ستنطلق المركبة الفضائية الأوروبية Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) في جولة استكشافية طموحة لأقمار كوكب المشتري الأسبوع المقبل. لكن المهمة ستأخذ فقط لمحة موجزة عن القمر يوروبا الذي يحتمل أن يكون مصدرًا للحياة. إليكم السبب.
البقاء على قيد الحياة على قدر ضئيل من الطاقة مثل نصف مجفف الشعر ويضم “مخبأ نوويًا” لحماية إلكترونياته من الإشعاع ، مستكشف أقمار المشتري الجليدية (العصير) هي أعجوبة تكنولوجية لن تصمد عند يوروبا لفترة طويلة. أصغر كوكب المشتريقد تكون الأقمار الأربعة الرئيسية هي المكان الأكثر احتمالية في العالم النظام الشمسي لاستضافة الحياة خارج كوكب الأرض في محيطها المغطى بالجليد ؛ ومع ذلك ، فإن البيئة حول القمر قاسية للغاية ، لدرجة أنها ستقتل مركبة فضائية في غضون شهرين في أحسن الأحوال ، وفقًا لوكالة ناسا.
الذهاب إلى كوكب المشتري ليس سهلاً أبدًا. كلما اقتربت من عملاق الغاز وكلما طالت مدة بقائك في المنطقة المجاورة ، زادت صعوبة الأمر. خمس مرات على بعد من شمس من كوكب الأرض ، يعيش كوكب المشتري في منطقة الشفق في النظام الشمسي ، ولا يتلقى سوى حوالي 4٪ من ضوء الشمس الذي يحصل عليه كوكبنا. وهذا يعني أن أي مركبة فضائية زائرة ترغب في الاعتماد على الطاقة الشمسية يجب أن يكون لديها صفائف شمسية ضخمة. التحديات تبدأ هنا فقط. المجال المغناطيسي لكوكب المشتري أقوى بـ 10000 مرة من المجال المغناطيسي لكوكب المشتري أرض، والتي يمكن أن يكون لها تأثير على القياسات العلمية للمركبة الفضائية ، قال جوستين بيرن ، رئيس البرامج العلمية في إيرباص للدفاع والفضاء ، التي قادت الكونسورتيوم لبناء مركبة الفضاء JUICE ، لموقع ProfoundSpace.org. والأسوأ من ذلك كله ، أن هذا المجال المغناطيسي فائق القوة يحبس الجسيمات التي يشحنها المشتري وأقرب قمره شديد النشاط بركانيًا. آيو ضخ الفضاء حول الكوكب. ونتيجة لذلك ، فإن مستويات الإشعاع على مقربة من الكوكب مرتفعة مثل بؤرة انفجار نووي.
متعلق ب: ها! أقرب منظر لقمر كوكب المشتري في المحيط يوروبا منذ 22 عامًا
داء إشعاع الأقمار الصناعية
يدور يوروبا حول كوكب المشتري على مسافة 417000 ميل (671000 كم) ، أي ما يقرب من ضعف المسافة بين القمر والأرض ، وهو ثاني أقرب قمر لكوكب المشتري. مستويات الإشعاع حول أوروبا ليست عالية تمامًا كما هي حول أقرب Io ، ومع ذلك ، يعرف العلماء أن جرعة الإشعاع التي سيتلقاها جسم في مدار حول أوروبا في غضون يوم واحد ، عند 5.4 سيفرت ، أكثر من ضعف القيمة التي تسبب داء الإشعاع الشديد إلى البشر. بالطبع ، المركبة الفضائية ليست بشريًا ، لكن بايرن يعترف بأن مستويات الإشعاع هذه تتجاوز ما اعتاد مصممو المركبات الفضائية على البناء من أجله.
قال بيرن: “نحن معتادون على الإشعاع في الفضاء”. “البعثات التي تدور حول الأرض يجب أن تمر عبر الأرض أحزمة إشعاع، لكن مستويات الإشعاع هناك ليست قريبة من ما تتعرض له مركبة فضائية بالقرب من المشتري “.
