ناسا به توسعه تلسکوپ فضایی جدید «پریما» ادامه می‌دهد
هفته گذشته، ناسا خبر خوشی را اعلام کرد: نخستین نمونه از کلاس جدید تلسکوپ‌های فضایی این سازمان، در مسیر رسیدن به سکوی پرتاب در اوایل دهه ۲۰۳۰ قرار دارد. فضاپیمای «پریما» (PRIMA) نخستین عضو از خانواده‌ای جدید در برنامه تلسکوپ‌های فضایی ناسا به نام «پروب اکسپلورر» خواهد بود؛ رده‌ای از رصدخانه‌ها که هدفشان انجام پژوهش‌های علمی بیشتر با هزینه کمتر است.
توازن میان مأموریت‌ها
تلسکوپ‌های فضایی ناسا معمولاً در یکی از دو دسته قرار می‌گیرند: مأموریت‌های کم‌هزینه‌تر از رده اکسپلورر که سقف هزینه‌شان در محدوده چند صد میلیون دلار است یا نمونه‌های پرچم‌دار مانند تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن که با هزینه‌ای بالغ بر حدود ۴٫۳ میلیارد دلار ساخته و به‌تازگی پرتاب شد. ناسا با کلاس پروب اکسپلورر می‌خواهد تعادل بهتری میان مأموریت‌های کوچک‌تر اکسپلورر و رصدخانه‌های چندمیلیارد دلاری پرچم‌دار ایجاد کند.
سازمان فضایی آمریکا از چند سال پیش و پس از توصیه یک هیئت مستقل از دانشمندان برای ایجاد این رده جدید، طرح‌های مفهومی مختلفی را برای مأموریت‌های پروب اکسپلورر بررسی کرده است. بااین‌حال، تا همین اواخر مشخص نبود که آیا بودجه علمی ناسا که تحت فشار دولت ترامپ قرار دارد، برای آغاز عملی توسعه یکی از این مأموریت‌ها کافی خواهد بود یا نه.
ادامه توسعه مأموریت پریما
ناسا روز چهارشنبه اعلام کرد که مأموریت پریما (مخفف کاوشگر فروسرخ دور برای اخترفیزیک) روند توسعه را ادامه خواهد داد. پریما تنها نامزد نهایی برای نخستین مأموریت کلاس پروب اکسپلورر بود؛ زیرا ناسا در اوایل سال جاری مأموریت رقیب به نام «رصدخانه پرتو ایکس اکسیس» (AXIS) را از رقابت کنار گذاشت. به‌گفته‌ی ناسا، مطالعات اولیه روی طرح اکسیس نشان داده است که این مأموریت نمی‌تواند محدودیت‌های زمانی و بودجه‌ای آژانس را برآورده کند.
دانشمند مسئول مطالعه اکسیس، اختلال‌ها و سوءمدیریت در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در گرین‌بلت مریلند را عامل این وضعیت دانست.
گادرد مرکزی بود که در صورت تداوم پروژه اکسیس، مسئولیت هدایت آن در مرحله ساخت را بر عهده می‌گرفت. در مقابل، رهبری پروژه پریما بر عهده آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا (JPL) در پاسادنای کالیفرنیا خواهد بود؛ مرکزی که خود نیز با بحرانی سازمانی مواجه شده و با تعداد اندکی مأموریت در حال توسعه و چندین دور تعدیل نیرو روبه‌رو بوده است.
چالش‌های مأموریت‌های پرچم‌دار
مأموریت‌های پرچم‌دار ممکن است پیش از رسیدن به سکوی پرتاب، چندین دهه درگیر طراحی، ساخت و آزمایش باشند. بااین‌حال، تلسکوپ فضایی رومن از این نظر استثنا بود. این تلسکوپ فرایند تأیید ساخت توسط ناسا تا پرتاب در ماه گذشته را در مدت فقط ۱۰ سال پشت سر گذاشت. رومن اکنون در مسیر رسیدن به جایگاه رصدی خود در فاصله‌ی تقریباً یک و نیم میلیون کیلومتری از زمین قرار دارد.
پروژه پریما با احتساب هزینه پرتاب، سقف بودجه‌ای معادل ۱٫۲ میلیارد دلار خواهد داشت. این تلسکوپ به بزرگی و پیچیدگی رومن نیست؛ درنتیجه طبیعی است که انتظار داشته باشیم چرخه ساخت کوتاه‌تری داشته باشد. ناسا قصد دارد پریما را ۷ سال دیگر، در سال ۲۰۳۳ پرتاب کند. این تلسکوپ جهان را در نور کم‌فروغ فروسرخ دور، در محدوده طول موج ۲۴ تا ۲۳۵ میکرومتر رصد خواهد کرد؛ هدفی که دستیابی به آن مستلزم خنک‌سازی اپتیک اصلی تلسکوپ تا دمای ۴٫۵ کلوین، معادل تقریباً منفی ۲۶۹ درجه سلسیوس است.
