افقهای نو

در اين بخش مي‌توانيد در مورد کليه مباحث مرتبط با منظومه شمسي به بحث بپردازيد

مدیران انجمن: شوراي نظارت, مديران هوافضا, شوراي نظارت, مديران هوافضا

ارسال پست
Captain I
Captain I
پست: 370
تاریخ عضویت: سه شنبه 15 شهریور 1390, 7:28 pm
سپاس‌های ارسالی: 6398 بار
سپاس‌های دریافتی: 3280 بار

افقهای نو

پست توسط behrad90 » یک شنبه 5 خرداد 1392, 7:04 pm

 [COLOR=#0c0c0c][SIZE=150]

افقهای نو


 
   در انتهای سامانه خورشیدی دنیائی سرد وکوچک ، ناهموار و سنگی به نام پلوتون وجود دارد که از یک سو با بیرونی ترین سیاره سامانه یعنی نپتون و از سوئی دیگر با کمربندی متشکل از میلیاردها جرم آسمانی به نام کمربند کویپر هم مرز است . در اساطیر روم پلوتون (در زبان يوناني هيدس Hades) خداي زيرزمينهاست . پلوتون در سال 1930 (1308 شمسی) كشف شدو به مدت 75 سال به عنوان نهمين سياره سامانه شناخته ميشد . در سال 2006 (1385 شمسی) بعد از ارائه تعريف جديد از سياره ها توسط اتحادیه بین المللی نجوم ، پلوتون در رده بندي جديد به عنوان "سیاره کوتوله" و یکی از اعضاء اصلی کمربند کویپر در نظر گرفته شدو تعداد سيارات سامانه به 8 سياره كاهش يافت .  

  تصویر 
 نمائی هنری از مدار غیر عادی پلوتون 

 قطر اين سیاره کوتوله 2274 كيلومتر و حدود يك پنجم زمين است . پلوتو حتي از هفت قمر سامانه كوچكتر است (كره ماه –آيو – گانيمد – كاليستو – تايتان – ترايتون) . احتمالا يك هسته سنگي دارد كه بوسيله يك پوسته آب يخي احاطه شده و يخهاي عجيب ديگر مانند متان و برفكهاي نيتروژني روي سطح را پوشانده است . وقتي پلوتون به خورشيد نزديكتر ميشود يخهاي سطحي آب شده و موقتا يك اتمسفر نازك شكل ميگيرد كه بيشتر از نيتروژن است . به علت نيروي گرانش ضعيف اين اتمسفر در ارتفاع بالاتري نسبت به زمين شكل ميگيرد .با دور شدن پلوتو از خورشيد اين اتمسفر منجمد و ناپديد ميشود . به نظر ميرسد هنگام حضور اتمسفر بادهاي قوي در اين سیاره کوتوله بوجود مي آيد.

سطح پلوتون يكي از سردترين نقاط سامانه محسوب ميشود و دما در سطح به حدود 225 درجه سانتيگراد زير صفر ميرسد. بواسطه مدار غير عادي پلوتون فاصله اش با خورشيد بسيار متغير است . پلوتون در يك تناوب 20 ساله وارد مدار نپتون ميشود و باعث ميشود در اين مدت نزديكتر از نپتون به خورشيد محسوب شود . ماهيت غير معمول مدار پلوتون شباهت زيادي به ترايتون قمر نپتون دارد و باعث شده فرضيه اي مطرح شود مبني بر آن كه احتمال دارد ارتباطي بين اين دو وجود داشته و پلوتون هم قبلا يكي از اقمار نپتون بوده است . مدت مداری پلوتون 248 سال طول میکشد.
متوسط فاصله از خورشيد 5906380000 كيلومتر بوده و تركيب كلي سياره احتمالا از70 درصد سنگ و 30 درصد يخ تشکیل شده است .
در سال 1978 اختر شناسان قمر بزرگ پلوتون به نام Charon كشف كردند . اين قمر تقريبا نصف اندازه پلوتون ميباشد فاصله چارون با پلوتون فقط 19460 كيلومتر است و احتمالا سطح آن از آب يخي پوشانده شده است . قطر آن 1206 كيلومتر است .
دو قمر ديگر به نامهاي Nix و Hydra در سال 2005 بوسيله هابل در فاصله دورتري كشف شدند . كه قطر آنها بين 50 تا 60 كيلومتر است . در سالهای 2006 و 2012 دوقمر کوچک دیگر با قطر 10 تا 20 کیلومتر در مدار پلوتون کشف شد .

 
 پیش به سوی پلوتون

 
 پلوتون تا كنون توسط هيچ كاوشگري ملاقات نشده است فاصله بسيار زياد ما با این دنیای دوردست باعث شده که مطالعه و تحقيق روي اين" سیاره کوتوله" دشوار شود و اطلاعات كمي از اين سياره داریم . به همين جهت ناسا تصمیم گرفت ماموریتی جسورانه و رباتیک را برای کاوش پلوتون و حداقل یک یا دو جرم از کمربند کویپر برنامه ریزی کند . در این ماموریت فضاپیمائی روباتیک به این سرزمین دوردست در سرحدات سامانه خورشیدی میرود تا از ناشناخته های معما گونه آن پرده بردارد . این فضا پیما "افقهای نو" New Horizons نام دارد .

