برنامه آرتمیس ناسا با حمل تجهیزات علمی پیشرفته به ماه، امکان انجام رصدهای نجومی را فراهم میکند که از زمین یا مدار نزدیک آن ممکن نیست.
ناسا با پرتاب موفق مأموریت آرتمیس II در ابتدای آوریل ۲۰۲۶، گام مهمی در بازگشت انسان به ماه برداشته است. این مأموریت سرنشیندار، تنها نوک نیزه برنامه گستردهتر آرتمیس است که شامل مأموریتهای سرنشیندار و رباتیک آینده میشود. در این میان، اخترشناسان سه پروژه کلیدی را طراحی کردهاند: تلسکوپ رادیویی LuSEE-Night برای کاوش «عصر تاریک کیهانی»، آنتن تداخلسنج لیزری LILA برای تشخیص امواج گرانشی در باند میانی، و تصویرگر ستارهای AeSI برای رصد پرجزئیات ستارگان در نور فرابنفش. این پروژهها از سکوی آرام و بدون جو ماه بهره میبرند تا محدودیتهای رصد از زمین را دور بزنند.
اهمیت این توسعه
به نوشته ساینتفیک آمریکن پس از دههها برنامهریزی، بازگشت به ماه نه تنها برای درک خود قمر زمین، بلکه برای پاسخ به پرسشهای بنیادین کیهانشناسی فرصت بینظیری ایجاد کرده است. در حالی که بودجه علم پایه در برخی حوزهها محدود میشود، ماه به عنوان بستری نسبتاً پایدار از نظر مالی و فنی ظاهر شده است. این پروژهها میتوانند دادههایی فراهم کنند که تکمیلکننده مشاهدات تلسکوپهایی مانند هابل و جیمز وب است و پنجرهای به دورانهایی از تاریخ کیهان باز کند که تاکنون عملاً ناشناخته ماندهاند. چنین پیشرفتهایی یادآور همکاری موفق برنامه فضایی سرنشیندار و علم در گذشته، مانند تعمیر تلسکوپ هابل توسط شاتل فضایی، هستند.
پیشزمینه
پس از پرتاب چهار فضانورد در مأموریت آرتمیس II، برنامه آرتمیس ناسا به سرعت در حال گسترش است. این مأموریت که فضاپیمای اوریون را به دور ماه گردش داد، تنها آغاز راهی طولانی است که مأموریتهای بعدی سرنشیندار و رباتیک را شامل میشود. در میان این سفرها، تجهیزات علمی پیشرفته نیز حمل خواهند شد که میتوانند تحقیقات انقلابی انجام دهند.
یکی از این پروژهها، تلسکوپ رادیویی روی سمت دور ماه است. آنژه سلوسار، فیزیکدان آزمایشگاه ملی بروکهیون، سالها پیش رویای قرار دادن تلسکوپ رادیویی روی سمت دور ماه را داشت، اما به دلیل هزینه بالا و کمبود علاقه، آن را کنار گذاشت. با این حال، در دوره اول دولت ترامپ، ایمیلی از مدیر برنامه وزارت انرژی دریافت کرد که پرسید آیا هنوز به این ایده علاقهمند است. سلوسار بلافاصله پذیرفت و حالا رهبری مشارکت وزارت انرژی در پروژه LuSEE-Night را بر عهده دارد.
دلیل این هیجان علمی، محدودیتهای اساسی رصد رادیویی از زمین است. لایه یونکره زمین که از یونیزاسیون مولکولهای هوا توسط پرتوهای فرابنفش خورشید ایجاد میشود، بسیاری از امواج رادیویی کیهانی را بازتاب میدهد و مانع رسیدن آنها به سطح زمین میشود. حتی تلسکوپهای فضایی نیز از نویز ارتباطات زمینی در امان نیستند. اما سمت دور ماه، به دلیل همچرخشی با زمین، همیشه از سیگنالهای رادیویی زمینی پنهان است و ماه خود مانند سپری عمل میکند. این مکان یکی از آرامترین نقاط منظومه شمسی برای رصد فرکانسهای رادیویی خاص محسوب میشود.
این فرکانسها پنجرهای به عصر مرموز «عصر تاریک کیهانی» باز میکنند. قدیمیترین تصویر ما از کیهان، تابش زمینه کیهانی (CMB) است که حدود ۳۸۰ هزار سال پس از بیگبنگ ثبت شده، زمانی که پلاسمای داغ کیهان خنک شد و اتمهای هیدروژن تشکیل دادند. اما برای صدها میلیون سال پس از آن، دادهای نداریم، زیرا هیدروژن خنثی سرد، نور را جذب میکرد. تنها سیگنال ضعیف، انتشار رادیویی با طول موج ۲۱ سانتیمتر از اتمهای هیدروژن بود. تلاشهای زمینی برای تشخیص این سیگنال ناقص بودهاند. LuSEE-Night، که قرار است دسامبر ۲۰۲۶ با لندر Blue Ghost شرکت Firefly در چارچوب برنامه CLPS ناسا به سمت دور ماه پرتاب شود، گام نخست برای ساخت رصدخانه رادیویی بزرگتر است. این مأموریت Pathfinder محسوب میشود تا viability رصد رادیویی در شب سرد ۱۴ روزه قمری را اثبات کند.
