من المقرر إطلاق تلسكوب نانسي غريس رومان الفضائي التابع لناسا، والبالغة تكلفته 4.3 مليارات دولار في الساعة 7:26 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة يوم الأحد 30 أغسطس، على متن صاروخ فالكون هيفي التابع لشركة سبيس إكس من المنصة 39A في مركز كينيدي للفضاء. هذا الوقت هو توقيت فعلي، وليس شعارًا. فمرصد رئيسي يستعد للانطلاق على متن صاروخ ثقيل من ساحل الفضاء في فلوريدا، وقد قدر مسؤولو الطقس في القوة الفضائية احتمال ملاءمة الظروف بـ60 في المئة، فيما من المقرر أن تغادر المسحَة الكبرى التالية لسماء ناسا الأرض قبل الإفطار على الساحل الشرقي.
المهمة متقدمة بالفعل على الجدول العام الذي كان يحدد موعدها في السابق. فالمرصد الرئيسي ينطلق قبل موعده بتسعة أشهر. وهذا ليس خطأ تقريبيًا في برنامج بهذا الحجم، بل جدول زمني مضغوط يضع مرصدًا مكتملًا على المنصة، بينما لا تزال القضية العلمية التي بررت تكلفته — البحث عن الطاقة المظلمة والمادة المظلمة وأكثر من 100,000 كوكب خارج المجموعة الشمسية — هي نفسها التي تحملها ناسا إلى منصة الإطلاق.
صباح الأحد على المنصة 39A
المركبة هي فالكون هيفي التابع لشركة سبيس إكس. والمنصة هي 39A في مركز كينيدي للفضاء، وهي منشأة خرسانية ساحلية بُنيت لأثقل عمليات الإقلاع الأمريكية. فالكون هيفي هو الصاروخ الذي تختاره عندما تكون الحمولة ضخمة والوجهة ليست مدارًا منخفضًا. ورومان يجمع بين الأمرين. يبلغ طول المرصد 42 قدمًا ويزن 18,000 رطل. ولهذا السبب فإن الصاروخ التقليدي أحادي القلب ليس الأداة المناسبة، بينما صاروخ الرفع الثقيل ذي النوى الثلاث هو الخيار الصحيح. مركبة فضائية طولها 42 قدمًا هي شاحنة، وليست قمرًا مكعبًا. ومركبة تزن 18,000 رطل هي حمولة، وليست مقعدًا مشتركًا.
ليس الموعد «في وقت ما يوم الأحد»، بل هو الساعة 7:26 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة. نوافذ إطلاق مهمات الفضاء العميق تحددها الهندسة المدارية. فعلى الصاروخ أن يضع التلسكوب في مسار يقوده إلى النقطة L2 بين الشمس والأرض، وهي نقطة توازن جاذبي على بُعد نحو مليون ميل من الأرض. وإذا فاتت النافذة بفارق كبير، يصبح المسار نحو ذلك الموقع الهادئ مكلفًا، أو مستحيلًا، في تلك المحاولة. وصباح الأحد هو المحاولة المدرجة لدى ناسا.
المنصة 39A ليست سرًا. إنها أكثر قطعة أرض صناعية تصويرًا في تاريخ رحلات الفضاء الأمريكية، ومنها انطلق البشر والحمولات بعيدًا عن الكوكب تحت رايات ناسا، ومؤخرًا تحت رايات تجارية. وعميل يوم الأحد هو ناسا. وصاروخ يوم الأحد هو سبيس إكس. وحمولة يوم الأحد هي مرصد تبلغ تكلفته 4.3 مليارات دولار سُمي باسم نانسي غريس رومان، وهي الشخصية التي يحمل التلسكوب اسمها، والذي يستعد ليصبح، إذا صمد التوقيت، آلة مسح فضائي محمولة في الجو.
