شنبه و یکشنبه، در آخرین روز سال ۲۰۱۱ و اولین روز سال نوی مسیحی، دو قلوهای کاوشگر گرانی ماه در مدار خود قرار می گیرند تا پژوهش خود در باره ساختار گرانشی و درون ماه را آغاز کنند. پژوهشی که می تواند پرده از اسرار بسیاری بردارد.

دهم سپتامبر سال ۲۰۱۱ دو کاوشگر کوچک به نام های GRAIL-A و GRAIL-B سفر طولانی خود به سوی ماه را سوار بر دماغه یک موشک دلتا ۲ از پایگاه کیپ کندی در فلوریدای آمریکا آغاز کردند. این دو ۳۱ دسامبر و اول ژانویه با انجام مانورهای مستقل و پیچیده به فاصله ۲۴ ساعت از یکدیگر در مدارهای از پیش تعیین شده در اطراف ماه قرار خواهند گرفت تا ماموریتشان را آغازکنند.

مسیری که گریل در راه رسیدن به ماه طی کرد – منبع: NASA/JPL-Caltech

این ماموریت که گریل یا GRAIL (به معنی قدح و جام) نام دارد، نام خود را از کنار هم گذاشتن حروف اول عبارت طولانی تری کسب کرده است. پروژه بازیابی گرانشی و آزمایشگاه داخلی ماه (Gravity Recovery and Interior Laboratory) ماموریت ۴۹۶ میلیون دلاری ناسا است که مطابق برنامه در نهایت در ماه مارس در مداری نهایی خود در ارتفاع بسیار نزدیک به سطح ماه که تنها ۵۴ کیلومتر با سطح این قمر فاصله خواهد داشت، مستقر خواهد شد و بخش اصلی ماموریتش که تهیه نقشه دقیق و بی نظیر گرانشی ماه است را اغاز خواهد کرد. نقشه ای که به دانشمندان این امکان را می دهد تا جستجوی خود برای تعیین ماهیت درونی ماه را دنبال کرده و به نتیجه برسانند.

ماریا زوبر، محقق این پروژه ای موسسه فناوری ماساچوست، MIT درباره این ماموریت می گوید:«این ماموریت به ما کمک خواهد کرد تا کتاب های درسی درباره تحول ماه را دوباره نویسی کنیم.» به گفته او همه سیستم های این فضا پیما ها در طول مسیر به خوبی کار کرده اند و آزمون های نهایی نشان می دهد ابزارهای علمی آن آماده آغاز ماموریت مهم خود هستند.

این فضا پیما سفری طولانی را برای رسیدن به ماه پشت سرگذاشته است. در حالیکه سفر انسان به ماه در پروژه های اپولو تنها ۳ روز به طول می انجامید اما این ماموریت برای رسیدن به هدفش، مسیری طولانی تر و کم انرژی تر را برگزید. این مسیر طولانی که از کناره نقطه لاگرانژی زمین – ماه عبور می کرد، باعث می شد تا فضا پیما ها به طور کامل با محیط فضا سازگار شوند تا هنگام آغاز عملیات داده های علمی از حداکثر اعتبار برخوردار باشند و عدم سازگاری شدن و به نوعی آب بندی فضا پیما در فضا باعث وارد شدن خطا در داده ها نشود. در عین حال سفر در این مسیر طولانی تر نیاز به سوخت کمتری داشت و به همین دلیل این امکان فراهم می شد که بخش عمده ای از سوخت ذخیره شده تنها برای  مانورهای نهایی استفاده شود و  بدین تریب ابعاد فضا پیما به شکل محسوسی کاهش پیدا کرده و این امکان فراهم شد که هر دوی این ماهوراه ها را درون یک پرتابگر قرار دهند و همزمان با هم به فضا بفرستند.

کاهش مدار گریل ها تا رسیدن به مدار نهایی – Credit: NASA TV

اینک این دو فضا پیمای دوقلوی به مقصد نهایی خود نزدیک می شوند و متخصصان اتاق کنترل ماموریت در JPL و کمپانی سازنده این فضا پیما ها در کمپانی لاکهد – مارتین، شب سال نو میلادی را در واحد های کنترل جشن خواهند گرفت. جایی که به نظاره نتایج تله متری های این این دو فضا پیما در هنگام روشن کردن موتورهایشان به فاصله ۲۵ ساعت از یکدیگر برای ورود به مدار خواهند نشست.

