پرتاب تلسکوپ فضایی Roman توسط اسپیس‌ایکس؛ رصدخانه‌ای که راز ماده و انرژی تاریک را فاش می‌کند

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن؛ آغاز چشم‌انداز جدید ناسا به کیهان

نقشه‌برداری از میلیاردها کهکشان و شکار هزاران سیاره فراخورشیدی با میدان دید ۱۰۰ برابر هابل

در ۳۰ اوت ۲۰۲۶، ناسا تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman Space Telescope) را با موشک Falcon Heavy شرکت SpaceX به فضا پرتاب کرد. این رصدخانه ۴.۳ میلیارد دلاری به سمت نقطه لاگرانژ دوم (L2) در فاصله ۱.۵ میلیون کیلومتری زمین در حرکت است تا پس از کالیبراسیون، از سال ۲۰۲۷ رصدهای علمی خود را آغاز کند. Roman که دارای آینه‌ای ۲.۴ متری است، نه برای نگاه دقیق مانند Hubble و نه برای نگاه عمیق مانند James Webb، بلکه برای نگاه وسیع به کیهان طراحی شده است. ابزار اصلی آن به نام Wide Field Instrument (WFI) دوربینی ۳۰۰ مگاپیکسلی است که میدان دیدی حداقل ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از هابل دارد و می‌تواند آسمان را با سرعتی تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر اسکن کند. اهداف اصلی این مأموریت شامل نقشه‌برداری سه‌بعدی از میلیاردها کهکشان برای درک ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک، آزمایش نظریه نسبیت عام اینشتین در مقیاس‌های کیهانی، و کشف هزاران سیاره فراخورشیدی (از جمله سیارات سرد و سیارات سرگردان) به روش میکرولنزینگ گرانشی (Gravitational Microlensing) است. همچنین ابزار آزمایشی Coronagraph امکان پیشبرد فناوری تصویربرداری مستقیم از سیارات کم‌نور را فراهم می‌سازد. داده‌های بی‌سابقه این رصدخانه به صورت عمومی منتشر خواهند شد تا کل جامعه علمی جهانی بتوانند در رمزگشایی از رازهای کیهان سهیم شوند.

سایبرکست قسمت 128 : پرتاب تلسکوپ فضایی Roman به فضا

_____________________________________________

ناسا تلسکوپ فضایی Roman را به فضا فرستاد؛ رصدخانه‌ای که می‌تواند نگاه ما به جهان تاریک و سیارات بیگانه را تغییر دهد

ترکیب نگاه وسیع Roman با نگاه عمیق جیمز وب؛ انقلابی جدید در کیهان‌شناسی و فیزیک تاریک

صبح ۳۰ اوت ۲۰۲۶، یکی از مهم‌ترین مأموریت‌های علمی ناسا در سال‌های اخیر سرانجام از زمین جدا شد. در ساعت ۷:۲۶ صبح به وقت محلی شرق آمریکا، موشک Falcon Heavy شرکت SpaceX از مجتمع پرتاب 39A در مرکز فضایی کندی در فلوریدا به آسمان رفت و محموله‌ای را با خود حمل کرد که شاید در نگاه اول تنها یک تلسکوپ فضایی دیگر به نظر برسد؛ اما در واقع قرار است یکی از گسترده‌ترین نقشه‌های تاریخ از جهان را تهیه کند.

این محموله، تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman Space Telescope) ناسا است؛ رصدخانه‌ای که برای مطالعه برخی از بنیادی‌ترین پرسش‌های علم طراحی شده است: انرژی تاریک چیست؟ ماده تاریک چگونه ساختار کیهان را شکل داده است؟ جهان دقیقاً چگونه در طول زمان گسترش یافته و آیا منظومه‌های سیاره‌ای مشابه منظومه شمسی ما در کهکشان وجود دارند؟

رومن اکنون در یک سفر تقریباً سه‌ماهه به سوی نقطه‌ای در فضا در فاصله حدود ۱.۵ میلیون کیلومتری زمین قرار دارد؛ جایی به نام نقطه لاگرانژ دوم یا L2 که پیش‌تر تلسکوپ فضایی James Webb نیز در آن مستقر شده است. پس از رسیدن به مقصد، رومن هنوز آماده آغاز فوری رصدهای علمی نخواهد بود و باید طی چند ماه مراحل استقرار، آزمایش، کالیبراسیون و آماده‌سازی ابزارهای خود را پشت سر بگذارد. ناسا انتظار دارد نخستین تصاویر علمی آن در سال ۲۰۲۷ منتشر شوند.

اما چرا ناسا میلیاردها دلار برای ساخت چنین رصدخانه‌ای هزینه کرده است؟

پاسخ را باید در تفاوتی جست‌وجو کرد که رومن با Hubble و James Webb دارد. رومن قرار نیست صرفاً تصاویر زیباتر یا عمیق‌تری از جهان بگیرد؛ قرار است مقدار بسیار عظیمی از آسمان را با سرعتی بی‌سابقه بررسی کند.

و همین ویژگی می‌تواند Roman را به یکی از بزرگ‌ترین «ماشین‌های کشف» تاریخ نجوم تبدیل کند.

Roman دقیقاً چیست؟

Nancy Grace Roman Space Telescope یک رصدخانه فضایی فروسرخ است که توسط NASA برای انجام مطالعات گسترده کیهان‌شناسی، اخترفیزیک و سیارات فراخورشیدی ساخته شده است.

نام آن از Nancy Grace Roman گرفته شده؛ نخستین اخترشناس ارشد ناسا که نقشی اساسی در شکل‌گیری برنامه تلسکوپ فضایی Hubble داشت و به همین دلیل سال‌هاست با لقب «مادر Hubble» شناخته می‌شود.