در حوزه دیگری، اخترشناسان امواج گرانشی به ماه چشم دوختهاند. یازده سال پیش، رصدخانه LIGO برای اولین بار امواج گرانشی ناشی از ادغام سیاهچالهها را تشخیص داد. مأموریت LISA آژانس فضایی اروپا قرار است امواج با طولموج بسیار بلندتر را ثبت کند. اما برای پر کردن شکاف باند میانی، پروژه LILA پیشنهاد شده است. کاران جانی، اخترفیزیکدان دانشگاه وندربیلت و پژوهشگر اصلی این پروژه، تأکید میکند که ماه به دلیل فعالیت زمین شناختی بسیار کم، سکوی آرامی برای چنین تداخلسنجی است.
LILA از آینههایی روی مهنوردها تشکیل میشود که با لندر یک مثلث پنج کیلومتری میسازند. لیزر از لندر به مهنورد تابیده میشود تا تغییرات میکروسکوپی فاصله اندازهگیری شود. این سیستم امواج گرانشی ناشی از ادغام کوتولههای سفید، یا binaries ستاره نوترونی و سیاهچاله در مراحل اولیه را ثبت میکند و حتی میتواند هشدار زودهنگام برای LIGO ارسال کند. جانی میگوید بدون برنامه بازگشت آمریکا به ماه، فکر LILA هم ممکن نبود.
سومین پروژه، تصویرگر ستارهای Artemis-Enabled Stellar Imager یا AeSI است که توسط کنت کارپنتر از مرکز گادرد ناسا رهبری میشود. تلسکوپهای معمولی مانند هابل یا جیمز وب از آینه منحنی برای تمرکز نور استفاده میکنند. اما تداخلسنجی نوری، با پخش آینهها در فاصله زیاد و ترکیب سیگنالها، قدرت جمعآوری نور را به شدت افزایش میدهد. AeSI شامل ۱۵ تا ۳۰ آینه روی roverها است که میتوانند پیکربندی خود را تغییر دهند. این سیستم ستارگان کهکشان راه شیری را در نور فرابنفش رصد میکند که لایه اوزون زمین آن را مسدود میکند. دادههای دقیق از فعالیت ستارگان میتواند به بهبود مدلهای پیشبینی شرارههای خورشیدی کمک کند. کارپنتر با اشاره به تجربه تعمیر هابل توسط شاتل فضایی در مأموریت STS-61 سال ۱۹۹۳، میگوید حضور انسان روی ماه برای نگهداری و عیبیابی چنین ابزاری حیاتی خواهد بود.
این پروژهها نشان میدهند چگونه برنامه آرتمیس، که ابتدا برای اکتشاف ماه طراحی شده، به بستری برای علم کیهانی تبدیل شده است. از کاوش ریشههای ماه گرفته تا منابع احتمالی آن، اما حالا اخترشناسان نیز از این فرصت بهره میبرند.
محدودیتها و عدم قطعیت
هر سه پروژه هنوز در مراحل اولیه هستند. LuSEE-Night باید چالش بقا در شب سرد قمری را پشت سر بگذارد، جایی که تعداد کمی از آزمایشها تاکنون موفق بودهاند. LILA و AeSI نیز وابسته به مأموریتهای CLPS و همکاری آینده با آرتمیس هستند و هنوز تأیید نهایی برای اجرا نگرفتهاند. سلوسار، جانی و کارپنتر بر این نکته تأکید دارند که این ایدهها بدون بازگشت به ماه ممکن نبودند، اما موفقیت فنی آنها به عوامل متعددی از جمله عملکرد لندرهای خصوصی و شرایط محیطی ماه بستگی دارد. همچنین، تفسیر سیگنالهای ضعیف ۲۱ سانتیمتری یا امواج گرانشی میانی همچنان با عدم قطعیتهای نظری همراه است.
قدم بعدی
LuSEE-Night در دسامبر ۲۰۲۶ پرتاب خواهد شد و نتایج اولیه آن میتواند راه را برای رصدخانههای بزرگتر رادیویی روی سمت دور ماه هموار کند. تیم LILA امیدوار است با پیشرفت برنامه آرتمیس، فازهای بعدی با حضور انسان محقق شود. AeSI نیز میتواند از نگهداری فضانوردان آرتمیس بهره ببرد که تا سال ۲۰۲۸ و دهه ۲۰۳۰ روی ماه فرود خواهند آمد. در بلندمدت، این پروژهها میتوانند دادههای جدیدی از عصر تاریک کیهانی، طیف کامل امواج گرانشی و فعالیت ستارگان فراهم کنند و درک ما از تکامل کیهان را غنی سازند. همکاری بین ناسا، وزارت انرژی و بخش خصوصی، الگویی برای علم فضایی آینده خواهد بود که تاریخ آن را با مأموریتهای آپولو مقایسه میکند، اما این بار با تمرکز بیشتر بر علم پایه. البته به شرطی که سیاستهای حاکم بر برنامه فضایی به جای تمرکز بر توسعه علم به سوی نظامی سازی فضا حرکت نکند.