تعتبر المستويات العالية من الإشعاع أخبارًا سيئة للإلكترونيات والألواح الشمسية. قال بايرن إنه كلما زادت كثافة الإشعاع ، كلما تعطلت الأنظمة الإلكترونية بشكل أسرع ، وأسرع المصفوفات الشمسية تتحلل. لهذا السبب ، خاصة بناسا يوروبا كليبر لن تبحث المهمة عن آثار الحياة على أوروبا مباشرة من مدار القمر ، ولكنها ستقوم بدلاً من ذلك بزيارات دورية قصيرة أثناء وجودها في مدار أوسع حول كوكب المشتري. ولهذا السبب ، اختارت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) أكبر قمر لكوكب المشتري وأكثر راحة إلى حد ما جانيميد، كهدف أساسي لـ JUICE.
دافئ جانيميد
على الرغم من أن احتمال احتواء جانيميد للحياة أقل من يوروبا ، وفقًا للعلماء ، إلا أن القمر بعيد عن أن يكون مملًا. أكبر من أصغر كوكب في النظام الشمسي الزئبق، جانيميد هو أكبر قمر في النظام الشمسي بأكمله والوحيد المعروف بتوليد مجاله المغناطيسي. في عام 2034 ، بعد ثلاث سنوات من وصول JUICE إلى كوكب المشتري (إذا سار كل شيء كما هو مخطط له) ، سيصبح جانيميد أول قمر بعيدًا عن قمر الأرض قمر لمركبة فضائية في مدارها.
يدور جانيميد حول كوكب المشتري على مسافة 665000 ميل (1،070،000 كم) ، وهو ثالث الأقرب إلى عملاق الغاز من الأقمار الأربعة الرئيسية. قال بيرن إن الإشعاع حول جانيميد أضعف بحوالي 100 مرة مقارنة بأوروبا. ومع ذلك ، لن تتمكن المركبة الفضائية JUICE من البقاء في هذه البيئة لفترة طويلة بدون بعض الحلول المستخدمة من قبل.
يوجد في قلب المركبة الفضائية 2.7 طن (2.42 طن متري) قبو مبطّن بالرصاص يضم جميع إلكترونيات المركبات الفضائية (باستثناء الأدوات العلمية المصممة لدراسة البيئة القاسية في نظام المشتري).
قال بيرن “هناك كيلوغرامات من الرصاص في العصير”. “وهذا يحد بشكل فعال من كمية الإشعاع التي يمكن أن تصل إلى الأجهزة الإلكترونية ويطيل عمرها. لكن في النهاية ، سيموتون. لا يمكنك إيقاف ذلك إلى الأبد.”
وأضاف بايرن أنه إذا كانت المركبة الفضائية ستذهب إلى أوروبا ، فإن هذا المخبأ النووي الصغير المبطن بالرصاص يجب أن يكون أكثر قوة.
موت الألواح الشمسية
ولكن في حين أن هناك حلًا لحماية الأنظمة الإلكترونية ، فإن المصفوفات الشمسية معرضة تمامًا للإشعاع. يعتقد بيرن أن تدهور الألواح الشمسية الخاصة بالعصير في البيئة القاسية حول المشتري سيؤدي إلى زوال المهمة في نهاية المطاف.
نظرًا لبعد كوكب المشتري عن الشمس وانخفاض كثافة ضوء الشمس حول الكوكب ، يجب أن تكون الألواح الشمسية في JUICE هائلة. تم تصميم المصفوفتين كجناحين صليبيين ، وتغطي مساحة 915 قدمًا مربعًا (85 مترًا مربعًا). على الرغم من هذا الحجم الهائل والكفاءة القياسية التي تبلغ حوالي 30٪ ، إلا أن المصفوفات لا تنتج حتى ما يكفي من الكهرباء لتشغيل مجفف الشعر ، كما قال بايرن.
قال بايرن: “إنها بالفعل كمية صغيرة جدًا من الطاقة ، وبينما تتدهور على مدار حياتها بسبب الإشعاع ، سينخفض أداؤها إلى درجة لن تكون هناك طاقة كافية لتشغيل المهمة”.
