حبيبات صغيرة.. أضرار جسيمة.. كيف يؤثر الغبار فائق السرعة على أكثر مركبة فضائية اقترابا من الشمس؟

وتعد المركبة، أحدث جهود ناسا وأكثرها طموحا لدراسة الشمس، وهي أسرع جسم من صنع الإنسان على الإطلاق. لكن هذه السجلات لها تكلفة باهظة، حيث أن المركبة الفضائية تتحرك بسرعة كبيرة لدرجة أن اصطدامها بحبة صغيرة من الغبار يمكن أن يؤدي إلى أضرار جسيمة.

وفي بحث جديد أجراه علماء في مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء (LASP) بجامعة كولورادو، ومختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز (APL)، فحص العلماء التصادمات بين المركبة الفضائية "باركر سولار بروب" والغبار الفضائي.

إقرأ المزيد

تحذير من عاصفة شمسية مع ظهور بقعة شمسية "أكبر من الأرض'' تتصاعد مع التوهجات!

وبقيادة ديفيد مالاسبينا، الباحث في مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء، والأستاذ المساعد في قسم علوم الفيزياء والكواكب في جامعة كولورادو، اعتمد الفريق على الملاحظات الكهرومغناطيسية والبصرية من "باركر سولار بروب" لإنتاج الصورة الأكثر اكتمالا حتى الآن لكيفية تأثير الغبار فائق السرعة بحيث يلحق أضرارا بالمركبة الفضائية ويعكر صفو عملياتها.

ومن خلال عبور الفضاء بالقرب من الشمس بسرعة تصل إلى 180 كيلومترا في الثانية (نحو 400 ألف ميل في الساعة)، يدخل مسبار باركر المنطقة الأكثر كثافة في سحابة البروج (عبارة عن سحابة غبار كثيفة على شكل فطيرة تمتد عبر النظام الشمسي وتتكون من حبيبات الغبار الصغيرة المتساقطة من الكويكبات والمذنبات).

وبينما يتنقل المسبار الشمسي عبر هذه المنطقة، تضرب آلاف حبيبات الغبار الصغيرة (نحو 2 إلى 20 ميكرون في القطر، أو أقل من ربع عرض شعرة الإنسان) المركبة الفضائية بسرعة فائقة (أسرع من 6700 ميل في الساعة).

وعند الاصطدام، يقع تسخين المادة التي تتكون منها حبيبات الغبار وسطح المركبة الفضائية بدرجة كبيرة بحيث تتبخر أولا، ثم تتأين.

والتأين هو عملية يتم فيها فصل الذرات الموجودة في المادة المتبخرة إلى أيوناتها وإلكتروناتها المكونة لها، ما ينتج حالة من المادة تسمى البلازما.

ويؤدي التبخير والتأين السريع إلى انفجار بلازما يستمر لأقل من جزء من الألف من الثانية. وأكبر هذه التأثيرات تولد أيضا سحبا من الحطام تتوسع ببطء بعيدا عن المركبة الفضائية.

إقرأ المزيد

اكتشاف عنصر موجود في عظامنا وأسناننا ومعجون الأسنان في مجرة تبعد عنا 12 مليار سنة ضوئية

وفي الدراسة الجديدة، استخدم مالاسبينا وزملاؤه الهوائيات وأجهزة استشعار المجال المغناطيسي لقياس الاضطرابات في البيئة الكهرومغناطيسية حول المركبة الفضائية الناتجة عن انفجارات البلازما ذات تأثير الغبار.

ويمكن أن تؤدي النتائج إلى رؤى جديدة حول طقس الفضاء حول الشمس. وعلى سبيل المثال، سمحت هذه القياسات للفريق بدراسة كيفية تفاعل انفجارات البلازما هذه مع الرياح الشمسية، أو تيار الأيونات والإلكترونات التي تولدها الشمس على أساس ثابت.

وقال مالاسبينا: "من خلال هذه القياسات، يمكننا مشاهدة البلازما الناتجة عن آثار الغبار هذه وهي تبتعد عن طريق تدفق الرياح الشمسية". وأضاف أن تعلم كيفية عمل عملية "الالتقاط" هذه على نطاق صغير قد يساعد العلماء على فهم أفضل لكيفية جرف الرياح الشمسية مناطق البلازما الأكبر، مثل تلك الموجودة في الغلاف الجوي العلوي لكواكب الزهرة والمريخ.

ولهذه النتائج أيضا آثار كبيرة على سلامة باركر سولار بروب والمركبة الفضائية التي ستأتي بعده.

ولاحظ الفريق كيف تحررت الرقائق المعدنية ورقائق الطلاء أثناء الاصطدام بالغبار وانجرفت وسقطت بالقرب من المركبة الفضائية. وخلقت هذه القطع من الحطام خطوطا في الصور التي التقطتها الكاميرات الملاحية والعلمية على "باركر سولار بروب".

وقال كوشيك آير، المؤلف المشارك في الدراسة، مشيرا إلى الدرع الكبير الذي يحمي "باركر سولار بروب" من الحرارة الشديدة بالقرب من الشمس: "العديد من خطوط الصور تبدو شعاعية، تنشأ بالقرب من الدرع الحراري". وتشير الدراسة أيضا إلى أن بعض الحطام نثر ضوء الشمس في كاميرات الملاحة على "باركر سولار بروب"، ما منع المركبة الفضائية مؤقتا من تحديد كيفية توجيهها في الفضاء. ويمكن أن يكون هذا احتمالا خطيرا لمركبة فضائية تعتمد على التوجيه الدقيق لدرعها الحراري من أجل البقاء.

ويشار إلى أن مركبة "باركر سولار بروب" أطلقت إلى الفضاء في عام 2018 وأكملت تسعة مدارات كاملة للشمس. وقبل أن تنتهي مهمتها الأساسية في عام 2025، ستكمل 15 دورة أخرى.

المصدر: phys.org