استفاده از فناوری‌های پیشرفته
سرمایش فضاپیما تا این حد معمولاً به ساخت سامانه خنک‌کننده برودتی کاملاً جدید و پیشرفته نیاز دارد. اما پریما به‌جای آن از یک سامانه یدکی باقی‌مانده از فرایند ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب استفاده خواهد کرد که برای به‌کارگیری هلیوم-۳ به‌جای هلیوم-۴ به‌عنوان سیال خنک‌کننده، اصلاح شده است.
صفحات کانونی آشکارسازهای القایی جنبشی پریما به مراتب بیشتر (تا ۱۰۰ میلی‌کلوین معادل حدود منفی ۲۷۳ درجه سلسیوس) سرد خواهند شد و بدین ترتیب، اپتیک این فضاپیما می‌تواند در میان سردترین سامانه‌هایی قرار بگیرد که تاکنون به فضا فرستاده شده‌اند.
به گفته دانشمندان مسئول مأموریت، حساسیت پریما در فروسرخ دور به این تلسکوپ امکان می‌دهد به بررسی منشأ سیاره‌ها و جو آن‌ها، تکامل همزمان کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها و تغییرات ویژگی‌های غبار و فلزات در طول تاریخ کیهانی بپردازد. پریما با آینه اصلی به قطر ۱٫۸ متر، در مداری پیرامون نقطه لاگرانژی ۲ در سامانه خورشید–زمین مستقر خواهد شد.
نقش پریما در کشفیات فضایی
پریما نسبت به تمام تلسکوپ‌های فروسرخ پیشین یا کنونی ناسا، از جمله اسپیتزر و جیمز وب، به بخش‌های عمیق‌تری از طیف فروسرخ خیره خواهد شد و بر کشفیات تلسکوپ فضایی هرشل اروپا نیز تکیه خواهد کرد؛ رصدخانه‌ای که پیش‌تر اطلاعات تازه‌ای درباره شکل‌گیری رشته‌های کیهانی و نقش آب در شکل‌گیری ستاره‌ها و سیاره‌ها در اختیار اخترشناسان قرار داده بود.
نیکی فاکس، قائم‌مقام واحد مأموریت‌های علمی ناسا، در بیانیه‌ای گفت: «مأموریت پریما پنجره بعدی بشر به سوی جهان ژرف است. این مأموریت ناشناخته‌های تاریخ کیهانی را آشکار خواهد کرد تا درک بهتری از شکل‌گیری سیاره‌ها، ستاره‌ها و سیاه‌چاله‌ها و حتی چگونگی پیدایش آب روی زمین به دست آوریم.»
اطلاعیه‌ی اخیر ناسا، چراغ سبز ورود پریما به مرحله B توسعه را صادر می‌کند. در این مرحله، کار روی طراحی مقدماتی ادامه خواهد یافت تا مأموریت به بازبینی طراحی اولیه برسد و سپس چند سال دیگر در مقر ناسا تحت بازبینی تأیید نهایی قرار گیرد؛ مرحله‌ای که مجوز نهایی برای ورود به فرایند یکپارچه‌سازی سخت‌افزار پروازی را صادر خواهد کرد. انتظار می‌رود کل رصدخانه هنگام پرتاب کمتر از ۳٫۴ تن وزن داشته باشد.
شاون دومگال-گلدمن، مدیر بخش اخترفیزیک ناسا، گفت: «یک مأموریت به‌تنهایی نمی‌تواند تمام رازهای جهان را بررسی کند. اما با گسترش قابلیت‌های پیمایشی ناوگان خود به طول موج‌های فروسرخ دور از طریق پریما، امکان بررسی بسیار جامع‌تری از کیهان را فراهم می‌کنیم.»
چشم‌انداز آینده مأموریت‌های فضایی
در همین حال، ناسا همچنان در حال انجام مطالعات اولیه معماری و توسعه فناوری برای تلسکوپ فضایی پرچم‌دار بزرگ بعدی خود، یعنی رصدخانه دنیاهای زیست‌پذیر (HWO) است تا آن را در دهه ۲۰۴۰ پرتاب کند. انتظار می‌رود این تلسکوپ دست‌کم به بزرگی جیمز وب باشد و اگر از موشک‌های فوق‌سنگین جدید مانند استارشیپ اسپیس‌ایکس برای پرتاب استفاده شود، حتی ممکن است آینه اصلی بزرگ‌تری داشته باشد
