مهمة فضائية أميركية لتغيير مسار الكويكبات

إذا سارت الأمور وفقاً للخطّة الموضوعة، سنشهد في الثاني والعشرين من سبتمبر (أيلول) 2022، سفينة طورتها وكالة الطيران والفضاء الأميركية (ناسا) وهي تصطدم بصخرة فضائية في حادثة تقابل قوة انفجار ثلاثة أطنانٍ من متفجرات «تي إن تي». وستنطلق هذه السفينة تحت مظلّة بعثة «دارت DART».
اصطدام كوني
تهدف هذه البعثة إلى إحداث تعديل طفيف في مدار الجسم المستهدف، أي الكويكب: في إطار تمرين تجريه الوكالة لاختبار قدرة البشر على تغيير اتجاه الكويكبات ومنع أي تصادم كارثي لها مع كوكبنا في المستقبل.
وقد نشرت دورية The Planetary Science Journal المتخصصة بعلوم الكواكب، ورقة بحثية هذا العام تقول إنّ تأثير هذا الاختبار على الكويكب المستهدف قد يتسبب بأوّل ظاهرة مطر شهبي ناتج عن النشاط البشري في الفضاء. وقد تتيح هذه الأمطار للعلماء على الأرض دراسة تكوين هذه الكويكبات القريبة من كوكبنا. ولكنّ سُحب تلك المخلّفات التي ستنتج عن البعثة ستثير بعض التساؤلات، لا سيما أن هدفها الأوّل هو المساعدة في حماية الكوكب. كما يرجّح العلماء أيضاً أن تتعرّض الأقمار الصناعية لخطر ضئيل إذا طالت هذه الأمطار كوكبنا. وقد يكون التهديد طفيفاً، ولكنّ معدّي الدراسة يعتبرون إنّ ترقّب تأثيرات عمليات نشاط هذه السفينة الفضائية سيساهم في وضع نموذجٍ تستفيد منه البعثات الفضائية المقبلة في الحدّ من تأثيراتها على الأرض والمجالات الفضائية الشاسعة التي تسافر عبرها.
ضربة مزدوجة
تخطّط وكالة «ناسا» لإطلاق سفينة «دارت DART «Double Asteroid Redirection Test (اختبار لإعادة توجيه كويكب مزدوج)، (وزنها 500 كلغم تقريباً) عام 2021. لاستهداف «ديدايموس DART»، وهما زوج من الكويكبات قريبان من الأرض يترافقان في السفر حول الشمس. تشير خطّة «ناسا» إلى أنّ «دارت» ستصدم أصغر هذه الكويكبين «ديدايمون Didymoon «(قطره 163 متراً) والذي يدور حول الكويكب الآخر. يتوقّع الخبراء أن تختلف دورة «ديدايمون» التي تبلغ 11.92 ساعة تحت تأثير قوّة الصدمة المجدولة بنحو أربع دقائق ستكون كافية لرصده من قبل أبراج المراقبة الأرضية. ويعتبر علماء الفضاء والكواكب أنّ تحقيق هذه البعثة لهدفها سيثبت أنّ أفضل دفاع للبشرية عن نفسها في وجه الكويكبات هو دفع هذه الأخيرة إلى مدار آخر بعيداً عن الأرض.
يمرّ كويكبا «ديدايموس» بجانب الأرض على مسافة 6.4 مليون كلم تقريباً، ما يعادل 16 مرّة المسافة الفاصلة بين الأرض والقمر، كلّ 20 عام تقريباً.
حدّد العلماء المرور القريب المقبل للكويكبين من الأرض في الرابع من أكتوبر (تشرين الأول) 2022. على مسافة 106216704 كلم، أي بعد الموعد المحدّد لاختبار الاصطدام بـ«دارت» والذي سيُنفّذ في الثلاثين من سبتمبر (أيلول)، وهذا ما سيسهّل عملية مراقبته من الأرض. ومن المتوقّع أن ينتج الارتطام ما يتراوح بين 9979 و99790 كلغم من المخلّفات التي لا يتجاوز عرضها سنتيمترات قليلة.
شهب صناعية
لفت بول ويغرت، معدّ الدراسة وأستاذ علم الفلك في جامعة أونتاريو الغربية إلى أنّ «العالم سيشهد قذف كمية لا بأس بها من المواد».