رومن از نظر اندازه آینه اصلی شباهت مهمی به Hubble دارد. قطر آینه اصلی آن ۲.۴ متر است؛ تقریباً همان اندازه آینه Hubble.

اما این شباهت ممکن است کمی گمراه‌کننده باشد.

قدرت اصلی Roman در بزرگ‌تر بودن آینه نیست؛ بلکه در میدان دید بسیار وسیع و سرعت فوق‌العاده بالای پیمایش آسمان است.

ابزار اصلی Roman می‌تواند تصاویری ۳۰۰ مگاپیکسلی تولید کند و میدان دید آن حداقل ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از میدان دید ابزارهای تصویربرداری Hubble خواهد بود. ناسا می‌گوید Roman می‌تواند مناطق بسیار وسیعی از آسمان را با سرعتی تا حدود ۱۰۰۰ برابر بیشتر از Hubble بررسی کند، در حالی که وضوح و حساسیت تصویربرداری آن در سطح مشابهی قرار می‌گیرد.

این یعنی Roman قرار نیست فقط به یک نقطه کوچک از جهان خیره شود.

قرار است جهان را در مقیاس وسیع اسکن کند.

تفاوت Roman با Hubble و James Webb چیست؟

برای درک اهمیت Roman باید آن را در کنار دو غول دیگر ناسا یعنی Hubble و James Webb قرار دهیم.

Hubble را می‌توان یک تلسکوپ بسیار دقیق برای نگاه کردن به جزئیات کیهان دانست. James Webb نیز با آینه بسیار بزرگ‌تر و قابلیت‌های فروسرخ خود می‌تواند به اعماق کیهان نگاه کند و نور اجرام بسیار دور و کم‌نور را بررسی کند.

اما Roman یک فلسفه متفاوت دارد.

Roman برای دیدن «خیلی بیشتر» ساخته شده است.

NASA توضیح می‌دهد که میدان دید Roman بسیار وسیع‌تر از Hubble است و این تلسکوپ می‌تواند در یک تصویر منطقه‌ای از آسمان بزرگ‌تر از قرص کامل ماه را ثبت کند. در پنج سال نخست مأموریت، Roman قرار است بیش از ۵۰ برابر مساحتی که Hubble در ۳۰ سال نخست فعالیت خود پوشش داده است را تصویربرداری کند.

James Webb در مقابل، آینه‌ای با قطر حدود ۶.۵ متر دارد؛ یعنی تقریباً ۲.۷ برابر قطر آینه Roman. بنابراین Webb برای مشاهده اجرام بسیار دور و گرفتن تصاویر بسیار عمیق و دقیق از مناطق کوچک‌تر آسمان فوق‌العاده قدرتمند است، در حالی که Roman با آینه ۲.۴ متری خود میدان دید بسیار وسیع‌تری را پوشش می‌دهد.

به زبان ساده:

Hubble = نگاه دقیق

Webb = نگاه عمیق

Roman = نگاه وسیع

و ترکیب داده‌های این سه رصدخانه می‌تواند برای اخترشناسان بسیار قدرتمندتر از استفاده جداگانه از هرکدام باشد.

یک دوربین ۳۰۰ مگاپیکسلی برای نگاه کردن به جهان

قلب علمی Roman، ابزاری به نام Wide Field Instrument یا WFI است.

WFI یک دوربین فروسرخ ۳۰۰ مگاپیکسلی است که از آرایه‌ای شامل ۱۸ آشکارساز تشکیل شده است. این ابزار علاوه بر تصویربرداری، قابلیت طیف‌سنجی بدون شکاف نیز دارد و برای انجام پیمایش‌های عظیم کیهانی طراحی شده است.

میدان دید WFI آن‌قدر بزرگ است که هر تصویر آن می‌تواند منطقه‌ای از آسمان بزرگ‌تر از اندازه ظاهری ماه کامل را پوشش دهد.

این قابلیت یک مزیت اساسی دارد.

در نجوم، بسیاری از پدیده‌های مهم بسیار نادر هستند. اگر بخواهیم یک ابرنواختر خاص، یک سیاره سرگردان، یک سیاه‌چاله در حال رشد یا یک رویداد همگرایی گرانشی را پیدا کنیم، نمی‌توانیم صرفاً منتظر بمانیم تا اتفاق موردنظر دقیقاً در میدان دید یک تلسکوپ کوچک ظاهر شود.

باید بخش بسیار بزرگی از آسمان را مرتب بررسی کنیم.

Roman دقیقاً برای این کار ساخته شده است.

Roman قرار است میلیاردها کهکشان را بررسی کند

یکی از بزرگ‌ترین مأموریت‌های Roman ساخت یک تصویر سه‌بعدی گسترده از ساختار کیهان است.

ناسا می‌گوید Roman در طول مأموریت خود قادر خواهد بود نور بیش از یک میلیارد کهکشان را اندازه‌گیری کند. هدف این نیست که صرفاً تعداد زیادی عکس زیبا تولید شود؛ داده‌های این کهکشان‌ها می‌توانند به دانشمندان بگویند ماده در سراسر کیهان چگونه توزیع شده است و این ساختار در طول تاریخ کیهانی چگونه تغییر کرده است.

این موضوع مستقیماً به یکی از بزرگ‌ترین معماهای فیزیک مدرن مربوط می‌شود:

ماده تاریک.

ما ماده تاریک را مستقیماً نمی‌بینیم، زیرا با نور به شکلی که ماده معمولی تعامل دارد، تعامل قابل‌مشاهده‌ای ندارد. اما اثر گرانشی آن را می‌توان از نحوه حرکت و توزیع اجرام کیهانی استنباط کرد.