تم تصميم JUICE للبقاء على قيد الحياة لمدة أربع سنوات مجتمعة تدور حول المشتري أولاً ثم جانيميد. قبل دخول مدار جانيميد ، ستقوم المركبة الفضائية برحلتي طيران في يوروبا ، 21 على أبعد قمر وأقل استكشافًا كاليستوو 12 في جانيميد. بيرن واثق من أن مهندسي إيرباص والمتعاونين معهم من جميع أنحاء أوروبا قاموا ببناء مركبة فضائية قوية بما يكفي لإنجاز مهمتها. ومع ذلك ، من غير المحتمل أن يتجاوز JUICE متوسط العمر المتوقع ، على عكس العديد من المهام الأخرى.
قال بيرن: “قد تستمر لفترة أطول قليلاً لكنها لن تستمر لمدة 10 سنوات كما تفعل العديد من البعثات الأخرى”.
بالإضافة إلى بيئة الإشعاع الشديدة ، ستستهلك المهمة أيضًا كمية هائلة من الوقود نظرًا للكمية الكبيرة من رحلات الطيران المستهلكة للوقود من أقمار المشتري.
قال بيرن: “سيكون هناك الكثير من التصحيحات في المسار ، وتغييرات في المسار”. “سيتطلب ذلك الكثير من الوقود. لذا فإما أن ينفد الوقود أولاً ، أو ستتحلل المصفوفات الشمسية ، وسيؤدي ذلك إلى إنهاء المهمة.”
سيرغب المشغلون في إنهاء مهمة JUICE في الوقت المناسب عن طريق إرسالها لتحطم في Ganymede من أجل منع المركبة الفضائية من التحول إلى قطعة خارجة عن السيطرة خردة الفضاء ومن المحتمل أن تصطدم بأوروبا لاحقًا ، وتلوثه بالميكروبات الأرضية. نظرًا لأن العلماء لا يعتقدون أن جانيميد من المحتمل أن تستضيف الحياة ، وبما أن سطحه لا يبدو أنه على اتصال بالمحيط الجوفي (على عكس سطح أوروبا الأكثر نشاطًا) ، فإن الخبراء ليسوا قلقين بشأن JUICE التي تشوش قشرة الجليد النقية للقمر. .
إذن ما الذي يتطلبه الأمر لإرسال العصير إلى مدار حول أوروبا؟
ولكن مع كل هذه التحديات ، هل يعني ذلك أنه من المستحيل وجود مركبة فضائية تدور حول أوروبا ، المكان الأكثر احتمالًا في النظام الشمسي لاستضافة حياة خارج كوكب الأرض؟
يقول بيرن إن المهندسين يدرسون حاليًا هذه الاحتمالات على أمل إرسال مركبة هبوط معقمة إلى أوروبا في مستقبل بعيد.
قال بايرن “إنه تحد يتم النظر إليه”. “ستحتاج إلى مزيد من الحماية للإلكترونيات وربما مصفوفات شمسية أكبر بكثير. وهذا يعني كتلة أكبر بكثير. ولكن يمكننا على الأرجح القيام بذلك.”
مثل هذه المهمة ، وفقا ل طقم إطلاق JUICE من ESA (يفتح في علامة تبويب جديدة)، لم تقلع إلا بعد سنوات من إكمال JUICE و Clipper التابع لناسا (المقرر إطلاقه العام المقبل) مهمتيهما. المهمتان ، والتي ستنجح جونو من ناسا المركبة الفضائية التي كانت تدرس كوكب المشتري منذ عام 2016 ، تمهد الطريق لمواجهتنا النهائية مع الحياة الميكروبية المحتملة في يوروبا.
تابع تيريزا بولتاروفا على تويتر تضمين التغريدة (يفتح في علامة تبويب جديدة). تابعنا على تويتر تضمين التغريدة (يفتح في علامة تبويب جديدة) و على فيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).
“مدمن ثقافة البوب. عشاق التلفزيون. نينجا الكحول. إجمالي مهووس البيرة. خبير تويتر محترف.”
More Stories
تم التعرف على الزواحف البحرية القديمة الهائلة من خلال اكتشاف أحفوري للهواة
الحفريات القديمة تؤدي إلى اكتشاف أكبر الزواحف البحرية المعروفة
قد يشير اكتشاف JWST “الصادم” إلى وجود قمر خارجي مخفي حول “نجم فاشل”