ويرجّح العلماء ألّا تتجاوز سرعة قذف قطع الحطام 2000 ميل في الساعة، وأن تتبع مدار الكويكب دون أي احتمال لوصولها إلى الأرض قبل آلاف السنوات. أمّا في حال وصلت سرعة بعض المخلّفات إلى 13 ألف ميل في الساعة، الأمر الذي يعتمد على تركيبة الكويكب وزاوية الاصطدام، فقد نرى بعض هذه المخلّفات على الأرض خلال من 15 إلى 30 يوماً من تاريخ الاصطدام.
وتشير تقديرات ويغرت إلى أنّ كمية المواد التي قد تسقط على الأرض قليلة جداً لن تتعدّى بضع غرامات وستؤدّي إلى ظهور بعض الشهب في سمائنا الليلية على مدار بضعة أيّام. ولكنّ هذه الكمية قد تكون كافية لمعرفة المزيد حول تركيبة الكويكب بعد تفكك الشهب.
من جهتها، تشرح أودري بوفييه، عالمة كواكب من جامعة بايرويت الألمانية أنّ «الشهب تصدر القليل من الضوء عند احتراقها، وأنّ تحليل طيف هذا الضوء سيسمح بتحديد العناصر التي تكوّنها».
إنّ احتمال تسبب أي قطعة من هذا الحطام بإتلاف الأقمار الصناعية التي تدور في مدار الأرض لا يذكر. ويشير توم ستاتلر، أحد العلماء المشاركين في برنامج «دارت» من «ناسا» إلى أنّ التحليل الذي قام به فريق البعثة يؤكّد أنّ «مخاطر المخلّفات طفيفة».
ويعتقد ويغرت وغيره من روّاد الفضاء أنّ الطريقة التي ستُعتمد لإبعاد المخاطر عن بعثة «دارت» ستشكّل سابقة مهمّة في هذا المجال.
من جهته، يؤكّد آرون بولي، رائد فضاء متخصص بالكواكب من جامعة كولومبيا البريطانية أنّ هذه المرّة هي الأولى التي يتسبب فيها النشاط البشري الممارس على كويكب بقذف مخلّفات تصل إلى الأرض.
وأضاف بولي: «الفضاء كبير ولكنّ ما نفعله فيه يؤثّر علينا».
ويرجّح العلماء أنّ النشاطات البشرية المستقبلية في الفضاء كالتنقيب في الكويكبات القريبة من الأرض والاختبارات الدفاعية الكوكبية قد تؤدي إلى قذف المزيد من المواد إلى مدارنا. هذا يعني أنّ بعثة «دارت» ستشكّل فرصة لدراسة تأثير النشاطات البشرية في الفضاء العميق وحول الأرض.
ويضيف بولي: «تقدّم لنا هذه البعثة فرصة حقيقية لوضع إطار واضح لإدارة الموارد الفضائية - البيئية».
ويرى بولي أنّ التغييرات التي قد تطرأ على بعثة «دارت» ستساعد في تجنّب المخلّفات التي يُتوقّع أن تصل إلى الأرض في فترة تتراوح بين 15 و30 يوماً، وأنها تشكّل سابقة لترقّب نشاطات الكويكبات المسقبلية. وتظهر حسابات ويغرت أنّه إذا وقع الاصطدام على مسافة تتعدّى الأسبوع الواحد قبل أو بعد أوّل اقتراب للكويكب من الأرض في الرابع من أكتوبر (تشرين الأول)، لن نرى أي مادة تخترق كوكبنا في المستقبل القريب.
من جهته، قال بولي: «إذا تبيّن أنّ تأجيل أو تقريب موعد الإطلاق لمدّة أسبوعين لا يرتّب أي آثار تشغيلية إضافية على البعثة، هذا يعني أنّ هذه السابقة تستحقّ الاحتفاء بها».
في المقابل، يؤكّد ستاتلر أنّ توقيت الاصطدام «تحدّده الديناميات المدارية والاتصال مع الأرض» وأنّ تاريخ الاصطدام المحدّد سيسمح أيضاً بالحصول على رؤية كاملة من المراصد المتمركزة على الأرض، مما يعني أنّ تغيير موعده لن يكون مجدياً.
صحيح أنّ «دارت» لا تعرّض الأرض لمخاطر مقلقة، ولكن ويغرت يرى أنّ بعثات الكويكبات المستقبلية يجب أن تأخذ مسألة المخلّفات بعين الاعتبار، كما تحتاج البعثات القريبة من الأرض إلى وضع خطط أفضل لموضوع النفايات الفضائية التي تخلّفها في المدار. ويضيف: «هذا الدفق سيكون الأوّل من تيارات شهبية كثيرة مستقبلية قد نتسبب بها في النظام الشمسي وقد تصبح خطرة».

