظهارات فوئینگ، “ممکن است احتمال تولد فرزندان نیز روی کره ی ماه وجود داشته باشد.”

دیگر باید ایستگاه های فضایی بین المللی با ظاهری هتل مانند را فراموش کنید- برای آنکه بتوانیم یک جمعیت رو به رشد را برای مدت طولانی روی کره ی ماه نگاه داریم، دهکده ی ماه باید از مواد بومی و محلی برای حفظ و پایداری حیات و ساخت بناها استفاده کند.

این یعنی یافتن روش هایی برای پرورش گیاهان و توسعه ی فناوری های چاپ سه بعدی در مقیاس بزرگ، بر اساس مواد معدنی و پوشش سطحی کره ی ماه، و هم چنین استخراج آب از منابع یخی.

علاوه بر این، حفظ حیات به معنای فراهم کردن فضا برای آسایش و سرگرمی است، که باید به ورزش ها و سرگرمی های جدید با شتاب g کمتر میدان داده شود.

خب، حالا نظرتان چیست؟

با توجه به آن که قرار است ایستگاه فضایی بین المللی تا سال ۲۰۲۴ منحل شود، تحقیقات در زمینه ی شتاب های کمتر از  gباید برای انجام پژوهش ها، به موسسات دیگر تکیه کند.

ژان ووئرنر مدیر کل آژانس هوایی اروپا طرح دهکده ی ماه را به عنوان یک بخش کلیدی از برنامه ی Space 4.0 توصیف کرده است، که به دنبال مراحل ابتدای فضانوردی، سفرهای فضایی و دوره های مدت دار از زندگی در فضا در ایستگاه های فضایی انجام می شود.

دهکده ی ماه، به تبعیت از سنت همکاری های بین المللی ایستگاه ISS از هیچ پرچمی بر فراز خانه های چاپ شده خود، استفاده نخواهد کرد.

ووئرنر سال گذشته در مورد این پروژه چنین توضیح داد” مشارکت در طرح دهکده ی ماه برای تمام گروه ها و ملت های علاقه مند آزاد است.”

انسان ها، از زمانی که یوجین سرنان در سیزدهم دسامبر ۱۹۷۲، سوار بر آپولو ۱۷ به کره ی ماه پا گذاشت، دیگر پای خود را به این سیاره نگذاشته اند.

چهل سال زمانی بسیار طولانی است، و جدا از چند طرح ذهنی و تعدادی بلوپرینت، ما هیچ نشانه ای از یک پایه ی قوی برای این سفر نداریم- پس منتظر چه هستیم؟

ویدواد بلداوز از دانشگاه لاتویا، که رهبری پروژه ای به نام دهه ی بین المللی ماه را بر عهده دارد می گوید:” ما هنوز نتوانسته ایم رهبران اصلی پروژه را به این موضوع علاقه مند کنیم.”

در حالی که این مقامات، زمانی رهبران سیاسی بوده اند که سلایق مشابهی در مورد یک دوره ی بین المللی داشته اند، اکنون عصر جدیدی در حال ظهور است که در آن شرکت های رقیب در یک بازار جهانیT نقش ماجراجویی های فضایی را بر عهده گرفته اند.

رقبایی مانند X-Prize گوگل، و تلاش های موسسه ی Space-X با حمایت های مالی الون ماسک، نمونه هایی از این روش های جدید برای سفر از کره ی زمین تا ستاره ها خواهد بود.

جدا از تصورات رومانتیک زندگی در کره ی ماه تا ۲۰ سال آینده، هیچ کدام از این مراحل، شباهتی به قدم زدن در باغ های فضایی ندارند.

کریستین هاینیک باید از این مسائل اطلاعاتی داشته باشد – او کسی است که یک سال را در یک سکونت‌گاه من درآوردی در زمین های آتشفشانی و بی ثمر هاوایی سپری کرده است.

هاینیک به AFP گفته است:” زندگی در درون یک سکونت‌گاه یا یک لباس مخصوص، به معنای آن است که شما هرگز قادر نخواهید بود کره ی ماه/سیاره ای را که در آن حضور دارید را احساس کنید.”