Roman می‌تواند با بررسی اعوجاج بسیار ظریف شکل کهکشان‌ها، ناشی از خم شدن نور در میدان گرانشی، به ساختن نقشه‌ای از توزیع ماده در مقیاس عظیم کمک کند.

این روش weak gravitational lensing نام دارد.

یکی از بزرگ‌ترین مأموریت‌های Roman: پیدا کردن ماده تاریک

ماده تاریک تقریباً یکی از بزرگ‌ترین معماهای کیهان است.

ما می‌دانیم چیزی در جهان وجود دارد که اثر گرانشی قابل‌توجهی ایجاد می‌کند، اما هنوز نمی‌دانیم ماهیت دقیق آن چیست.

Roman قرار نیست مستقیماً ذرات ماده تاریک را ببیند.

در عوض، قرار است اثر آن بر نور و ساختار کیهان را با دقت بسیار زیادی اندازه‌گیری کند.

اگر یک کهکشان بسیار دور در پشت یک ساختار عظیم ماده قرار گرفته باشد، گرانش آن ساختار می‌تواند مسیر نور را کمی خم کند. این تغییر کوچک در شکل تصویر کهکشان‌های پس‌زمینه را می‌توان اندازه‌گیری کرد.

با جمع‌آوری چنین اندازه‌گیری‌هایی در مقیاس بسیار بزرگ، اخترشناسان می‌توانند نقشه‌ای از نحوه توزیع ماده در کیهان بسازند.

این یکی از روش‌هایی است که Roman می‌تواند به ما کمک کند بفهمیم ماده تاریک چگونه جهان قابل مشاهده را شکل داده است.

و شاید حتی مهم‌تر از ماده تاریک: انرژی تاریک

اگر ماده تاریک یکی از بزرگ‌ترین معماهای «جرم» جهان باشد، انرژی تاریک یکی از بزرگ‌ترین معماهای «انبساط» آن است.

دانشمندان می‌دانند که انبساط جهان در طول زمان شتاب گرفته است.

اما علت این شتاب چیست؟

یکی از توضیحات مطرح، وجود نوعی مؤلفه ناشناخته به نام انرژی تاریک است.

NASA می‌گوید انرژی تاریک حدود ۶۸ درصد از محتوای فعلی کیهان را تشکیل می‌دهد، اما ماهیت آن هنوز مشخص نیست.

این مسئله یکی از دلایل اصلی ساخته شدن Roman است.

این تلسکوپ قرار است با چند روش مستقل بررسی کند که انبساط جهان در طول تاریخ چگونه تغییر کرده است.

یکی از این روش‌ها استفاده از ابرنواخترهای نوع Ia است.

این انفجارهای ستاره‌ای می‌توانند به‌عنوان نشانگرهایی برای اندازه‌گیری فاصله‌های کیهانی استفاده شوند. اگر بتوانیم فاصله و سرعت دور شدن آنها را در زمان‌های مختلف کیهانی اندازه‌گیری کنیم، می‌توانیم تاریخ انبساط جهان را با دقت بیشتری بازسازی کنیم.

Roman قرار است هزاران رویداد گذرا از جمله ابرنواخترها را شناسایی و دنبال کند.

Roman شاید به یک سؤال بنیادی‌تر پاسخ دهد: آیا نظریه گرانش ما کامل است؟

انرژی تاریک تنها یک احتمال نیست.

یک احتمال دیگر این است که شاید مشکل از چیزی که فکر می‌کنیم «انرژی تاریک» است نباشد؛ شاید نظریه گرانش در مقیاس‌های بسیار بزرگ به اصلاح نیاز داشته باشد.

نظریه نسبیت عام اینشتین تاکنون یکی از موفق‌ترین نظریه‌های تاریخ علم بوده است. اما هر نظریه علمی باید در شرایط مختلف آزمایش شود.

Roman با نقشه‌برداری گسترده ساختار کیهان و بررسی نحوه رشد ساختارهای کیهانی می‌تواند آزمایش‌های بسیار قدرتمندی برای نظریه‌های گرانش فراهم کند.

اگر داده‌های Roman با پیش‌بینی‌های نسبیت عام و مدل استاندارد کیهان‌شناسی سازگار باشند، اعتماد ما به این مدل‌ها افزایش پیدا می‌کند.

اما اگر اختلاف معناداری مشاهده شود، ممکن است دانشمندان مجبور شوند به سراغ فیزیک جدید بروند.

و این شاید یکی از هیجان‌انگیزترین احتمالات مأموریت باشد.

Roman ممکن است فقط جهان را بهتر اندازه‌گیری نکند؛ شاید باعث شود مجبور شویم تصویر خود از قوانین حاکم بر جهان را اصلاح کنیم.

اما Roman فقط برای ماده تاریک و انرژی تاریک ساخته نشده است

یک بخش فوق‌العاده جذاب دیگر مأموریت Roman، جست‌وجوی سیارات فراخورشیدی یا Exoplanets است.

تا امروز هزاران سیاره خارج از منظومه شمسی کشف شده‌اند، اما روش‌های فعلی کشف سیاره محدودیت‌های مهمی دارند.

Roman قرار است به‌طور ویژه از تکنیکی به نام Gravitational Microlensing استفاده کند.

در این روش، گرانش یک ستاره نزدیک می‌تواند نور یک ستاره دورتر را موقتاً بزرگ‌نمایی کند. اگر سیاره‌ای به دور ستاره نزدیک در حال گردش باشد، گرانش آن سیاره می‌تواند تغییر ظریفی در این الگوی نور ایجاد کند.

همین تغییر کوچک می‌تواند وجود یک سیاره را آشکار کند.