عجينة لطلاء شمسي

يقول يوشين شميد، المدير الأول لشركة «مستقبل القيادة الكهربائية» Future Electric Drive، للبحث والتطوير في «مرسيدس بنز» الذي يستكشف تقنيات السيارات الكهربائية في مرحلة مبكرة: «نحن ننتج مئات السيارات يومياً، وسطح السيارة مساحة كبيرة جداً. فلماذا لا نستخدمها لحصاد طاقة الشمس؟».

إن المادة الكهروضوئية التي تبحثها شركة مرسيدس تشبه العجينة التي يمكن وضعها على الجزء الخارجي للسيارة. يبلغ سمك الطلاء 5 ميكرومترات فقط (يبلغ متوسط سمك شعرة الإنسان نحو 100 ميكرومتر)، ويزن 50 غراماً لكل متر مربع.

وقود شمسي لآلاف الكيلومترات

في سيارة رياضية متعددة الأغراض SUV متوسطة الحجم، ستشغل العجينة، التي تطلق عليها مرسيدس أيضاً طلاءً شمسياً، نحو 118 قدماً مربعة، ما ينتج طاقة كافية للسفر لمسافة تصل إلى 7456 ميلاً (12000 كم) في السنة. ويشير صانع السيارة إلى أن هذا يمكن أن يتحقق في «ظروف مثالية»؛ وتعتمد كمية الطاقة التي ستحصدها هذه العجينة بالفعل على قوة الشمس وكمية الظل الموجودة.

طلاء مرن لصبغ المنحنيات

ولأن الطلاء الشمسي مرن، فيمكنه أن يتناسب مع المنحنيات، ما يوفر فرصاً أكبر للطاقة الشمسية مقارنة بالألواح الشمسية الزجاجية التي لا يمكن ثنيها، وبالتالي لا يمكن تثبيتها إلا على سقف السيارة أو غطاء المحرك. يُعدّ الطلاء الشمسي جزءاً من طلاء متعدد الخطوات يتضمن المادة الموصلة والعزل والمادة النشطة للطاقة الشمسية ثم الطلاء العلوي لتوفير اللون (يشكل كل ذلك معاً عمق بـ5 ميكرونات).

لن تكون هذه الطبقة العلوية طلاءً قياسياً للسيارات لأنها لا تحتوي على صبغة. بدلاً من ذلك، ستبدو هذه الطبقة أشبه بجناح الفراشة، كما يقول شميد، وستكون مادة شديدة الشفافية مليئة بجسيمات نانوية تعكس الأطوال الموجية من ضوء الشمس. كما يمكن تصميمها لتعكس أطوال موجية محددة، ما يعني أن السيارات الكهربائية يمكن أن تأتي بألوان أخرى.

وسيتم توصيل الطلاء الشمسي أيضاً عن طريق الأسلاك بمحول طاقة يقع بجوار البطارية، الذي سيغذي مباشرة تلك البطارية ذات الجهد العالي.

تأمين أكثر من نصف الوقود

ووفقاً للشركة فإن متوسط سير السائق هو 32 ميلاً (51.5 كم) في اليوم؛ هناك، يمكن تغطية نحو 62 في المائة من هذه الحاجة بالطاقة الشمسية من خلال هذه التكنولوجيا. بالنسبة للسائقين في أماكن مثل لوس أنجليس، يمكن أن يغطي الطلاء الشمسي 100 في المائة من احتياجات القيادة الخاصة بهم. يمكن بعد ذلك استخدام أي طاقة إضافية عبر الشحن ثنائي الاتجاه لتشغيل منزل شخص ما.

على عكس الألواح الشمسية النموذجية، لا يحتوي هذا الطلاء الشمسي على أي معادن أرضية نادرة أو سيليكون أو مواد سامة أخرى. وهذا يجعل إعادة التدوير أسهل. وتبحث «مرسيدس» بالفعل عن كيفية جعل إصلاحه سهلاً وبأسعار معقولة.

يقول شميد: «قد تكون هناك مخاوف من أن سيارتي بها خدش، فمن المحتمل أن لوحة الباب معطلة»، وتابع: «لذا اتخذنا احتياطاتنا، ويمكننا بسهولة القول إن لدينا تدابير مضادة لذلك».

ومع تغطية المركبات الكهربائية بالطلاء الشمسي، لن يكون هناك الكثير من القلق بشأن شبكات الشحن، أو الحاجة إلى قيام الناس بتثبيت أجهزة الشحن في منازلهم. ويقول شميد : «إذا كان من الممكن توليد 50 في المائة أو حتى أكثر من قيادتك السنوية من الشمس مجاناً، فهذه ميزة ضخمة ويمكن أن تساعد في اختراق السوق».

ومع ذلك، فإن حقيقة طلاء سيارتك الكهربائية بالطاقة الشمسية لا تزال على بعد سنوات، ولا تستطيع مرسيدس أن تقول متى قد يتم طرح هذا على طرازاتها، لكنها شركة واثقة من تحقيقها.

* مجلة «فاست كومباني»، خدمات «تريبيون ميديا».

مهمة فضائية أميركية لتغيير مسار الكويكبات

«دارت» قد تتسبب بـ«أمطار شُهْبية» من صنع البشر