ناسا تطلق تلسكوب جديد يكشف أسرار الكون العميق

وافقت وكالة الفضاء الأمريكية «ناسا» هذا الأسبوع على تطوير أول تلسكوب فضائي ضمن فئة جديدة من المهمات، سُمّيت «مسبارات الاستكشاف» (Probe Explorers)، في خطوةٍ تكشف عن محاولة الوكالة إيجاد صيغة وسطى بين المهمات الرخيصة محدودة الطموح والمراصد العملاقة التي تلتهم عقوداً من الزمن ومليارات الدولارات قبل أن تصل إلى منصة الإطلاق. المرصد الجديد، الذي يحمل اسم PRIMA اختصاراً لعبارة Probe far-Infrared Mission for Astrophysics، أُقرّ رسمياً يوم الأربعاء، وتستهدف ناسا إطلاقه في 2033، أي بعد سبع سنوات من الآن، بسقف تكلفة يبلغ 1.2 مليار دولار لا تشمل تكاليف الإطلاق.

القرار لا ينفصل عن سياقٍ أوسع: ميزانية العلوم في ناسا تواجه ضغوطاً من إدارة ترامب، ما يجعل من فئة «مسبارات الاستكشاف» رهاناً على إبقاء وتيرة الاكتشاف العلمي مستمرة دون الحاجة إلى تمويل مهمات بمليارات الدولارات في كل مرة. تقول نيكي فوكس، مديرة إدارة العلوم في ناسا: «مهمة PRIMA هي النافذة التالية للبشرية على الكون العميق»، مضيفةً أنها «ستكشف الغامض عبر الزمن الكوني لفهمٍ أفضل لتشكّل الكواكب والنجوم والثقوب السوداء، بل وكيف نشأ الماء على الأرض».

ماذا سيرصد PRIMA ولماذا يحتاج إلى برودةٍ قصوى؟

سيرصد PRIMA ضوءاً باهتاً في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة، بأطوال موجية تتراوح بين 24 و235 ميكرومتراً، وهو نطاقٌ أعمق مما وصلت إليه مراصد ناسا السابقة أو الحالية العاملة بالأشعة تحت الحمراء، مثل Spitzer وJames Webb Space Telescope. الهدف العلمي يتوزّع على ثلاثة محاور رئيسية: دراسة أصل الكواكب وأغلفتها الجوية، وفهم التطوّر المشترك بين المجرّات والثقوب السوداء الهائلة، وتتبّع كيفية تغيّر خصائص الغبار الكوني والعناصر المعدنية عبر الزمن. وتبني المهمة على إرث المرصد الأوروبي Herschel الذي قدّم رؤى مهمة عن تشكّل الخيوط الكونية وعن دور الماء في تكوّن النجوم والكواكب، وفق أبرز إنجازاته العلمية.

لكن رصد هذا النوع من الإشعاع الباهت يفرض شروطاً تقنية قاسية. يجب أن تعمل البصريات الأساسية للمرصد عند درجة حرارة 4.5 كلفن، أي ما يعادل 451 درجة فهرنهايت تحت الصفر، ولهذا يستخدم PRIMA مبرّداً تبريدياً (Cryocooler) احتياطياً معدَّلاً كان قد صُنع أصلاً لتلسكوب جيمس ويب، لكنه سيعمل هذه المرة بغاز الهيليوم-3 السائل بدلاً من الهيليوم-4 الذي استُخدم في ويب. أما اللوحات البؤرية فستعتمد كاشفات الحث الحركي (Kinetic Inductance Detectors)، وتعمل عند 100 ميلي كلفن فقط، وفق الوثائق التقنية الصادرة عن مختبر الدفع النفاث، ما قد يجعل بصريات PRIMA من بين أبرد الأجهزة التي أُرسلت إلى الفضاء على الإطلاق.