مشکل اینجاست که رویدادهای microlensing معمولاً بسیار کوتاه هستند و ممکن است تنها چند ساعت تا چند روز طول بکشند.

به همین دلیل، داشتن یک رصدخانه فضایی که بتواند یک میدان بسیار وسیع را به‌طور پیوسته پایش کند، مزیت بزرگی ایجاد می‌کند.

Roman می‌تواند هزاران دنیای جدید پیدا کند

NASA انتظار دارد پیمایش microlensing Roman تعداد بسیار زیادی سیاره را آشکار کند.

برآوردهای فعلی از کشف حدود ۲۵۰۰ سیاره از طریق microlensing خبر می‌دهند، در حالی که Roman از روش‌های دیگری مانند transit نیز می‌تواند تعداد بسیار بیشتری سیاره را شناسایی کند.

اهمیت این موضوع فقط در تعداد نیست.

روش microlensing به Roman اجازه می‌دهد جمعیتی از سیارات را ببیند که روش transit معمولاً در کشف آنها ضعیف‌تر است.

برای مثال، سیاراتی با مدارهای بزرگ‌تر، سیارات سردتر و حتی سیارات سرگردان یا Rogue Planets که به هیچ ستاره‌ای متصل نیستند.

این می‌تواند تصویر ما از منظومه‌های سیاره‌ای را تغییر دهد.

تا امروز بیشتر سیاراتی که کشف کرده‌ایم، در شرایطی قرار دارند که روش‌های رصدی فعلی امکان مشاهده آنها را فراهم کرده است.

Roman می‌تواند پنجره جدیدی به جمعیت سیاراتی باز کند که تاکنون عمدتاً از دید ما پنهان بوده‌اند.

شاید Roman حتی بتواند سیارات شبیه زمین را بهتر جست‌وجو کند

اینجا باید کمی محتاط باشیم.

Roman تلسکوپی برای پیدا کردن مستقیم حیات فرازمینی نیست.

اما فناوری‌های آن می‌توانند مسیر آینده جست‌وجوی جهان‌های قابل‌سکونت را هموار کنند.

یکی از ابزارهای مهم آن Roman Coronagraph Instrument است؛ ابزاری که توسط JPL ساخته شده و برای آزمایش فناوری تصویربرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی طراحی شده است.

مشکل اصلی در تصویربرداری مستقیم از یک سیاره این است که نور ستاره میزبان آن می‌تواند میلیاردها برابر درخشان‌تر از نور منعکس‌شده سیاره باشد.

مثل این است که بخواهیم نور یک شمع را در کنار یک نورافکن بسیار قدرتمند ببینیم.

Coronagraph تلاش می‌کند نور ستاره را با مجموعه‌ای از ماسک‌ها، آینه‌ها و سیستم‌های کنترلی بسیار دقیق حذف یا کاهش دهد تا نور بسیار ضعیف‌تر سیاره آشکار شود.

NASA می‌گوید Coronagraph Roman برای آزمایش فناوری‌هایی طراحی شده که می‌توانند امکان تصویربرداری مستقیم از سیارات بسیار کم‌نورتر را فراهم کنند و این فناوری‌ها برای مأموریت‌های آینده، از جمله مفهوم Habitable Worlds Observatory، اهمیت زیادی دارند.

بنابراین Roman ممکن است به‌صورت غیرمستقیم یکی از قدم‌های مهم در مسیر ساخت تلسکوپ‌هایی باشد که روزی بتوانند جو سیارات شبیه زمین را بررسی کنند.

یک فناوری جاسوسی قدیمی چگونه به کشف جهان کمک کرد؟

یکی از عجیب‌ترین بخش‌های داستان Roman به آینه اصلی آن مربوط می‌شود.

آینه ۲.۴ متری Roman در اصل برای یک پروژه ماهواره‌ای شناسایی متعلق به National Reconnaissance Office یا NRO ساخته شده بود.

در سال ۲۰۱۲، این فناوری به NASA منتقل شد و سازمان فضایی تصمیم گرفت از آن به‌عنوان نقطه شروعی برای ساخت یک رصدخانه فضایی علمی استفاده کند.

اما این به معنای آن نیست که NASA یک ماهواره جاسوسی را برداشته و مستقیماً به تلسکوپ تبدیل کرده است.

آینه باید تغییرات قابل‌توجهی می‌کرد تا برای اهداف علمی Roman مناسب شود. شکل و سطح آن اصلاح شد و پوشش نقره‌ای مخصوصی روی آن قرار گرفت که برای بازتاب نور فروسرخ مناسب است.

آینه نهایی Roman همان قطر آینه Hubble را دارد، اما وزن آن تنها حدود ۱۸۶ کیلوگرم است؛ کمتر از یک‌چهارم وزن آینه Hubble. سطح آن نیز با دقتی فوق‌العاده بالا صیقل داده شده است.

این یکی از جالب‌ترین نمونه‌های تبدیل فناوری توسعه‌یافته برای کاربردهای امنیتی به یک ابزار علمی برای مطالعه جهان است.

Roman چگونه به مقصد خود می‌رسد؟

پس از پرتاب، Roman مستقیماً وارد مدار زمین نمی‌شود تا مانند یک ماهواره معمولی به دور زمین بچرخد.

مقصد آن نقطه لاگرانژ دوم سامانه خورشید–زمین یا Sun-Earth L2 است.

این نقطه حدود ۱.۵ میلیون کیلومتر از زمین و در سمت مخالف خورشید قرار دارد.

در L2، ترکیب گرانش خورشید و زمین و حرکت مداری فضاپیما شرایطی ایجاد می‌کند که امکان قرار گرفتن رصدخانه در یک مدار نسبتاً پایدار را فراهم می‌کند و نیاز آن به مصرف سوخت را کاهش می‌دهد.