سماء بنسبة 60 في المئة
قدر مسؤولو الطقس في القوة الفضائية احتمال ملاءمة الظروف بـ60 في المئة. وهذا أفضل من رمية عملة، لكنه أسوأ من اليقين. فأواخر أغسطس هو موسم الأمطار في كينيدي. وتتكون العواصف الرعدية فوق الرأس البحري. وتتغير الرياح في طبقات الجو العليا. وتهتم قواعد المدى بالبرق والسحب الكثيفة وقص الرياح الذي لا يمكن مطالبة فالكون هيفي بتجاهله. ونسبة 60 في المئة تقييم رسمي، وليست انطباعًا. إنها تعني أن المسؤولين عن منتج الطقس يرون طريقًا للإطلاق، ويرون أيضًا طريقًا للانتظار.
لن يغير إلغاء الإطلاق ما سيكون عليه التلسكوب، بل سيغير الصباح فقط. ستظل المعدات على المنصة هي المرصد نفسه البالغ طوله 42 قدمًا ووزنه 18,000 رطل. وسيظل الصاروخ فالكون هيفي. وستظل الوجهة هي L2. أما الساعة العامة، في الوقت الحالي، فما زالت تشير إلى الأحد في الساعة 7:26 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة، مع مباركة بنسبة 60 في المئة من القوة الفضائية.
عين من فئة هابل بدأت كفائض
رومان ليس مستكشفًا صغيرًا. إنه مرصد يبلغ طوله 42 قدمًا ويزن 18,000 رطل، بُني حول مرآة من فئة مرآة هابل بقطر 7.9 أقدام. وفئة هابل هي المقارنة التي تريد ناسا وضعها في الجملة الأولى، وهي مقارنة عادلة من حيث القطر. فشهرة هابل قائمة على حجم بصريته الأساسية ووضوح الصور التي أتاحت تلك البصرية التقاطها من فوق الغلاف الجوي. ويحمل رومان مرآة من الفئة الحجمية نفسها. والفرق ليس في فتحة 7.9 أقدام، بل في المهمة المسندة إليها.
لم يبدأ الزجاج حياته كمشروع فلك مدني. فقد تبرع المكتب الوطني للاستطلاع بالمرآة بعد إلغاء برنامج أقمار صناعية تجسسية. وأصبحت قصة المنشأ تلك جزءًا من العتاد. فنظام بصري سري، صُمم للنظر إلى الأرض بتفصيل بالغ، أصبح فائضًا عندما انتهى برنامجه. أخذت ناسا البصرية وبنت حولها مسحًا للسماء. وكان التبرع هو السبب في إمكان وجود فتحة من فئة هابل في قلب مرصد رئيسي جديد، من دون البدء بصناعة أغلى قطعة زجاج من الصفر. ولم يكن الإلغاء، في هذه الحالة، نهاية، بل نقلًا لعين قطرها 7.9 أقدام من قمر صناعي غير مكتمل تابع لوكالة إلى مرصد تبلغ تكلفته 4.3 مليارات دولار تابع لوكالة أخرى.
من النظر إلى الأسفل إلى النظر إلى الخارج
ينظر القمر الصناعي التجسسي إلى الأرض. أما تلسكوب علم الكونيات فينظر إلى الظلام. والفوتونات تظل فوتونات. فالبصرية ذات القطر 7.9 أقدام تجمع عددًا كبيرًا منها، ولهذا تريد المهنتان مرايا بهذا الحجم. لكن ما تغير هو اتجاه التلسكوب والأداة الموجودة عند البؤرة. لن يرسم رومان خرائط المدن، بل سيرسم خريطة السماء، وسيفعل ذلك باستخدام كاميرا ذات مجال واسع بدقة 300 ميغابكسل، وهي السبب الحقيقي في قدرة المرصد على التفوق على هابل كآلة مسح.
عبقرية هابل هي التحديق الطويل في رقعة صغيرة: حقل عميق يحول مربعًا مظلمًا إلى متحف للمجرات. أما تصميم رومان فذو طبع معاكس. المجال واسع. والمسح سريع. والبكسلات تصل كخرطوم مياه مندفع. المرآة من فئة هابل كي تكون الصور واضحة بما يكفي لتهم. والكاميرا واسعة كي تكون الصور عديدة بما يكفي لتهم. وهكذا صُمم مرصد واحد ليتمكن من مسح السماء بسرعة تفوق هابل بألف مرة. ذلك المضاعف هو المهمة. وليس تفاخرًا بالصاروخ، بل تفاخر بمدى سرعة قدرة بصرية قطرها 7.9 أقدام، مقترنة بكاشف 300 ميغابكسل، على تغطية مساحة سماوية كان هابل سيظل يقسمها إلى بلاطات، طابعًا بريديًا بعد طابع بريدي، بعد جيل كامل.