من الناحية الهندسية، يبلغ قطر المرآة الأساسية 1.8 متر (5.9 أقدام)، وكتلة الإطلاق المتوقعة أقل من 3.4 طن متري (7500 رطل)، وسيتمركز المرصد عند نقطة لاغرانج L2 على المحور بين الأرض والشمس، على بُعد مليون ميل من الأرض. تفاصيل المفهوم العلمي للمهمة منشورة في مجلة علمية متخصصة ضمن دراسة مفهوم PRIMA.

لماذا فئة جديدة بين المسبارات الرخيصة والمراصد العملاقة؟

منظومة التلسكوبات الفضائية في ناسا تقليدياً تنقسم إلى مسارين: مهمات من فئة «إكسبلورر» (Explorer) بسقوف تكلفة لا تتجاوز بضع مئات الملايين من الدولارات، ومراصد رائدة (Flagship) تتجاوز كلفتها المليارات وتحتاج غالباً عقوداً من التصميم والبناء والاختبار. مرصد نانسي غريس رومان (Nancy Grace Roman)، على سبيل المثال، كلّف نحو 4.3 مليار دولار واستغرق عشر سنوات من موافقة التطوير حتى إطلاقه الشهر الماضي نحو موقع رصد يبعد مليون ميل عن الأرض. بين هذين النقيضين، أوصت لجنة علمية مستقلة قبل سنوات بإنشاء فئة وسطى هي «مسبارات الاستكشاف»، وقد أمضت ناسا سنواتٍ عدة في دراسة مفاهيمها قبل أن تصل إلى قرار الأسبوع الجاري.

يشرح شون دوماغال-غولدمان، مدير إدارة الفيزياء الفلكية في ناسا، منطق هذه الفئة بالقول: «مهمة واحدة لا يمكنها وحدها سبر كل أسرار الكون. لكن بتوسيع قدرات المسح في أسطولنا لتشمل الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء البعيدة عبر PRIMA، نتيح نظرة شاملة بشكلٍ استثنائي على الكون». ويضيف موضحاً استراتيجية طويلة المدى: «مع تلسكوبي ويب ورومان، وضعنا وتيرة لإطلاق مهمات من الطراز الأول في كل نصف من العقد. سنواصل ذلك ونفتتح العقد المقبل بـPRIMA، كجزءٍ من خط إنتاج سيبقي دائماً مهمات بهذا المستوى جاهزة للانطلاق».

Loading image...

قصة AXIS الملغاة: هل المشكلة تقنية أم إدارية؟

لم يكن PRIMA الخيار الوحيد المطروح أمام ناسا. كانت هناك منافسة مباشرة مع مرصد أشعة سينية مقترح يحمل اسم AXIS، إلا أن الوكالة استبعدته من المنافسة في وقتٍ سابق من هذا العام، بحجة إخفاقه في الالتزام بقيود الجدول الزمني والميزانية خلال مرحلة دراسة المفهوم. وكان من المفترض أن يقود مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في غرينبلت بولاية ماريلاند تطوير AXIS، لكن قائد فريق الدراسة العلمية للمهمة ألقى باللوم على اضطراباتٍ وسوء إدارة داخل المركز نفسه، بحسب ما ورد في تقرير تفصيلي عن إلغاء المهمة.

في المقابل، سيقود PRIMA مختبر الدفع النفاث (JPL) في باسادينا بكاليفورنيا، وهو المختبر الذي يمر بدوره بأزمة مؤسسية، إذ يعاني من قلة المهمات قيد التطوير ومن موجات تسريح متتالية للموظفين. هذا التباين بين مركزين رئيسيين من مراكز ناسا يطرح سؤالاً مشروعاً حول القدرة المؤسسية لتوزيع مهمات المستقبل، خصوصاً في ظل ضغوط الميزانية.