James Webb نیز در همین ناحیه فعالیت می‌کند.

اما Roman و Webb قرار نیست یکدیگر را تکرار کنند.

آنها مکمل یکدیگرند.

Webb می‌تواند با آینه بزرگ‌تر خود به اعماق کیهان نگاه کند و جزئیات بسیار ظریفی را از اجرام کم‌نور ثبت کند؛ Roman در عوض مناطق بسیار وسیع‌تری را در مدت کوتاه بررسی خواهد کرد.

این ترکیب می‌تواند فوق‌العاده قدرتمند باشد.

چرا L2 برای Roman اهمیت دارد؟

موقعیت Roman فقط به دلیل مدار مناسب انتخاب نشده است.

این رصدخانه برای اندازه‌گیری‌های بسیار حساس به پایداری حرارتی نیاز دارد.

قرار گرفتن در فاصله زیاد از زمین و در هندسه خاص L2، به طراحی حرارتی Roman کمک می‌کند تا محیط مناسبی برای ابزارهای حساس آن ایجاد شود.

NASA می‌گوید پایداری حرارتی این موقعیت می‌تواند در بخش قابل‌توجهی از داده‌های Roman، بهبود حدود ۱۰ برابری نسبت به Hubble ایجاد کند.

این مسئله برای رصدهای دقیق کیهان‌شناسی اهمیت بسیار زیادی دارد؛ زیرا بسیاری از اندازه‌گیری‌هایی که Roman انجام خواهد داد، به تشخیص تغییرات بسیار کوچک در نور و شکل اجرام وابسته هستند.

Roman یک «ماشین تولید داده» خواهد بود

شاید یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های Roman با تلسکوپ‌های نسل‌های قبلی، حجم داده‌ای باشد که تولید خواهد کرد.

NASA پیش‌بینی می‌کند Roman در طول مأموریت خود حجم عظیمی از داده‌های تصویری و طیف‌سنجی تولید کند. طراحی آن به‌گونه‌ای است که داده‌ها پس از پردازش در اختیار جامعه علمی قرار بگیرند تا گروه‌های مختلف بتوانند همزمان روی آنها کار کنند.

این مسئله یک تحول مهم در شیوه انجام نجوم است.

در بسیاری از مأموریت‌های سنتی، یک گروه محدود از دانشمندان برای مدت مشخصی به داده‌های تلسکوپ دسترسی دارند.

اما مأموریت‌هایی مانند Roman می‌توانند به سمت مدل داده‌های عمومی و کشف جمعی حرکت کنند.

یعنی شاید مهم‌ترین کشف Roman الزاماً توسط تیم اصلی مأموریت انجام نشود.

ممکن است یک پژوهشگر در کشوری دیگر، چند سال پس از انتشار داده‌ها، الگویی را پیدا کند که هیچ‌کس در زمان طراحی مأموریت انتظارش را نداشته است.

Roman فقط برای یک سؤال ساخته نشده است

یکی از ویژگی‌های جذاب این مأموریت این است که حتی اگر همه اهداف اصلی آن را کنار بگذاریم، حجم عظیم داده‌ای که تولید می‌کند فرصت‌های علمی بسیار دیگری ایجاد خواهد کرد.

Roman می‌تواند برای مطالعه:

کهکشان‌ها، ستاره‌ها، سیاه‌چاله‌ها، ابرنواخترها، سیارات فراخورشیدی، اجرام منظومه شمسی، ستاره‌های متغیر، رویدادهای گذرا و ساختار بزرگ‌مقیاس جهان

به کار گرفته شود.

NASA حتی تأکید کرده است که گستردگی پیمایش‌های Roman فرصت‌های تقریباً نامحدودی برای پروژه‌های جانبی اخترفیزیکی ایجاد خواهد کرد.

این همان ویژگی‌ای است که باعث می‌شود مأموریت‌هایی مانند Roman ارزش خود را فقط از یک سؤال علمی مشخص نگیرند.

آنها زیرساخت تولید دانش هستند.

مأموریتی ۴.۳ میلیارد دلاری

Roman یکی از پروژه‌های بزرگ و پرهزینه NASA است.

بر اساس گزارش اخیر Government Accountability Office، هزینه چرخه عمر پروژه حدود ۴.۳۱۶ میلیارد دلار برآورد شده است. این پروژه در ابتدا با برنامه زمانی متفاوتی مواجه بود، اما NASA توانست آن را جلو بیندازد و سرانجام در اوت ۲۰۲۶ به مرحله پرتاب برساند.

این هزینه ممکن است در نگاه اول بسیار زیاد به نظر برسد.

اما باید توجه کرد که Roman فقط یک تلسکوپ نیست.

ما درباره یک رصدخانه فضایی پیچیده، یک آینه ۲.۴ متری، آشکارسازهای فروسرخ، سیستم‌های کنترل حرارتی، سامانه‌های ارتباطی، نرم‌افزارهای پردازش داده، ابزارهای علمی و سال‌ها عملیات فضایی صحبت می‌کنیم.

و مهم‌تر از همه، یک سرمایه‌گذاری چندساله روی زیرساخت علمی نسل بعدی است.

یک مأموریت که حتی ممکن بود هرگز پرتاب نشود

مسیر Roman همیشه هموار نبوده است.

این پروژه طی سال‌های اخیر با چالش‌های بودجه‌ای و فشارهای سیاسی مواجه شد و پیشنهادهایی برای کاهش یا حذف بودجه برخی برنامه‌های علمی NASA مطرح شد.

با این حال، حمایت کنگره و ادامه تأمین بودجه باعث شد Roman مسیر توسعه خود را ادامه دهد و سرانجام به پرتاب برسد.

