بلندپروازی‌های «ناسا» ادامه دارد

اسپیس- ناسا در پژوهشی جدید، با پرتاب سه راکت به درون شفق‌های قطبی، این نوارهای نورانی شگفت‌انگیز را در آسمان شب آلاسکا بررسی می‌کند. هدف دانشمندان در این ماموریت این است که انواع شفق قطبی را مطالعه کرده و بررسی کنند که چرا برخی شفق‌ها سوسو می‌زنند، برخی دیگر تپنده هستند و بعضی دیگر شکاف‌ها و لکه‌های تاریکی دارند. راکت‌هایی که به‌سمت شفق‌ها پرتاب می‌شوند، به ابزارهایی مجهز شده‌اند تا تعامل بین الکترون‌ها و میدان مغناطیسی زمین را مطالعه کنند. هر راکت برای بررسی نوع خاصی از شفق‌ها طراحی شده است و داده‌های به‌دست‌آمده می‌توانند اطلاعات جدیدی درباره سازوکار شفق‌های قطبی ارائه دهند. این راکت‌ها قرار است از مرکز تحقیقاتی
Poker Flat در فیربنکس آلاسکا پرتاب شوند و بخشی از دو ماموریت مجزا هستند. فیزیک‌دانان فضایی، «ماریلیا سامارا» و «رابرت میشل» از مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا این ماموریت‌ها را هدایت می‌کنند. به گفته ناسا، پنجره‌ پرتاب‌های این ماموریت از دوم بهمن آغاز شده است اما مطالعه این نمایش‌های نورانی غیرعادی نیاز به زمان‌بندی دقیق دارد. به همین دلیل، تیم علمی از دوربین‌های زمینی در محل پرتاب و در یک رصدخانه واقع در حدود ۲۰۹‌کیلومتری شمال شرق مسیر راکت‌ها در ونتی آلاسکا استفاده می‌کند تا بهترین زمان برای پرتاب را براساس فعالیت شفق‌ها تعیین کند.
شفق‌های قطبی چگونه شکل می‌گیرند؟
شفق‌های قطبی که با نام نورهای شمالی نیز شناخته می‌شوند، زمانی ایجاد می‌شوند که ذرات باردار خورشیدی با اتم‌های موجود در جو بالایی زمین برخورد کرده و انرژی خود را به‌شکل نور آزاد می‌کنند. اگرچه دانشمندان درک کلی از این پدیده دارند، حرکات و رفتارهای شفق‌ها بسیار متنوع است. ناسا معتقد است بررسی این تفاوت‌ها می‌تواند به درک بهتر شرایط جوی فضا در اطراف زمین کمک کند. اولین ماموریت، با نام «تصویربرداری زمینی برای بررسی ویژگی‌های سریع شفق‌ها» یا به‌اختصار GIRAFF، با هدف مقایسه «شفق‌های تند تپنده» و «شفق‌های سوسوزن» انجام می‌شود. شفق‌های تند تپنده چندبار در ثانیه روشن و خاموش می‌شوند و شفق‌های سوسوزن تا 1۵بار در ثانیه سوسو می‌زنند. رابرت میشل که رهبری این ماموریت را برعهده دارد، معتقد است شفق‌های قطبی تند تپنده و شفق‌های سوسوزن از طریق فرآیندهای متفاوتی برای شتاب‌دهی به الکترون‌ها شکل می‌گیرند. برای بررسی این فرضیه، تیم او دو راکت را به درون این دو نوع شفق پرتاب خواهد کرد تا میزان انرژی، تعداد و زمان نسبی ورود الکترون‌هایی که آنها را ایجاد می‌کنند، اندازه‌گیری کند. میشل امیدوار است که این داده‌ها پرده از مکانیسم‌های شتاب‌دهی الکترون‌ها برداشته و مشخص کند این فرآیندها در کدام ناحیه از فضای نزدیک به زمین رخ می‌دهند: «این پدیده شبیه به سوسو زدن یک تلویزیون قدیمی است.»