مليون ميل إلى موقع انتظار هادئ
يتجه رومان إلى النقطة L2 بين الشمس والأرض، على بُعد نحو مليون ميل من الأرض. وL2 ليست شعارًا سياحيًا، بل نقطة على الخط الواصل بين الشمس والأرض، خلف الأرض كما تُرى من الشمس، حيث يمكن موازنة جاذبية الجسمين وحركة المركبة المدارية بحيث تحافظ المركبة على موقعها بوقود محدود. ومن هناك تكون الأرض والشمس في الاتجاه نفسه تقريبًا. أما السماء في الاتجاه الآخر فمظلمة وباردة ومستقرة. وهذا ما يريده مسح واسع المجال: موقع لا يدخل ويخرج من ظل الأرض كل تسعين دقيقة، وبيئة حرارية لا تنتقل بعنف من اللهيب إلى الليل، ورؤية لا يقطعها الكوكب الذي غادره التلسكوب للتو.
كما أن المليون ميل تقريبًا هو سبب كون هذه رحلة لفالكون هيفي، لا رحلة إلى منصة في مدار أرضي منخفض. يعيش هابل قريبًا بما يكفي لأن يزوره رواد الفضاء. أما رومان فيغادر ذلك الحي. ولن تكون هناك زيارة صيانة عند L2. فعلى المهمة الأساسية التي تستمر خمس سنوات أن تنجح باستخدام المعدات التي تغادر المنصة 39A. وعلى المرصد البالغ وزنه 18,000 رطل، والذي يتسع في 42 قدمًا فوق الصاروخ، أن ينشر تجهيزاته ويبرد ويثبت اتجاهه ويعمل من دون يد بشرية على المرآة.
لماذا تمثل L2 نقطة احتراق الأحد
إطلاق الأحد ليس هو العلم. إطلاق الأحد هو عملية النقل. يجب إخراج المرصد من المنصة، وعبور الغلاف الجوي، ووضعه على مسار ينزلق ويصحح اتجاهه نحو L2. وحين يصل إلى هناك، على بُعد نحو مليون ميل، يستطيع التلسكوب أن يفتح ويبدأ المسح الذي بُني من أجله. وحتى ذلك الحين هو حمولة: مرصد مطوي طوله 42 قدمًا فوق فالكون هيفي، ينتظر تقييمًا للطقس بنسبة 60 في المئة من مسؤولي القوة الفضائية الذين لا يكترثون بالطاقة المظلمة إلى أن تصبح السماء فوق كينيدي صافية بما يكفي للإطلاق.
يستحق رقم المليون ميل أن يؤخذ حرفيًا. فهو ليس «فضاءً عميقًا» بوصف شعري، بل مسافة. وتحتاج أوامر الراديو إلى وقت. وتحتاج عمليات نقل البيانات إلى وقت. وكاميرا 300 ميغابكسل سترسل إلى الأرض نحو 2,500 تيرابايت لا يمكنها تفريغ ذلك الأرشيف عبر هوائي محلي عابر. إن L2 ميزة علمية ومشكلة اتصالات في آن واحد. ومع ذلك اختارتها ناسا، لأن المسح هو الغاية.
الكاميرا التي ستغرق الأرشيف
الأداة التي تحول مرآة من فئة هابل إلى محرك مسح هي كاميرا ذات مجال واسع بدقة 300 ميغابكسل. ثلاثمئة مليون بكسل في مجال واسع تعني تصوير مساحات كبيرة من السماء في توجيه واحد، بدل تقسيمها إلى بلاطات، على طريقة هابل، باستخدام كاشف صغير. وهذا هو المعنى الميكانيكي لعبارة ألف مرة أسرع. فالسرعة هنا هي التغطية، أي مدى سرعة قدرة التلسكوب على رسم الكرة السماوية بصور مفيدة علميًا، وليس مدى سرعة مغادرة فالكون هيفي للمنصة.