این موضوع اهمیت پرتاب ۳۰ اوت را بیشتر می‌کند.

Roman فقط نتیجه یک پروژه مهندسی طولانی نیست؛ نتیجه چند دهه برنامه‌ریزی علمی و مقاومت یک پروژه بزرگ در برابر تغییرات بودجه‌ای و سیاسی است.

Falcon Heavy هم در این مأموریت نقش مهمی دارد

Roman توسط Falcon Heavy شرکت SpaceX به فضا فرستاده شد؛ موشکی که از سه هسته تقویت‌شده خانواده Falcon تشکیل شده و در زمان پرتاب با ۲۷ موتور Merlin نیروی رانشی بیش از پنج میلیون پوند تولید می‌کند.

در جریان این مأموریت، دو بوستر جانبی Falcon Heavy پس از انجام وظیفه به زمین بازگشتند و فرود آمدند، در حالی که هسته مرکزی برای مأموریت مصرف شد.

این همکاری میان یک سازمان فضایی دولتی و یک شرکت فضایی خصوصی نیز بخشی از تصویر بزرگ‌تر صنعت فضایی امروز است.

NASA همچنان مأموریت‌های علمی عظیم را تعریف و مدیریت می‌کند، اما شرکت‌هایی مانند SpaceX بخش قابل‌توجهی از خدمات پرتاب را با فناوری‌های قابل استفاده مجدد ارائه می‌دهند.

Roman در واقع نمونه‌ای از همین اکوسیستم فضایی جدید است.

سه ماه آینده برای Roman بسیار حیاتی است

پرتاب موفقیت‌آمیز به این معنا نیست که مأموریت علمی Roman از امروز آغاز شده است.

رصدخانه اکنون وارد مرحله‌ای حساس شده است.

در ماه‌های آینده، سامانه‌های مختلف باید فعال شوند، اجزای موردنیاز مستقر شوند، ارتباطات و کنترل‌ها بررسی شوند و ابزارهای علمی کالیبره شوند.

Roman باید حدود سه ماه در مسیر رسیدن به L2 باشد و پس از آن نیز فرایند راه‌اندازی و آماده‌سازی علمی ادامه خواهد داشت.

این مرحله به همان اندازه پرتاب اهمیت دارد.

در مأموریت‌های فضایی پیچیده، یک پرتاب موفق تنها پایان مرحله اول است.

مرحله واقعی، زمانی آغاز می‌شود که فضاپیما در محیط سخت فضا بتواند تمام سامانه‌های خود را با دقت لازم فعال کند.

اولین تصاویر Roman احتمالاً شبیه Hubble نخواهند بود

این نکته نیز برای مخاطب عمومی جالب است.

وقتی نخستین تصاویر Roman منتشر شوند، احتمالاً بسیاری از مردم آنها را با تصاویر معروف Hubble یا Webb مقایسه خواهند کرد.

اما نباید انتظار داشت Roman صرفاً «Hubble با کیفیت بالاتر» باشد.

هدف اصلی آن تصویربرداری از میدان‌های بسیار وسیع است.

هر تصویر Roman اطلاعات بسیار بیشتری درباره تعداد بسیار زیادی از اجرام خواهد داشت. بنابراین ارزش تصاویر آن فقط در زیبایی بصری نیست؛ بلکه در حجم اطلاعات علمی پنهان در آنها است.

یک تصویر می‌تواند شامل هزاران یا میلیون‌ها ستاره و کهکشان باشد که هرکدام یک نقطه داده برای مطالعه ساختار و تاریخ جهان هستند.

شاید بزرگ‌ترین کشف Roman چیزی باشد که امروز نمی‌دانیم

این جمله شاید بهترین راه برای توضیح اهمیت واقعی چنین مأموریتی باشد.

اگر مأموریت Roman فقط برای پاسخ دادن به سؤال‌هایی ساخته شده بود که از قبل پاسخشان را می‌دانستیم، ارزش آن بسیار کمتر می‌شد.

اما تاریخ نجوم نشان داده است که تلسکوپ‌های جدید اغلب چیزهایی را پیدا می‌کنند که اصلاً در فهرست پرسش‌های اولیه دانشمندان وجود نداشته‌اند.

Hubble نمونه‌ای کلاسیک است.

James Webb نیز در سال‌های اخیر بارها اجرامی را در دوره‌های بسیار ابتدایی جهان نشان داده که مدل‌های قبلی را به چالش کشیده‌اند.

Roman نیز به دلیل میدان دید عظیم و سرعت بالای پیمایش خود، می‌تواند تعداد بسیار زیادی پدیده نادر را پیدا کند.

یک ابرنواختر غیرمعمول.

یک سیاره سرگردان.

یک سیاه‌چاله عجیب.

یک کهکشان غیرمنتظره.

یک الگوی ناشناخته در توزیع ماده.

یا حتی چیزی که نشان دهد مدل فعلی ما از انبساط جهان ناقص است.

این احتمال، شاید هیجان‌انگیزترین بخش مأموریت باشد.

آیا Roman می‌تواند پاسخ دهد که در جهان تنها هستیم؟

به‌طور مستقیم، نه.

Roman یک تلسکوپ اختصاصی برای جست‌وجوی حیات فرازمینی نیست.

اما می‌تواند تعداد بسیار زیادی سیاره را شناسایی کند و به ما کمک کند بفهمیم سیستم‌های سیاره‌ای در کهکشان ما چقدر متنوع هستند.

این اطلاعات برای مأموریت‌های آینده بسیار ارزشمند خواهد بود.