GRAIL-A  ،با سرعتی قریب به ۷ هزار کیلومتر بر ساعت از زیر قطب جنوب ماه به آن نزدیک می شود. در ساعت ۴:۲۱ عصر به وقت شرق آمریکا روز شنبه (۵۱ دقیقه بامداد روز یکشنبه به وقت مرکزی ایران) موتورهای آن به مدت ۴۰ دقیقه روشن خواهد شد و سرعت فضا پیما را تا مقدار ۶۸۷ کیلومتر بر ساعت کاهش خواهد داد و بدین ترتیب این ماهواره در مداری بیضی و با تناوب ۱۱٫۵ ساعت به دور ماه قرار خواهد گرفت.

GRAIL-B ، همین روند را روز یک شنبه طی خواهد کرد. ساعت ۵:۰۵ عصر به وقت شرق آمریکا (۱:۳۵ بامداد روز دوشنبه به وقت مرکزی ایران) و موتورهایش برای مدت ۳۹ دقیقه روشن خواهند شد و سرعت آن به حدود ۶۹۰ کیلومتر بر ساعت کاهش پیدا خواهد کرد.

انتظار می رود یک ساعت پس از این عملیات ترمز گیری تاییده رسمی موفقیت این فرآیند از سوی ناسا اعلام شود. آخرین دستورات برای این مرحله ، ابتدای این هفته به سفینه فرستاده شده است و برنامه ریزی مجددی در دستور کار قرار ندارد.

پس از ترمز گیری این هفته که دو سفینه را در مدار ماه قرار خواهد داد مجموعه ای از مانورها در یک ماه آینده مدار این دو ماهواره قمر زمین را به شکل دایره ای در خواهد آورد و یک ماه پس از آن نیز صرف هماهنگ کردن و تنظیم دقیق این دو نسبت به یکدیگر در مدارهای قطبی اشان به دور ماه خواهد شد.

چالش اصلی پیش روی این ماموریت قرار دادن و نگاه داشتن این دو فضا پیما در مدار نهایی خود در نزدیکی سطح ماه است. جایی که باید دو فضا پیما در فاصله دقیق و مشخصی از یکدیگر و در هماهنگی کامل با هم، ماموریت نهایی خود را انجام دهند.

ماموریت اصلی این فضا پیما ها برای یک دوره ۸۲ روزه برنامه ریزی شده است که از روز ۸ مارس آغاز خواهد شد. در طول این مدت GRAIL-B جلوتر از GRAIL-A ماه را در مداری که تنها حدود ۵۴٫۵  کیلومتر با سطح ماه فاصله دارد، دور خواهد زد. فاصله این دو فضا پیما از یکدیگر در طول این مدت بین ۱۰۰ تا ۲۲۵ کیلومتر متغیر خواهد بود و این تغییر به این دلیل است که دانشمندان بتوانند نقشه گرانشی ماه را نسبت به عمق های متفاوتی از ماه به دست آورند.

این دو در طول ماموریتشان به وسیله امواج رادیویی در ارتباط خواهند بود تا بتوانند تغییرات اندکی که در فاصله میان آنها و تحت تاثیر میدان گرانشی ماه به دست می آید را مشاهده و ثبت کنند. این میدان گرانشی به دانشمندان کمک خواهد کرد تا اطلاعات دقیق تری درباره منشا و ترکیبات درونی ماه به دست آورند. ماموریت این فضاپیما به شکل خیلی ساده شبیه به یک اسکن صوتی از درون بدن انسان است با این تفاوت که به جای استفاده از امواج صوتی از امواج گرانشی ماه استفاده می شود.

این دو فضا پیما در عین حال و در کنار ماموریت اصلی خود در یک برنامه آموزشی نیز مشارکت می کنند. هر یک از این دو دوربینی را با خود حمل می کنند که تصاویری از سطح ماه را برای برنامه آموزشی MoonKAD تهیه خواهند کرد. این برنامه آموزشی از سوی سالی راید، نخستین زن فضا نورد آمریکایی، رهبری می شود و در آن دانش آموزان مناطقی از ماه را مشخص خواهند کرد که دوربین های این فضا پیما ها از آن نواحی تصویر تهیه خواهند کرد. انتظار می رود نخستین تصاویر یک هفته پس از آغاز ماموریت علمی این فضاپیما ها به زمین ارسال شود.