وعليها أن تعود بهذه الصور إلى الأرض. سترسل الكاميرا نحو 2,500 تيرابايت خلال المهمة الأساسية التي تستمر خمس سنوات، مقابل 172 تيرابايت جمعها هابل خلال 30 عامًا. تأملوا هذه المقارنة. فقد أعاد هابل خلال ثلاثة عقود 172 تيرابايت. أما رومان، فمن المتوقع أن يعيد نحو 2,500 خلال خمس سنوات. التلسكوب الجديد ليس أكثر إنتاجية بقليل، بل ينتمي إلى فئة مختلفة من مشكلات البيانات. ويجري تجهيز الأنظمة الأرضية والأرشيفات وعلماء الفلك الذين سيستعلمون منها لاستيعاب تدفق هائل، لا قطرة بطيئة. فإطار بدقة 300 ميغابكسل ملف كبير. ومسح يعمل بسرعة تفوق هابل بألف مرة هو عدد كبير من الملفات الكبيرة. وخمس سنوات من هذا الإيقاع تعني 2,500 تيرابايت، مع هامش ما تشير إليه كلمة «نحو» التي وضعتها ناسا على الرقم.
خمس سنوات في مقابل ثلاثين
إن المهمة الأساسية التي تستمر خمس سنوات هي خط الأساس، وليست وعدًا بأن يموت التلسكوب في عيد ميلاده الخامس. إنها الفترة التي تستخدمها ناسا لتحديد حجم البيانات المنقولة، وخطة المسح، والعلم الذي برر إنفاق 4.3 مليارات دولار. وفي تلك الفترة يفترض أن يجمع رومان بيانات تفوق بكثير ما جمعه هابل خلال مسيرة أطول بست مرات. أنتج هابل خلال 30 عامًا 172 تيرابايت. ومن المفترض أن ينتج رومان خلال خمس سنوات نحو 2,500 تيرابايت. والكاشف 300 ميغابكسل هو سبب إمكان هذا الحجم. والمجال الواسع هو سبب فائدة هذا الحجم. فالتيرابايتات الفارغة ستكون هدرًا. أما هذه التيرابايتات فمن المفترض أن تكون خريطة.
وهذه الخريطة هي الطريقة التي يكسب بها تلسكوب يحمل اسم رومان المقارنة بهابل من دون أن يكون نسخة من هابل. هابل حدق. ورومان سيمسح. وتعد تيرابايتات هابل الـ172 كنزًا لأنها عميقة. أما تيرابايتات رومان الـ2,500 فهي رهان على أن الاتساع، بدقة من فئة هابل، هو الأطلس المفقود.
أطلس وقوة هائلة وبحث في الظلام
قال مدير ناسا جاريد آيزكمان إنه سيمنح الأرض «أطلسًا جديدًا للكون». ووصفته كبيرة العلماء نيكي فوكس بأنه «قوة هائلة». هذان هما الوصفان اللذان سجلتهما قيادة ناسا لهذا الإطلاق، وهما يشيران إلى الشيء نفسه من زاويتين. فالأطلس وثيقة للمكان. والقوة الهائلة آلة. ويُسوَّق رومان بوصفه الاثنين معًا: مسحًا سيرسم خريطة السماء على نطاق صناعي، ومرصدًا تشكل سرعته ومجال رؤيته القوة التي تقف وراء الخريطة.
أطلس آيزكمان هو 2,500 تيرابايت، والمسح الأسرع بألف مرة، والكاميرا ذات المجال الواسع بدقة 300 ميغابكسل التي تملأ مناطق لم يكن لدى هابل وقت لتقسيمها إلى بلاطات. أما قوة فوكس الهائلة فهي المعدات نفسها من الجانب الآخر من المبنى: مرآة قطرها 7.9 أقدام، وبصرية تبرع بها المكتب الوطني للاستطلاع من برنامج أقمار صناعية تجسسية أُلغي، وفالكون هيفي لرفع 18,000 رطل منها إلى بُعد مليون ميل من الأرض. وكلمة «هائلة» في صياغة فوكس ليست دقيقة أو خفية، بل هي ادعاء يتعلق بالقدرة.
