ماهواره پلانک ساختار جهان را فاش مي کند

دو ماهواره اروپايي «هرشل» و «پلانک» روز پنج شنبه 24 ارديبهشت (14 مي) از پايگاه گوايانا در فرانسه با موشک اروپايي آريان 5 پرتاب شد. پلانک ماهواره اي است که با هدف کشف رازهاي جهان  وقايعي که 300 هزار سال پس از «بيگ بنگ» رخ داده است در جستجوي قديمي ترين پرتو کيهاني خواهد بود.

هرل نيز يک تلسکوپ فضايي فراسرخ است. «مارکو برسانلي» (Marco Bersanelli) استاد دانشگاه فيزيک نجوم دانشگاه مطالعات ميلان و عضو موسسه ملي فيزيک نجوم ايتاليا و يکي از شرکت کنندگان اصلي در ساخت ماهواره پلانک درخصوص اين پروژه مي گويد: اولين تيم هايي که در همکاري اين پروژه شرکت کردند از ايتاليا و فرانسه بودند که اين پروژه را در سال 1992 در حدود 17 سال پيش آغاز کردند.

ايتاليا توجه خود را به ساخت يکي دستگاه برپايه گيرنده هاي راديويي معطوف کرد در حالي که فرانسوي ها استفاده از بولومترها (دستگاه اندازه گيري انرژي حاصل از پرتوهاي الکترومغناطيس) را پيشنهاد کردند و «اسا» هردو پيشنهاد را پذيرفت و به اين ترتيب «پلانک» متولد شد.

اين دستگاه ها براي مطالعه اعماق امواج ميکرو مفيد هستند و در بسامدهاي بالاتر از 100 گيگا هرتز براي سرد کردن بسيار زياد دما از اين بولومترهات و ترمومترها استفاده مي شود. بولومتر و گيرنده راديويي، اولين دستگاه هاي بزرگ اين پروژه بودند. بعدها از اين دو کشور خواسته شد که در دو کنسرسيوم بزرگ بين المللي شرکت کنند که يکي به سرپرستي ايتاليا و ديگري به سرپرستي فرانسه بود. اما در اين کنسرسيوم ها تقريبا تمام کشورهاي اروپايي و حتي آمريکا و کانادا نيز تحت عنوان «پروژه اس» حضور يافتند.

تاکنون ماموريت پلانک بسيار خوب پيش رفته است  پرتاب بسيار مطلوبي انجام شد.

موشک «آريان 5» وظيفه خود را تا آخر انجام داد و در پرواز خود پلانک را همراه با همسفر خود يعني تلسکوپ فضايي فراسرخ «هرشل» حمل کرد. پرواز پلانک دقيقا در مسيري که انتظار مي رفت، انجام شد.

ماهواره پلانک دقيقا دو روز پس از پرتاب اين فرصت را داشت که يک مانور کوچک را براي درستي عملکرد خود انجام دهد ولي اين مانور غيرضروري نشان داده شد چرا که از آغاز موشکي که اين ماهواره را حمل مي کرد، دقيقا در مسير پيش بيني شده قرار گرفت.

در مدت دو هفته پس از پرتاب، اين ماهواره همان طور که پيش بيني مي شد در حال خنک شدن است. اين مسئله بسيار مهم است چون تمامي دستگاه هاي پلانک چه دستگاه هاي راديومتر و چه دستگاه هاي بولومتر در دماي بسيار پايين عمل مي کنند. اين خنک سازي براي ماهواره يک توانايي و يک ويژگي بسيار مهم به شمار مي رود. اينها اتفاقاتي هستند که در اين روزها در حال وقوع اند. اين ماهواره به تدريج در حال خنک شدن است و اولين خنک کننده هايي که دما را به نزديک دماي صفر درجه مي رسانند نيز روشن شده اند.

صفر درجه سانتي گراد، دمايي است که در آن حسگرهاي پلانک فعال مي شوند. به اين ترتيب، پلانک در حال حاضر سفر خود را به سوي مدار نهايي خود و اقع در يک ميليون و نيم کيلومتري از زمين ادامه مي دهد و در اين ميان در حال خنک شدن و آماده سازي خود براي آغاز رصدها است.

دو نوع دستگاه در اين ماهواره وجود دارند که از فن آوري هاي بسيار متفاوتي استفاده مي کنند. يکي از اين دو ، دستگاه بسامد کم (LFI) نام داد که بر پايه تقويت کننده (Amplifier) صداي کم استوار شده است. اين تقويت کننده ها «ترانزيستور متعادل کننده الکترون بالا» (HEMT Amplifier) ناميده مي شوند.

اينها تقويت کننده هايي هستند که سيگنال بسيار ضعيفي را که از عمق جهان دريافت مي کنند تقويت کرده و آن را به سطوح قوي مي رسانند. سپس اين سيگنال ها رايک «ديود حسگر» مي تواند اندازه گيري کند.