اگر Roman نشان دهد که سیارات سنگی، سیارات سرد، سیارات دور از ستاره و حتی سیارات سرگردان بسیار بیشتر از چیزی هستند که تصور می‌کردیم، جامعه علمی می‌تواند مأموریت‌های آینده را برای مطالعه دقیق‌تر این دنیاها هدف‌گذاری کند.

به همین دلیل، Roman شاید خودش پاسخ نهایی سؤال «آیا حیات وجود دارد؟» را ندهد؛ اما می‌تواند فهرست مکان‌هایی را که باید برای یافتن پاسخ به آنها نگاه کنیم، به‌طور چشمگیری گسترش دهد.

Roman در کنار Webb؛ یکی از قدرتمندترین ترکیب‌های رصدی تاریخ

تصور کنید Roman یک منطقه بسیار بزرگ از آسمان را بررسی کند و یک جرم یا رویداد جالب را پیدا کند.

در مرحله بعد، Webb می‌تواند به سراغ همان هدف برود و با توانایی خود در تصویربرداری عمیق و طیف‌سنجی فروسرخ، آن را با جزئیات بسیار بیشتری مطالعه کند.

این همکاری می‌تواند یکی از قدرتمندترین جنبه‌های نسل جدید نجوم باشد.

Roman برای کشف و نقشه‌برداری عالی است.

Webb برای بررسی عمیق و جزئیات.

و در آینده، تلسکوپ‌های زمینی بزرگ نیز می‌توانند اطلاعات بیشتری اضافه کنند.

به این ترتیب، ما به جای یک «تلسکوپ برتر»، با یک شبکه جهانی و فضایی از ابزارهای مکمل روبه‌رو خواهیم بود.

یک قدم بزرگ به سوی نقشه سه‌بعدی جهان

شاید بتوان مهم‌ترین مأموریت Roman را در یک جمله خلاصه کرد:

Roman قرار است جهان را نه فقط همان‌طور که اکنون می‌بینیم، بلکه به‌عنوان یک ساختار در حال تحول در طول زمان بررسی کند.

نور هر کهکشانی که Roman دریافت می‌کند، اطلاعاتی از گذشته آن به همراه دارد.

هرچه کهکشان دورتر باشد، ما آن را در زمان قدیمی‌تری می‌بینیم.

Roman با ترکیب اندازه‌گیری فاصله، شکل، رنگ، حرکت و توزیع میلیون‌ها و میلیاردها جرم می‌تواند به دانشمندان کمک کند تصویری بسیار جامع‌تر از رشد ساختار کیهان بسازند.

این نقشه می‌تواند برای پاسخ دادن به پرسش‌هایی درباره ماده تاریک، انرژی تاریک، گرانش و سرنوشت نهایی جهان حیاتی باشد.

یک «ماشین کشف» برای عصر بعدی نجوم

تلسکوپ فضایی Nancy Grace Roman امروز هنوز هیچ تصویر علمی منتشر نکرده است.

هنوز به L2 نرسیده.

هنوز ابزارهایش را به‌طور کامل فعال نکرده.

و هنوز اولین پیمایش علمی خود را آغاز نکرده است.

اما همین حالا نیز می‌توان گفت که یکی از مهم‌ترین فصل‌های جدید اخترشناسی آغاز شده است.

Roman با یک آینه ۲.۴ متری، دوربین فروسرخ ۳۰۰ مگاپیکسلی، میدان دید حداقل ۱۰۰ برابر Hubble، سرعت پیمایش تا ۱۰۰۰ برابر Hubble و مجموعه‌ای از برنامه‌های علمی که از ماده تاریک و انرژی تاریک تا سیارات فراخورشیدی و سیاه‌چاله‌ها را دربرمی‌گیرد، برای یک هدف ساده ساخته نشده است.

هدف آن، تغییر مقیاس مشاهده جهان است.

و این شاید بهترین راه برای فهمیدن اهمیت پرتاب ۳۰ اوت ۲۰۲۶ باشد.

Hubble به ما یاد داد که جهان بسیار شگفت‌انگیزتر از چیزی است که تصور می‌کردیم.

James Webb به ما اجازه داد عمیق‌تر به گذشته نگاه کنیم.

حالا Roman قرار است خیلی وسیع‌تر نگاه کند.

ممکن است در این مسیر هزاران سیاره جدید پیدا کند.

ممکن است میلیاردها کهکشان را در نقشه‌ای عظیم ثبت کند.

ممکن است درک ما از ماده تاریک و انرژی تاریک را متحول کند.

ممکن است نظریه‌های فعلی درباره گرانش را با آزمایش‌های بی‌سابقه‌ای روبه‌رو کند.

و حتی ممکن است چیزی پیدا کند که امروز هیچ‌کس انتظارش را ندارد.

در نهایت، ارزش واقعی Roman را شاید نه بتوان در تعداد پیکسل‌های دوربین آن سنجید و نه در میلیاردها دلار هزینه ساخت آن.

ارزش واقعی این مأموریت در سؤال‌هایی است که هنوز پاسخشان را نمی‌دانیم.

و حالا، پس از سال‌ها توسعه و انتظار، یک رصدخانه ۴.۳ میلیارد دلاری در مسیر رسیدن به یکی از مهم‌ترین نقاط فضا قرار گرفته است تا برای نخستین بار جهان را با چنین میدان دید گسترده‌ای بررسی کند.

شاید مهم‌ترین کشف Roman هنوز نامی نداشته باشد؛ چون هنوز نمی‌دانیم قرار است چه چیزی را پیدا کند.