در حالی که ممکن است دهکده ی ماه بتواند روی سطح کره ی ماه گسترش پیدا کند، هاینیک هشدار می دهد که با حضور در این پروژه، هیچ راهی برای خلاصی از اعضای تیم وجود ندارد و در این سفر اردوگاهی طولانی مدت، قطعا دلتان برای آرامش درون خانه تنگ نخواهد شد.

اما اینکه آیا دستاوردهای چنین مأموریتی ارزش این تلاش را دارد یا خیر، تنها توسط زمان مشخص می شود.

در کره ی ماه می توان هلیوم -۳ را استخراج کرده و آن را به زمین بازگرداند، که می تواند یک سوخت بسیار مناسب برای رآکتور هم جوشی باشد. البته، این کار نیازمند آن است که بازاری برای سوخت رآکتور هم جوشی وجود داشته باشد.

آب کره ی ماه را نیز می توان تجزیه کرد و به عنوان سوخت موشک مورد استفاده قرار داد. و به این صورت کره ی ماه را به یک سکوی بسیار ارزان قیمت برای مأموریت های بسیار دور در منظومه ی شمسی و حتی فراتر از آن تبدیل کرد.

اما هیچ کس نمی تواند حدس بزند که آیا چنین اقداماتی برای علاقه مند نگاه داشتن دانشمندانی که ثروت های هنگفتی دارند، یا  برای جلب توجه دولت ها برای تأمین منابع مالی موسسات تحقیقاتی کافی است یا خیر.

فوئینگ در این زمینه خوشبین است. در مدتی کوتاه، توریسم فضایی می تواند به پرداخت هزینه ها کمک کند؛ فروش بلیط های ۱۰۰ میلیون یوروئی قطعا می تواند بخشی از این هزینه ها را پوشش دهد.

فوئینگ می گوید:” البته این قیمت ها برای عصر حاضر است، و تا بیست سال بعد، قطعا این قیمت ها ۱۰۰ برابر ارزان تر خواهد بود.”

وقتی دایره ای ترین شی جهان هستی با وضعیت جدید روبرو می شود

در آخرین اخباری که از آسمان به دستمان رسیده متوجه شدیم که کپلر ۱۱۱۴۵۱۲۳ وضعیتی جدید به خود گرفته است که این موضوع مورد بحث محققان قرار گرفته است. کسانی که با کپلر آشنا هستند می دانند که این ستاره دور با ستاره منظومه ما بسیار متفاوت است.

کپلر ۱۱۱۴۵۱۲۳، ستاره ایست که در فاصله ۵۰۰۰ سال نوری از زمین قرار گرفته است و لقب دایره ای ترین شئ طبیعی در جهان که تا کنون کشف شده است را یدک می کشد.

 کپلر 11145123

ستاره ها و سیاره ها عموما به دلیل دوران ناشی از فشار سانتریفیوژی، در میانه صاف تر هستند به همین دلیل کشف این ستاره جالب است.

کپلر ۱۱۱۴۵۱۲۳ کره ای کاملا کروی نیست اما نسبت به دیگر ستاره ها و سیارات بیشتر ساختار کروی دارد.  این ستاره در مدار خطی استوا تنها ۴ مایل نسبت به دو قطب اش بزرگتر است در حالی که این رقم برای زمین ۱۳ مایل و برای خورشید ۶ مایل می باشد.

منجمان با استفاده از ابزار های واقع در رصد خانه فضای کپلر و با استفاده از تکنیکی نوین در تعیین سایز با دقتی مثال زدنی این کشفیات را به عمل آورده اند.

لاورنت گیزون از انستیتو  تحقیقات منظومه شمسی ماکس پلانک آلمان و نویسنده اصلی این تحقیقات گفته است که آن ها برنامه دارند تا از این روش جدید برای رصد دیگر ستارگان نیز استفاده کنند.

گیزون در مصاحبه ای با USA Today اعلام کرد که “یک رشته تئوریک در فیزیک نجومی هم اینک قابل رصد شده است”

این تحقیق و مطالعه در Science Advances در روز چهارشنبه به انتشار رسیده است.

منبع: astronomy.com