نمایی گرافیکی از مراحل ماموریت – NASA/AFP

ماموریت اصلی در ماه ژوئن به پایان خواهد رسید. مهندسان این طرح این ماموریت را به گونه ای برنامه ریزی کرده اند که در فاصله دو ماه گرفتگی کلی به نتیجه برسد و احتمال می دهند در هنگام رخ دادن ماه گرفتگی کلی در روز چهارم ژوئن سال ۲۰۱۲ به دلیل کاهش انرژی دریافتی از خورشید، باتری های خورشیدی این دو ماهواره نیروی خود را – که برای حفظ آنها در مدار ضروری است –  از دست داده و در نتیجه از مدار خود خارج و به سطح ماه سقوط کنند. اما مدیران این طرح به ناسا پیشنهاد داده اند در صورتیکه این ماموریت از این ماه گرفتگی جان سالم به در برد و باتری ها و صفحات خورشیدی آن عملکرد بهتری را از خود نشان دادند، ماموریت آن را برای یک دوره یک ساله دیگر تمدید کنند تا بتوانند یک بار دیگر به نقشه برداری گرانشی از ماه بپردازند اما این بار این کار را از مداری بسیار نزدیک تری به سطح ماه که تنها ۲۴ کیلومتر با سطح قمر زمین فاصله دارد، انجام دهند.

اگرچه این ماموریت کمک می کند تا دانشمندان اطلاعات دقیق تری از پیشینه و تحول قمر زمین به دست آورند اما درحالتی کلی تر این اطلاعات آنها را در درک بهتری از شکل گیری و تحول اجرام سنگی و سیارات زنگی در سامانه های خورشیدی نیز، کمک خواهد کرد.

از آغاز عصر فضا ۱۰۹ ماموریت فضایی به مقصد ماه اعزام شده اند که از جمله آنها می توان به سفرهای انسان در پروژه آپولو به ماه اشاره کرد اما همه این موارد تا کنون نتوانسته است دید کاملی از این قمر شگفت انگیز زمین در اختیار ما قرار دهد.درباره ماه ، منشا پیدایش آن، تحول و آینده آن سوال های بسیاری وجود دارد که باید در سال های آینده به آن پاسخ داد.

ماه یکی از مهمترین قمرهای منظومه شمسی به شمار می رود. اگر به منظومه شمسی نگاه کنید می بینید که غیر از زمین دیگر سیارات داخلی و سنگی منظومه فاقد قمر هستند. (دو قمر فوبوس و دیموس مریخ، در واقع خرده سنگ هایی متعلق به کمربند سیارک ها بوده اند که بعدا به دام گرانش مریخ افتاده اند) با وجود این نه تنها ماه یکی از بزرگترین اقمار منظومه شمسی است که اگر نسبت جرم قمر به جرم سیاره را در نظر بگیرید، ماه به طور چشمگیری در راس این فهرست قرار می گیرد. (دیگر اقمار غول منظومه شمسی در اطراف سیارات گازی غول پیکری مانند مشتری و زحل قرار دارند). این نسبت به گونه ای است که ماه و زمین برروی هم تاثیرات مستقیمی می گذارند، (نیروهای کشندی ماه و زمین باعث بروز جزر و مد روی زمین و همچنین قفل شدن ماه در مدار خود به دور زمین شده است) و باعث می شود گاه از این منظومه زمین و ماه به سیاره ای دوقلو یاد شود.

 تا کنون ایده های مختلفی در باره نحوه پیدایش قمر زمین در ابتدای شکل گیری منظومه شمسی ارایه شده است. مطابق نظریه ای رایج در ابتدای شکل گیری منظومه شمسی (در حدود ۵٫۴  میلیارد سال قبل) جرم بزرگی در ابعاد مریخ با زمین برخورد کرده و ماه از بقایای این برخورد شکل گرفته است. در عین حال نظریه دیگری نیز وجود دارد. نظریه ای که گزارشی از آن در مجله نیچر منتشر شده است (خبر مربوط به آن را اینجا بخوانید) و بر اساس آن زمین در دوران نوجوانی اش دارای دو قمر بوده که ماه فعلی ما حاصل برخورد این دو قمر است.

اطلاعتی که ماموریت گریل به زمین باز خواهد فرستاد محققان را کمک می کند تا به درک بهتری از پیشینه ماه دست یابند و توضیح بهتری از تاریخچه آن به ما ارایه دهند.

برای اطلاعات بیشتر می توانید به صفحه ویکی این ماموریت مراجعه کرده و یا از صفحه این ماموریت در سایت ناسا بازدید کنید. همچنین خبر کامل اسپیس فلایت ناو را در این باره بخوانید. برای اطلاع در باره طرح آموزشی MoonKAM نیز می توانید به وب سایت این طرح مراجعه کنید.