در تاریخ19 ژانویه 2006 موتورهای قدرتمند راکت اطلس Atlas V-551 ساخت شرکت لوکهید مارتین از ایستگاه نیروی هوائی کپ کاناورال در فلوریدا به غرش درآمدند و"افقهای نو" بوسیله این راکت به فضا پرتاب شد . ارتقاع این راکت و محموله اش نزدیک به 60 متر و وزن آن به همراه سوخت 575 هزار کیلوگرم بوده است . حدود 47 دقیقه پس از پرتاب محموله کاوشگر از راکت جدا شده است .

این كاوشگر اکنون برای مطالعه پلوتون و اقمارآن و همچنین اجرامی از كمربند كويپر در حال سفر به سوي دوردستها میباشد و بر اساس برنامه در سال 2015 بعد از نزدیک به 10 سال و طي مسافتي حدود2 4.9 ميليارد كيلومتر سفر طولانی به هدف خود خواهد رسيد . اولین مقصد آن مشتری بود ودر سال 2007 افقها از فاصله 2.4 میلیون کیلومتری بزرگترین سیاره سامانه عبور کرد . در واقع ناسا از گرانش این سیاره برای افزایش سرعت کاوشگر بهره برده است . پس از آن تا سال 2015 در فضای بین سیاره ای در حرکت خواهد بود . کل هزینه این طرح شامل طراحی و ساخت فضاپیما ، راکت ، کنترل ماموریت و ... حدود 700 میلیون دلار اعلام شده است .  

  تصویر 
 تصویری هنری از کاوشگر در نزدیکی پلوتون 
اهداف ماموریت :

 یکی از اساسیترین اهداف افقهای نو کشف خاستگاه یا منشا پلوتون و همراه آن چارون است قمری که نصف اندازه پلوتون است . پلوتون و چارون در حال حاضر به عنوان "سیستم سیاره ای دو تایی "شناخته میشوند . گرچه تعرف پلوتون به عنوان سیاره تغییر کرده است . ناسا بر این باور است که چارون مدتها قبل بر اثر اصابت جرم بزرگ دیگری به پلوتون از آن جدا شده است که باعث شده در اثر این برخورد ذرات و قطعات جدا شده در مدار پلوتون در چرخش باشند و سرانجام چارون شکل گرفته است .

این شبیه به تئوری تشکیل ماه میباشد . دانشمندان امیدوارند با بررسی منشا چارون تشکیل ماه را هم بهتر درک کنند . آنها همچنین مشتاقند که اختلافات قابل مشاهده و ظاهری این دو جرم مشخص شود . از مشاهدات هابل معلوم شده که پلوتون اتمسفر دارد در حالیکه چارون به نظر فاقد اتمسفر است . بعد از کشف ویجر مبنی بر احتمال فعالیت ولکانیک در ترایتون قمر نپتون دانشمندان تصور میکنند پلوتون هم ممکن است فعلیتهای آتشفشانی داشته باشد چون اندازه و ترکیبات ترایتون و پلوتون یکسان است . به هر حال تا زمانی که افقهای نو به حد کافی به پلوتون نزدیک نشود نمیتوان در باره مطمئن بود .

در اولین مرحله ماموریت در ژوئن سال 2015 افقهای نو وارد سیستم پلوتون خواهد شد و برای 5 ماه به شناسائی پلوتون و چارون و اقمار دیگر خواهد پرداخت این بررسی‌های علمی شامل بررسی ترکیبات ، اتمسفر ، ساختار ، تصویر برداری از سطح پلوتون و اقمارش و ... آغاز خواهد کرد .کاوشگر تا فاصله 10 هزار کیلومتری به پلوتون نزدیک خواهد شد و در مورد چارون هم تا فاصله 27 هزار کیلومتری به این قمر نزدیک میشود . پس از آن دومین مرحله ماموریت کاوشگر با پرواز به سوی ماوراء پلوتون آغاز خواهد کرد وبه طرف یک یا دو جرم از اجرام کمربند کویپر حرکت خواهد کرد این سفر در ظرفیت زمانی 2016 تا 2020 خواهد بود .  
مشخصات کاوشگر

 افقهای نو سریعترین فضا پیمایی است که در سامانه خورشیدی سفر کرده است و فقط کمتر از 9 ساعت به مدار ماه رسید . این فضاپیما ابعادی معادل افقها حدود2.1 متر طول و 2.7 متر عرض و 0.7 متر ضخامت دارد و وزن آن هم کلا 478 کیلوگرم میباشد .
یک ابهام مطرح شده این است که با توجه به چنین فاصله طولانی و دور از خورشید ، چگونه انرژی خورشیدی فراهم میشود . افقهای نو برای چنین مسئله ای از انرژی هسته ای بهره میبرد . در واقع به علت فاصله بسیار دور از خورشید و انرژی ضعیف خورشیدی این کاوشگر به جای صفحات خورشیدی برای تولید برق از ژنراتوری ترموالکتریک رادیو ایزوتوپی استفاده میکند . در این ژنراتور ترموالکتریک گرمای ناشی از شکست طبیعی عناصر سنگین رادیواکتیو به مواد سبکتر بر طبق خاصیت ترموالکتریکی به جریان برق تبدیل می‌شود. 
این فضا پیما به 7 ابزار علمی مجهز شده است که بصورت زیر هستند :