ما الذي ينتظر PRIMA قبل الإطلاق، وماذا بعده؟

الموافقة الصادرة هذا الأسبوع تخوّل انطلاق «المرحلة ب» (Phase B) من تطوير PRIMA، وهي المرحلة التي تسبق مراجعة التصميم الأولي. بعدها، ستُجري مقرّات ناسا مراجعة تثبيت خلال سنوات قليلة من الآن، وهي المراجعة التي تخوّل رسمياً البدء في تجميع أجهزة الطيران الفعلية. هذا التسلسل المرحلي يعكس أحد الدروس التي استخلصتها ناسا من تجربة رومان، الذي أُطلق قبل موعده المحدّد وفي حدود ميزانيته، بخلاف تلسكوب ويب الذي تجاوز تقديراته الأصلية للتكلفة.

يقول دوماغال-غولدمان في هذا السياق: «أثبتنا مع إطلاق نانسي غريس رومان، قبل موعده وفي حدود ميزانيته، أنه ليس قانوناً من قوانين الطبيعة أن تتجاوز هذه المشاريع الجدول الزمني والميزانية»، لكنه يستدرك محذّراً: «هذا لا يعني أنها سهلة، ولا يعني أن بإمكاننا التساهل بافتراض أنها ستبقى دائماً ضمن الجدول والميزانية، لأن هذا أيضاً ثبت خطأه». ويلخّص فلسفته في إدارة المهمات الكبرى بقوله: «باختصار، يجب أن تفهم التحدي، وأن تمتلك مهمةً يكون فيها التحدي مفهوماً بشكلٍ ممتاز، وحينها فقط تدوس على دواسة البنزين وتأخذ ذلك المرصد إلى منصة الإطلاق بأسرع ما يمكن».

هذا الدرس سيُختبر قريباً على نطاقٍ أوسع بكثير مع مرصد العوالم القابلة للسكن (Habitable Worlds Observatory - HWO)، المرصد الرائد المقبل الذي تخطط ناسا لإطلاقه في أربعينيات هذا القرن. من المتوقع أن يكون HWO في حجمٍ لا يقل عن تلسكوب ويب، وقد يستخدم مرآة أساسية أكبر بالاستفادة من مركبات إطلاق فائقة الثقل قيد التطوير، مثل صاروخ Starship التابع لشركة SpaceX. وخلافاً لـPRIMA الذي يرصد الأشعة تحت الحمراء البعيدة، سيرصد HWO الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة، بتقدير تكلفة أولي يناهز 11 مليار دولار، وهو رقمٌ مقارب لتكلفة تلسكوب ويب الذي تجاوز أصلاً تقديراته الأولية.

تحدّث دوماغال-غولدمان عن هذا المشروع يوم الثلاثاء في اجتماعٍ للجنة الفلك والفيزياء الفلكية التابعة للأكاديميات الوطنية، مؤكداً أن طموح المشروع يفرض تعاوناً واسعاً: «هذا مرصدٌ طموح بما يكفي ليتطلّب نهجاً على مستوى الأمة بأكملها»، مضيفاً: «بصراحة، سنحتاج إلى شركائنا الدوليين ليكونوا جزءاً كبيراً من هذا أيضاً. لكننا نحتاج إلى أفضل وألمع الكفاءات من كل أنحاء البلاد، سواء كانوا في غودارد أو في مركزٍ آخر تابع لناسا أو شريك من الصناعة أو شريك تجاري جديد في قطاع الفضاء أو جامعة، ليكونوا جزءاً مما نقوم به». وتواصل ناسا حالياً دراسات معمارية وتطوير تقنيات لـHWO، سعياً لتفادي تجاوزات ويب وتطبيق دروس رومان، وفق ما شدّد عليه دوماغال-غولدمان من ضرورة تحديد المتطلبات والبنية المعمارية مبكراً، وفهم التقنيات التمكينية جيداً قبل الشروع في بناء أي أجهزة طيران فعلية.

يبقى السؤال المفتوح هو ما إذا كانت ناسا ستنجح في تكرار انضباط رومان مرتين متتاليتين، مرة مع مرصدٍ متوسط الحجم كـPRIMA خلال السنوات السبع المقبلة، ومرة أخرى مع مشروعٍ عملاق كـHWO بعد عقدين، في وقتٍ تظل فيه الميزانية العلمية للوكالة رهينة قرارات سياسية متقلبة.