به گفته ناسا، راکت اول ماموریت GIRAFF روز شنبه سیزده بهمن، ساعت ۲۲:۰۷ به وقت استاندارد آلاسکا، به درون شفق‌های تپنده‌ای که در آسمان ونتی، آلاسکا مشاهده شدند، پرتاب شد. میشل گزارش داد که تمام تجهیزات طبق انتظار عمل کرده‌اند و تیم پژوهشی درحال بررسی داده‌هاست. هنوز زمان پرتاب راکت دوم ماموریت GIRAFF و راکت ماموریت دوم فرانرسیده است. پنجره پرتاب این ماموریت‌ها تا ۲۲بهمن باز است و تیم بهترین شرایط برای پرتاب بعدی را بررسی می‌کند.
ماموریت دوم، با نام «بررسی‌گر علمی شفق سیاه و پراکنده»، به سرپرستی ماریلیا سامارا انجام خواهد شد. این ماموریت به مطالعه پدیده مرموزی به نام «شفق‌های سیاه» می‌پردازد. شفق‌های سیاه، مناطقی درون شفق‌های قطبی هستند که برخلاف دیگر بخش‌های درخشان شفق، ظاهرا فاقد نور به نظر می‌رسند. این پدیده به‌‌صورت شکاف‌ها یا لکه‌های تاریک در میان نوارهای رنگارنگ شفق قطبی دیده می‌شود. در طول ۲۵‌سال گذشته، پژوهش‌های انجام‌شده با استفاده از ماهواره‌های خوشه‌ای (Cluster) متعلق به آژانس فضایی اروپا و ناسا که به مطالعه مگنتوسفر زمین می‌پردازند، موفق به مشاهده این شفق‌های سیاه شده‌اند. پژوهش‌ها نشان می‌دهند که در این نواحی، جریان الکترون‌هایی که معمولا از طوفان‌های خورشیدی به جو زمین وارد می‌شوند، معکوس شده و الکترون‌ها دوباره به فضا بازمی‌گردند. این پدیده که به‌صورت لکه‌های تاریک در میان نوارهای رنگارنگ شفق‌های قطبی ظاهر می‌شود، یکی از موضوعات مهم در مطالعه برهم‌کنش ذرات باردار با میدان مغناطیسی زمین است. راکتی که در این ماموریت پرتاب می‌شود، قرار است این الکترون‌های بازگشتی را شناسایی کند. هر ناحیه تاریک در شفق قطبی لزوما شفق سیاه محسوب نمی‌شود. برای تایید این پدیده، باید وجود الکترون‌های بازگشتی که از جو زمین خارج می‌شوند، شناسایی شود.
چالش‌های پرتاب: زمان‌بندی و هدف‌گیری دقیق
علاوه‌بر زمان‌بندی، تعیین مسیر دقیق راکت‌ها نیز چالشی اساسی برای این ماموریت است. این راکت‌ها فقط 5 دقیقه فرصت دارند تا به ارتفاع مناسب برای مطالعه شفق‌های قطبی برسند. بنابراین دانشمندان باید به‌دقت تخمین بزنند که شفق‌ها در این بازه زمانی به کدام سمت حرکت می‌کنند. برای این کار، از دوربین‌های زمینی استفاده می‌شود که شفق‌ها را از لحظه تشخیص اولیه زیر نظر می‌گیرند و مسیر آنها را رصد می‌کنند. سامارا دراین‌باره می‌گوید: «تمام تلاشمان را می‌کنیم اما این کار ترکیبی از شهود و اراده قوی را می‌طلبد.» این پژوهش‌ها در شرایطی انجام می‌شوند که خورشید به اوج فعالیت خود رسیده و طوفان‌های خورشیدی با فرکانس و شدت بیشتری رخ می‌دهند. سال گذشته، خورشید وارد فاز حداکثر خورشیدی شد و به بالاترین سطح فعالیت در چرخه ۱۱‌ساله‌اش رسید. اثرات این پدیده تا سال۲۰۲۵ نیز ادامه خواهد داشت و ازاین‌رو، انتظار می‌رود که امسال شفق‌های قطبی درخشان‌تر و چشمگیرتری در آسمان ظاهر شوند.