  تصویر 
  • Alice طیف سنج ماوراء بنفش برای تجزیه ترکیبات و ساختار پلوتون و جستجو ی اتمسفر در چارون و اجرام کویپر . این طیف سنج مانند منشور نور را به طول موجهای سازنده اش تجزیه کرده و از هر طول موج یک تصویر تهیه میکند .
  • Ralph چشمان کاوشگر است و ترکیبی از یک طیف سنج مادون قرمز و تصویر بردار برای تهیه نقشه های رنگی و ترکیبی و گرمایی است .
  • REX یا Radio Science EXperiment برای اندازه گیری ترکیبات اتمسفر و دما . این قطعه 100 گرمی دما و فشار اتمسفر و چگالی یونیسفررا اندازه گری میکند همچنین در چارون و دیگر اجرام مورد نظر کمربند کویپر به جستجوی اتمسفر خواهد پرداخت .
  • LORRI‌ یا Long Range Reconnaissance Imager دوربین تلسکوپی با رزولوشن بالا برای تصویر برداری از سطح پلوتون و اطلاعات زمین شناسی
  • Peppsi‌ یا Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation دستگاهی برای مطالعه چگالی و ترکیبات و ماهیت ذرات گریزان از اتمسفر پلوتون که با واکنش با بادهای خورشیدی بار دار میشوند
  • Solar Wind at Pluto SWAP دستگاهی برای سنجش واکنش بین بادهای خورشیدی و پلوتون و نرخ فرار ذرات از اتمسفر و همچنین جستجوی میدان مغناطیسی اطرا ف پلوتون
  • SDC دستگاهی که برخورد ذرات را به سطح کاوشگر در طول پرواز به منظور تعیین مقدار غبارهای موجود در قسمتهای بیرونی سامانه اندازه گیری میکند

چالشهای ماموریت طولانی

 در علوم سیاره ای ده سال زمان بسیار زیادی است . چنین فاصله طولانی که حدود 5میلیارد کیلومتر است چالشی قوی برای طراحان افقهای نو میباشد . نور خورشید آنجا بسیار ضعیف است و همچنین در ارتباطات با کاوشگر تاخیر طولانی وجود خواهد داشت به طوری که یک سیگنال یک طرفه رادیویی بین زمین و فضا پیما 4 ساعت و 25 دقیقه طول خواهد کشید . مهمتر از همه آن که درک ما از سیستم پلوتون در حال تغییر میباشد . از زمانی که در سال 2006 افقهای جدید سیاره ما را ترک کرده است دو قمر دیگر در مدار پلوتون کشف شده اند واین ماههای جدیدو پیش بینی نشده میتوانند موانعی خطرناک برای فضا پیما محسوب شوند.ناسا باید برای دور ماندن کاوشگر از این اقمار جدید در برنامه مسیر کاوشگر اصلاحیاتی به عمل آورد.  

  تصویر 
 ذرات خورشیدی ، تابشهای کیهانی و دیگر پدیده ها در ماموریتهای طولانی خصوصا " افقهای نو "میتواند روی سطح کاوشگر تاثیر گذار باشد بنابر این باید سیستمهایی با قابلیت اطمینان و اعتماد بالایی در نظر گرفته شوند . در افقهای نو قسمتهای الکترونیک دوگانه در نظر گرفته شده اند به طوری که در صورت صدمه دیدن سیستم اصلی، جانشین آن به کار افتد . به عنوان مثال دو پردازنده کنترل و هدایت ، دو پردازنده دسترسی به اطلاعات و فرمانها در نظر گرفته شده است .
کاوشگر طوری برنامه ریزی شده است که بعد از عبور از کنار مشتری اصطلاحا در خواب زمستانی به سر میبرد و به جز سیستمهای ضروری مابقی سیستمها تا زمانی که به پلوتون برسد خاموش خواهند بود .البته فضا پیما هر هفته سیگنالهایی را به زمین میفرستد 
منابع :
[لینک خارجی برای کاربران مهمان مخفی است، لطفا برای مشاهده لینک ثبت نام نموده و یا وارد سایت شوید]
[لینک خارجی برای کاربران مهمان مخفی است، لطفا برای مشاهده لینک ثبت نام نموده و یا وارد سایت شوید]
[لینک خارجی برای کاربران مهمان مخفی است، لطفا برای مشاهده لینک ثبت نام نموده و یا وارد سایت شوید]

ارسال پست

بازگشت به “منظومه شمسي”