لكن أهداف تلك القدرة ليست الصور الجميلة، رغم أن الصور الجميلة ستأتي. سيبحث المرصد الرئيسي عن الطاقة المظلمة والمادة المظلمة وأكثر من 100,000 كوكب خارج المجموعة الشمسية. الطاقة المظلمة هي الاسم الذي نطلقه على أي شيء يسرّع تمدد الكون. والمادة المظلمة هي اسم الكتلة التي تشكل المجرات ولا تضيء. والكواكب خارج المجموعة الشمسية هي عوالم تدور حول نجوم أخرى. والتلسكوب الذي يمسح السماء بسرعة تفوق هابل بألف مرة هو الوسيلة للانتقال من أخذ عينات من هذه المسائل إلى إحصائها. فأكثر من 100,000 كوكب خارج المجموعة الشمسية هو رقم جرد، وليس حفنة من الاكتشافات. والطاقة المظلمة والمادة المظلمة هما أيضًا مسألتا جرد، حتى لو كانت الأشياء التي يجري عدها لا تضيء من تلقاء نفسها. إنما تُحصى آثارها على الأشياء التي تضيء: المجرات والمستعرات العظمى والنمط واسع النطاق للسماء الذي يُفترض أن يحتفظ به الأطلس.
قبل الموعد بتسعة أشهر، وما زال مرصدًا رئيسيًا
ينطلق المرصد الرئيسي قبل موعده بتسعة أشهر. وفي هرم ناسا، يمثل المرصد الرئيسي أعلى درجة: المهمة التي تحدد عقدًا من علم الفيزياء الفلكية، والتي ستدور حولها التلسكوبات الأخرى في جدول الرصد والميزانية. ورومان مشروع من هذه الفئة. وهو أيضًا، وفق الجدول الزمني الحالي، يصل إلى المنصة قبل الموعد الذي اعتاد الجمهور توقعه. وليس التبكير هو العنوان المعتاد لمرصد تبلغ تكلفته 4.3 مليارات دولار. لكن التبكير هو عنوان هذا الخبر.
لا يقلل التبكير من أثر الطقس. فلا يزال مسؤولو الطقس في القوة الفضائية يقدرون الظروف الملائمة بـ60 في المئة ليوم الأحد. ولا يصغر التبكير الصاروخ. فما زالت فالكون هيفي التابعة لشركة سبيس إكس هي المركبة من المنصة 39A في مركز كينيدي للفضاء. ولا يغير التبكير الوجهة. فما زالت النقطة L2 بين الشمس والأرض على بُعد نحو مليون ميل من الأرض. وما يغيره التبكير هو اللحظة التي يمكن فيها البدء برسم الأطلس، واللحظة التي تستطيع فيها كاميرا 300 ميغابكسل البدء بملئه.
إذا انطلقت محاولة الأحد في الساعة 7:26 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة، فسيغادر تلسكوب نانسي غريس رومان الفضائي فلوريدا بوصفه حمولة تزن 18,000 رطل ويبلغ طولها 42 قدمًا، وتحمل مرآة متبرعًا بها قطرها 7.9 أقدام وكاميرا بدقة 300 ميغابكسل. وإذا وصل إلى موقعه، فسيمضي مهمته الأساسية التي تستمر خمس سنوات في ملء أرشيف بنحو 2,500 تيرابايت — وهي كمية لم يطابقها هابل خلال 30 عامًا مع 172 تيرابايت. أطلس آيزكمان وقوة فوكس الهائلة اسمان لهذه الحصيلة. والبحث عن الطاقة المظلمة والمادة المظلمة وأكثر من 100,000 كوكب خارج المجموعة الشمسية هو سبب إنفاق ناسا 4.3 مليارات دولار لوضعه على متن فالكون هيفي في المقام الأول، قبل موعده بتسعة أشهر، وتحت سماء مواتية بنسبة 60 في المئة.