جمع‌بندی : 

پرتاب موفقیت‌آمیز تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن فصل نوینی را در مأموریت‌های کیهان‌شناسی و نجوم فروسرخ آغاز کرده است. این رصدخانه با توانایی بی‌نظیر اسکن سریع آسمان و تهیه نقشه‌های سه‌بعدی کیهانی، به یکی از مهم‌ترین ابزارهای بشریت برای پاسخ به پرسش‌های بنیادی درباره فیزیک جهان و جهان‌های بیگانه تبدیل خواهد شد. در نهایت، داده‌های آزاد این مأموریت مسیر جدیدی را برای تحقیقات اخترفیزیکی در سراسر جهان هموار می‌سازد.

———————————————————————————

• نکات کلیدی:

• پرتاب موفقیت‌آمیز تلسکوپ فضایی Roman با موشک فالکون هوی اسپیس‌ایکس در ۳۰ اوت ۲۰۲۶ به مقصد نقطه L2.

• برخورداری از آینه ۲.۴ متری و ابزار WFI با دوربین ۳۰۰ مگاپیکسلی و میدان دید ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از تلسکوپ هابل.

• سرعت پیمایش تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر از هابل برای اسکن بخش‌های عظیم آسمان.

• نقشه‌برداری از نور بیش از یک میلیارد کهکشان جهت بررسی توزیع ماده تاریک و شتاب انبساط کیهان (انرژی تاریک).

• پیش‌بینی کشف بیش از ۲۵۰۰ سیاره فراخورشیدی جدید و سیارات سرگردان به روش همگرایی گرانشی ضعیف و میکرولنزینگ.

• تست فناوری‌های تصویربرداری مستقیم از سیارات با استفاده از ابزار Coronagraph ساخت JPL.

• استفاده از آینه اهداشده از سوی سازمان NRO با بازطراحی و کاهش وزن به ۱۸۶ کیلوگرم.

• نکات تکمیلی:

• بازگشت دو بوستر جانبی موشک فالکون هوی به زمین در حین پرتاب، نشان‌دهنده ارتقای اکوسیستم فضایی تجاری و دولتی است.

• قرارگیری در نقطه لاگرانژی L2 پایداری حرارتی ۱۰ برابری نسبت به هابل برای کاهش نویز داده‌ها ایجاد می‌کند.

• مدل اشتراک‌گذاری آزاد داده‌های Roman سبک جدیدی از نجوم مبتنی بر مشارکت علمی همگانی و آزاد را رقم خواهد زد.

• نتیجه گیری:

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن گامی درخشان در جهت تغییر مقیاس رصد کیهان است. Roman با ترکیب میدان دید بسیار وسیع و سرعت بالای نقشه‌برداری، مکمل قدرت تفکیک دقیق هابل و دید عمیق فروسرخ جیمز وب خواهد بود. این ماشین کشف نه تنها می‌تواند پرده از رازهای ماده و انرژی تاریک بردارد، بلکه نقشه سه‌بعدی بی‌نظیری از ساختار جهان و سیارات بیگانه در اختیار بشر قرار می‌دهد.

• پرسش‌های تحقیقاتی بیشتر:

• اگر داده‌های حاصل از پیمایش کیهانی Roman مغایرتی با پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام اینشتین نشان دهند، چه مدل‌های جدیدی در فیزیک نظری باید جایگزین شوند؟

• چالش‌های فنی و الگوریتمی پردازش، ذخیره‌سازی و تحلیل حجم بی‌سابقه‌ی داده‌های بیگ‌دیتا (Big Data) تولیدشده توسط Roman برای جامعه علمی چیست؟

• چگونه هم‌افزایی رصدهای وسیع Roman با رصدهای عمیق جیمز وب و تلسکوپ‌های غول‌پیکر زمینی (مانند تلسکوپ ۳۰ متری و رصدخانه روبین) سرعت کشف سیارات قابل سکونت را افزایش خواهد داد؟

• آیا استفاده از فناوری‌های فضایی دو منظوره (نظامی-علمی) مانند آینه NRO می‌تواند الگویی پایدار برای کاهش هزینه‌های هنگفت مأموریت‌های اکتشافی آینده فضایی باشد؟

• سخن پایانی نویسنده :

وقتی خبر پرتاب موفقیت‌آمیز تلسکوپ Roman را مرور می‌کردم، بیش از هر چیز به جامعه پرشور نجوم آماتوری و دانش‌پژوهان فیزیک در ایران فکر کردم. ایران همواره مهد ستاره‌شناسی و ریاضیات بوده و نگاه به آسمان در فرهنگ ما ریشه‌ای دیرینه دارد. امروزه که دسترسی آزاد به داده‌های علمی رصدخانه‌هایی مانند Roman فراهم می‌شود، این فرصت طلایی برای دانشجویان و پژوهشگران ایرانی وجود دارد که بدون نیاز به تجهیزات گران‌قیمت سخت‌افزاری و تنها با تکیه بر دانش تحلیل داده و هوش مصنوعی، در کشف سیارات جدید یا رمزگشایی از ماده تاریک با کل دنیا رقابت کنند. آینده نجوم دیگر تنها در تصاحب تلسکوپ نیست، بلکه در تحلیل هوشمندانه داده‌هایی است که از عمق کیهان به زمین می‌رسند.

منبع : NASA — اعلام رسمی پرتاب Roman 

منبع : NASA Science — صفحه رسمی مأموریت Roman 

منبع : NASA — معرفی Roman و مأموریت آن

منبع : NASA — چرا Roman اهمیت دارد؟

منبع : NASA JPL — گزارش پرتاب Roman 

منبع : Reuters — گزارش پرتاب Roman و اهداف علمی آن 

منبع : AP — جزئیات مأموریت و قابلیت‌های Roman 

منبع : Space.com — جزئیات پرتاب و مسیر Roman

در مجله سایبرلایف بخوانید