پرتاب موفقیت‌آمیز ماهواره‌های ناسا توسط اسپیس‌ایکس برای مطالعه آب‌وهوای فضایی

مأموریت TRACERS: کاوش در کوهان‌های قطبی

ماهواره‌های دوقلوی TRACERS که نام کامل آن‌ها Tandem Reconnection and Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites است، به بررسی پدیده‌ای ناشناخته در فیزیک فضا می‌پردازند که از ابتدای عصر فضا ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است. این مأموریت حداقل یک سال به طول خواهد انجامید و شرایط پلاسما را در نواحی خاصی از میدان مغناطیسی زمین به نام کوهان‌های قطبی بررسی می‌کند.

این نواحی که در بالای قطب‌های زمین قرار دارند، نقش مهمی در شکل‌گیری شفق‌های قطبی ایفا می‌کنند. شفق‌های قطبی زمانی رخ می‌دهند که ذرات باردار خورشیدی با میدان مغناطیسی زمین برخورد می‌کنند. همین فرآیند می‌تواند منجر به ایجاد طوفان‌های ژئومغناطیسی شود که قادرند سیستم‌های ناوبری GPS، ارتباطات رادیویی، شبکه‌های برق و عملکرد ماهواره‌ها را مختل کنند.

برای مثال، یک طوفان ژئومغناطیسی شدید در سال گذشته باعث کاهش دقت سیگنال‌های GPS شد و بیش از ۵۰۰ میلیون دلار خسارت به بخش کشاورزی آمریکا وارد کرد. همچنین، در سال ۲۰۲۲، فعالیت شدید خورشیدی به از بین رفتن ۴۰ ماهواره استارلینک اسپیس‌ایکس منجر شد.

جو وستلیک، مدیر بخش فیزیک خورشیدی ناسا، تأکید کرد: «شناخت خورشید و آب‌وهوای فضایی که تولید می‌کند، برای ما در زمین بسیار مهم‌تر از آن چیزی است که اغلب تصور می‌شود.»

تأخیر در پرتاب و اهمیت ماهواره‌های دوقلو

پرتاب این مأموریت به دلیل اختلال در سیستم کنترل هوایی ناشی از قطع برق در منطقه‌ای از اقیانوس آرام، یک روز به تأخیر افتاد. اسپیس‌ایکس شمارش معکوس را کمتر از یک دقیقه قبل از پرتاب متوقف کرد و مأموریت را به روز چهارشنبه موکول کرد.

ماهواره‌های دوقلوی TRACERS فرآیندی به نام بازاتصال مغناطیسی را بررسی خواهند کرد. در این پدیده، ذرات باد خورشیدی با سرعتی تا حدود ۱.۶ میلیون کیلومتر بر ساعت به میدان مغناطیسی زمین برخورد می‌کنند. این برخورد منجر به شکسته شدن و اتصال مجدد خطوط میدان مغناطیسی شده و ذرات با سرعتی نزدیک به نور به سمت قطبین زمین پرتاب می‌شوند. این فرآیند هم شفق‌های زیبای قطبی و هم طوفان‌های مضر ژئومغناطیسی را شکل می‌دهد.

با وجود اینکه این اتفاقات دقیقاً بالای سر ما و در محدوده ماهواره‌های نزدیک زمین رخ می‌دهند، دانشمندان هنوز دقیقاً نمی‌دانند چگونه کار می‌کنند. به همین دلیل، نیاز به دو ماهواره حیاتی است:

• یک ماهواره تنها می‌تواند هر ۹۰ دقیقه یک‌بار از روی ناحیه مورد نظر عبور کند.
• با دو ماهواره در مدارهای هم‌راستا، می‌توان تغییرات را با فاصله زمانی کوتاه‌تری بررسی کرد.

دیوید مایلز، محقق اصلی این مأموریت از دانشگاه آیووا، اظهار داشت: «فقط با مشاهده مداوم و هم‌زمان می‌توان فهمید که آیا تغییرات ناشی از تحول در سیستم میدان مغناطیسی زمین است یا از قطع و وصل شدن بازاتصال مغناطیسی.»

او افزود: «باید بفهمیم باد خورشیدی چگونه انرژی خود را به سیستم زمین منتقل می‌کند و این انرژی چگونه منجر به پدیده‌های آب‌وهوای فضایی می‌شود.»

این دو فضاپیما که اندازه‌ای مشابه یک ماشین لباسشویی دارند، در ارتفاع ۵۹۰ کیلومتری از سطح زمین به پرواز درآمده‌اند و در هفته‌های آینده در فاصله دو دقیقه‌ای از یکدیگر قرار خواهند گرفت. این آرایش به دانشمندان اجازه می‌دهد اطلاعات دقیق‌تری از نقاط قطبی در فاصله زمانی بسیار کوتاه‌تری جمع‌آوری کنند. هدف این است که در مدت یک سال حدود سه هزار نمونه از بازاتصال مغناطیسی ثبت شود.

محموله‌های دیگر پرتاب

در کنار ماهواره‌های TRACERS، چندین محموله دیگر نیز همراه این پرتاب به فضا فرستاده شدند:

• PExT: یک ماهواره کوچک آزمایشی برای آزمایش ارتباطات بین‌ماهواره‌ای که می‌تواند با سه شبکه مختلف از جمله TDRS ناسا و دو شبکه تجاری SES و Viasat ارتباط برقرار کند. این ماهواره قابلیت جابه‌جایی بین شبکه‌های مختلف ارتباطی را دارد که برای آینده ارتباطات فضایی ناسا حیاتی است.
• Athena EPIC: این مأموریت به رهبری مرکز لانگلی ناسا، از یک پلتفرم ماهواره‌ای ماژولار استفاده می‌کند و هدف اصلی آن، سنجش میزان انرژی تابش‌یافته زمین به فضا برای تحقیقات اقلیمی است.
• REAL: برای بررسی کمربندهای تابشی ون آلن و آب‌وهوای فضایی.
• LIDE: یک ماهواره مخابراتی آزمایشی 5G متعلق به آژانس فضایی اروپا.
• پنج ماهواره تجاری Skykraft: متعلق به شرکت استرالیایی Skykraft برای پشتیبانی از ارتباطات هوایی در مناطق دورافتاده.

این پرتاب‌ها نه تنها به درک بهتر پدیده‌های فضایی کمک می‌کنند، بلکه زیرساخت‌های ارتباطی و تحقیقات اقلیمی آینده را نیز تقویت خواهند کرد.