ناسا تدفع بمشروع تلسكوب الأشعة تحت الحمراء البعيدة نحو مرحلة التصميم

نقلت ناسا المرصد الفضائي المقترح مسبار مهمة الأشعة تحت الحمراء البعيدة للفيزياء الفلكية، أو PRIMA، إلى مرحلة التصميم الأولي وتطوير التكنولوجيا، ما يقرّب المرصد الفضائي من إمكانية بنائه وإطلاقه.

وأفاد الموقع الإخباري لجامعة توليدو بأن المهمة قد تنتقل إلى مرحلة التنفيذ بميزانية للمشروع لا تتجاوز 1.2 مليار دولار، باستثناء نفقات الإطلاق والتكاليف الأخرى الخارجة عن نطاق المشروع نفسه. وتستهدف ناسا إطلاقه في 2033، مع أن المرصد يجب أولاً أن يجتاز مراحل التطوير التالية ويحصل على تأكيد بأنه جاهز للبناء.

وعالم الفلك جاي دي سميث من جامعة توليدو هو أحد الباحثين المشاركين في المهمة. وسميث أستاذ في علم الفلك، ويدير مركز ريتر لأبحاث الفيزياء الفلكية في الجامعة. كما ساعد في وضع الأساس العلمي لـ PRIMA بصفته عضواً في فريق دولي يضم نحو 25 عالماً في علم الفلك.

نطاق مفقود من الضوء الكوني

سيكون PRIMA تلسكوباً يبلغ طوله 5.9 قدم، ومصمماً لرصد الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء البعيدة. ويقع هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي بين النطاقات التي تفحصها العديد من المراصد الراديوية وتلك العاملة بالأشعة تحت الحمراء، ومنها تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

يمكن لرصد الأشعة تحت الحمراء البعيدة أن يكشف مواد وعمليات يصعب رصدها عند أطوال موجية أخرى. وتهدف المهمة إلى دراسة كيفية نشوء الأغلفة الجوية للكواكب، وكيف يؤثر النجوم والثقوب السوداء بعضها في بعض، وكيف تراكم المجرات الغبار والعناصر الأثقل على امتداد التاريخ الكوني.

كما سيفحص المرصد أسئلة مرتبطة بأصول الماء على الأرض. ووصفت نيكي فوكس، كبيرة المسؤولين العلميين في ناسا، PRIMA بأنه وسيلة جديدة لاستكشاف الكون عبر الزمن، من تشكّل الكواكب والنجوم إلى نمو الثقوب السوداء.

وستمثل المهمة أول عضو في فئة جديدة من مشاريع الفيزياء الفلكية حُددت من خلال المسح العقدي لعام 2020 الذي أجرته الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب. ويساعد ذلك المسح في تحديد أولويات علم الفلك وعلوم الفضاء في الولايات المتحدة، ما يجعل تقدم PRIMA مهماً بما يتجاوز المهمة نفسها.

البناء على مراصد سابقة

تركز أبحاث سميث على المادة بين النجوم وما يمكن أن تكشفه عن تطور المجرات. وقد شارك في التخطيط العلمي الذي طلبته ناسا وراجعته قبل أن يصل المشروع إلى مرحلته الحالية.

وشمل دوره في الفريق الدولي المشاركة في قيادة برنامج يركز على نشوء العناصر الثقيلة، ومنها جسيمات النيتروجين والأكسجين والكربون النانوية. وبدأت المجموعة عملها في 2022. وفي مايو، أمضى أعضاؤها ومشاركون آخرون أسبوعاً مكثفاً في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، عرضوا خلاله الأهداف العلمية للمهمة وقيّموا ما إذا كانت التكنولوجيا المقترحة قادرة على دعمها. ومن المتوقع أن يدير المختبر مهمة PRIMA لصالح ناسا.

ويستند المشروع إلى الخبرة المكتسبة من مرصد هيرشل الفضائي وتلسكوب سبيتزر الفضائي، وهما مرصدان سابقان قدّما رصوداً في الأشعة تحت الحمراء البعيدة أو رصوداً ذات صلة من الفضاء. ولم يعد هيرشل وسبيتزر يعملان، إذ أُحيلا إلى التقاعد في 2013 و2020 على التوالي. وكان سميث قد عمل على كليهما في وقت سابق من مسيرته المهنية.

ويمثل نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة تحدياً تقنياً لرصده، ولا سيما عندما يحاول العلماء دراسة أجسام من العصور المبكرة للكون. ووفقاً لرواية جامعة توليدو، قد تتيح التطورات التكنولوجية منذ المهمتين السابقتين لـ PRIMA فحص هذا المجال بقدرات أكبر.

فرص لمشاركة أوسع

لن يقتصر PRIMA على الباحثين الذين ساعدوا في اقتراحه. وستكون معظم مهمته المخطط لها، ومدتها خمس سنوات، متاحة من خلال برنامج للمراقبين العامين. وسيقدم علماء الفلك مقترحات للحصول على وقت للرصد، على أن يتم اختيارها عبر عملية تنافسية شبيهة بتلك المستخدمة مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

وقد يتيح هذا الهيكل للباحثين الذين لا يضطلعون بدور رسمي في المهمة الوصول إلى أدواتها وبياناتها. كما قد يهيئ فرصاً للطلاب وأعضاء هيئة التدريس في جامعة توليدو، حيث حصل علماء الفلك بالفعل على عدد ملحوظ من برامج الرصد باستخدام ويب.

ومنذ أن بدأ ويب العمل في أواخر 2021، قاد خمسة من أعضاء هيئة التدريس وثلاثة من طلاب الدراسات العليا في جامعة توليدو 12 برنامجاً للرصد باستخدام التلسكوب العامل بالأشعة تحت الحمراء. ويتوقع سميث أن يوفر PRIMA مساراً آخر للبحث في تطور المجرات، وهو مجال ممثل بين علماء الفلك في الجامعة.

في الوقت الراهن، لا يزال المشروع في طريقه نحو اتخاذ قرار بشأن التنفيذ، وليس مهمة طيران مؤكدة. وإذا اجتاز ذلك القرار وظل ضمن ميزانيته وجدوله الزمنيين المقترحين، فقد يمنح PRIMA العلماء رؤية جديدة للغبار والعناصر والعمليات الفيزيائية التي شكّلت الكواكب والنجوم والمجرات.