به اين ترتيب اين دستگاه از يک فن آوري راديويي برخوردار است که تنها ويژگي آن حساسيت بسيار زياد است.

اين تقويت کننده ها براي رسيدن به حساسيتي که به آن نياز دارند بايد در دماي 20 درجه کلوين (در حدود 253 درجه سانتي گراد زير صفر) سرد شوند تا به روشي دست يابند که امکان تثبيت بسيار ياد اين گيرنده هاي راديويي برنامه ريزي شده را فراهم کند.

غير از حساسيت بالا، ثبات و پايداري يکي از ويژگي هاي بزرگ اين دستگاه است. در حقيقت بسيار مهم است که اين دستگاه ها ثبات و پايداري بالايي داشته باشند. اين دستگاه ها سيگنال هاي جعلي را که مي توانند با سيگنال هاي بسيار ضعيف درآميخته شوند در نظر نمي گيرند. اين سيگنال هاي ضعيف همان هايي هستند که مي خواهيم آنها را در اعماق کيهان اندازه گيري کنيم. اين دستگاه در بسامد بسيار پايين بين 30 تا 70 گيگاهرتز عمل مي کنند.

در اين ماهواره براي بسامدهاي بالاتر (بين 100 تا 850 گيگاهرتز) دستگاه ديگري با عنوان «دستگاه بسامد بالا» (HFI) وجود دارد که کار آن بولومتري (اندازه گيري انرژي ساطع شده از پرتوهاي الکترومغناطيس است. بولومترها ترمومترهاي بسيار حساسي هستند که به افزايش دمايي که از پرتوهاي با شدت کم و زياد برانگيخته شده اند واکنش نشان مي دهند. به منظور دستيابي به اين حساسيت بسيار بالا، اين بولومترها به خنک شدن حتي تا دماي 271 درجه سانتي گراد زير صفر نياز دارند. اين اولين بار است ک در فضا از دستگاهي استفاده مي شود که تا اين حد سرد شده است. به طوري که تاکنون هرگز حتي در لابراتورهاي زميني نيز هيچ دستگاه به اين دماي بسيار پايين نرسيده بود. اين دو دستگاه يعني HFI و HFI طرح کانوني يک تلسکوپ واحد را با يکديگر بهاشتراک مي گذارند و به روشي بسيار فشرده در تلسکوپي که قطري در حدود يک مترونيم دارد در هم ادغام مي شوند. اين چشمي است که تلسکوپ با آن دو در حالي که هم روي خود و هم در مدار خود مي چرخد آسمان را محک زده و به تدريج تمام آسمان را پوشش خواهد داد و نقشه کاملي از اعماق کيهاني را با يک حساسيت بسيار بالا ارائه کند.

به خاطر دقتي که پلانک دارد و مي تواند ويزگي هاي اعماق امواج ميکرو را اندازه گيري کند مي توان انتظار داشت که اطلاعات جديدي از ساختار جهان، انرژي و ماده اي که جهان را تشکيل مي دهند دريافت کرد.

همچنين مي توانيم منتظر باشيم که پلانک اندازه گيري هاي بسيار دقيقي از پارامترهايي انجام دهد که تکامل جهان را تنظيم مي کنند. به اين ترتيب ريتم گسترش و تاريخ گسترش کيهان را درک خواهيم کرد و در پايان مي توانيم لحظه اي را ببينيم که جهان اولين کسر ثانيه هاي وجود خود را در آن گذرانده است.

اين لحظه کيهاني در حدود 10 و يا حتي پنج ثانيه پس از آغاز جهان است. اگر بتوان قطبي سازي اعماق کيهاني به ويژه روش قطبي سازي «B» را ديد، اين مشاهده مي تواند شاخص مستقيمي از اين لحظه آغازين تاريخ جهان به ما ارائه بدهد.

همچنين پلانک در رصد پرتوهاي نزديک به کهکشان ما و يا منابع فراکهکشاني مفيد خواهد بود که بين ما و عمق کيهاني واقع شده اند. از طرف ديگر اين مأموريت ها درباره ساختارهاي محلي تر جهان، کهکشان ما، منابع فراکهکشاني و حتي منظومه شمسي اطلاعاتي به ما مي دهند.

به طور حتم آژانس فضايي اروپا با برنامه «هرشل» و «پلانک» نمادي از قدرت خود را در برنامه هايي تا اين حد پيچيده نشان داده و مي دهد. برنامه هرشل و پلانک يکي از وسيع ترين برنامه هاي فضايي است که تاکنون شکل گرفته اند.

از اين نقطه نظر به طور حتم «اسا» در يک موقعيت با پرستيژ بسيار بزرگ حتي نسبت به «شريک» آمريکايي خود قرار گرفته است. اما به هر حال هميشه درهايي را براي امکان همکاري باز نگه مي دارد.

تنظيم براي تبيان: محسن مرادي