پرنده‌ای به نام سوفیا

احسان سنایی

هواپیمای مسافربری غول‌پیکری را تصور کنید که شباهنگام از زمین جدا می‌شود و چندی پس از آن نیز ابرها را پشت سر گذارده و در آسمانی زلال و سرد و پرستاره به پیش می‌رود.

به‌ناگاه و آرام، از میانه این غول بال‌دار درگاهی به کناره رفته و چشم غول‌پیکری از آن دریچه، به آسمان پرستاره پیش رویش می‌نگرد.

انتقال آینه 2.7 متری تلسکوپ سوفیا به درون شکاف انتهای هواپیما / عکس از: تونی لندیس

این داستان، زائیده خیال بلندپرواز انسان نیست؛ بلکه این غول پرنده هم‌اکنون در انتظار نخستین پرواز، در آشیانه ۷۰۳ پایگاه فضایی درایدن ناسا آرمیده است...؛ «پرنده‌ای به نام سوفیا».

همیشه برای عملیاتی ساختن پروژه‌های علمی خارج از جو، نیازی به استفاده از موشک‌های سبک و سنگین و انتقال مستقیم محموله‌ها به فضا نیست؛ گاه یک هواپیما نیز کافی است.

مثلاً هواپیمایی که یک تلسکوپ ۱۷ تنی و ۲.۷ متری را به دوش کشیده و برای رصد‌های عاری از مشکلات جوی، در ارتفاع ۱۲ کیلومتری سطح زمین مستقر سازد؛ هواپیمایی که به همت سازمان فضایی آلمان (DLR) و آمریکا (ناسا) کمتر از یک سال دیگر آماده پر کشیدن به سوی سرزمین پر‌رمز و راز آسمان است.

«رصدخانه استراتوسفری برای ستاره‌شناسی مادون قرمز» یا به اختصار SOFIA، بزرگ‌ترین و پیشرفته‌ترین رصدخانه هوایی جهان است که در هرگاه و هرجا قادر به پشت سر گذاردن ۹۹ درصد از توده‌های بخار آب هوا و استقرار در لایه استراتوسفر جو سیاره ماست.

بخار آبی که با جذب بخش اعظمی از پرتوهای مادون قرمز فضایی، ستاره‌شناسان زمینی را مدت‌ها مجبور به انتقال تلسکوپ‌های مادون قرمزشان به قله‌های بلند و برف‌گیر زمین کرده بود.

پرواز آزمایشی سوفیا بر فراز آسمان تگزاس. برآمدگی انتهای هواپیما، دریچه بسته رصدخانه است / عکس از: جیم راس

اما با آغاز عصر نوین مأموریت‌های علمی فضایی، کاروانی از تلسکوپ‌های فضایی مطالعات خود را صرفاً وقف نوار نسبتاً دراز و مرموزی از طیف الکترومغناطیس کردند؛ یعنی مادون قرمز.

با وجود کشفیات اخیر و رو‌ به رشد سیارات فراخورشیدی، تلسکوپ‌های نور مرئی قادر به نفوذ در پیله‌های غباری گرداگرد سیارات نوزاد نیستند و از این‌رو با بسنده نمودن به ابزارهای مرئی نمی‌توان به فرآیند تشکیل و تولد آنها پی برد.

تلسکوپ مادون قرمز سوفیا با نفوذ در پیله‌های غباری گرداگرد سیارات نوزاد، از روند به‌هم پیوستن گازها تا تشکیل نهایی سیارات از آنها؛ یعنی همان اتفاقی که ۴.۶ میلیارد سال پیش برای منظومه ما رخ داد، پرده برخواهد داشت.

این رصدخانه همچنین قادر به تشخیص «خط برف» منظومه‌های فراخورشیدی است؛ خط فرضی و مدوری که در هر منظومه ستاره‌ای، به دلیل فاصله زیاد از ستاره، دما از آنجا به بعد از نقطه انجماد آب کمتر است.

با آغاز فرآیند تبرید و نهایتاً انجماد آب، گلوله‌‌برف‌های ریز و پراکنده‌ای همانند همان‌ها که در روز‌های برفی به هم پرتاب می کنیم ایجاد می شود؛ با این تفاوت که در ساختار این گلوله‌های پیش‌سیاره‌ای، توده‌های سنگ و یخ به طور یکسانی درون گلوله پراکنده‌اند.

فرود سوفیا در پایگاه هوایی درایدن ناسا واقع در صحرای کالیفرنیا / عکس از: تونی لندیس

محیط گرم مناطق درونی خط برف، مواد پیش‌سیاره‌ای را از مولکول‌های فرّار و سبک - همانند هیدروژن و هلیوم - تخلیه کرده و در نتیجه آنچه از مولکول‌های سنگین‌تر در این نقاط به جا می‌ماند، به سیارات سنگی (همانند زمین) تبدیل خواهد شد.

اما همین مولکول‌های فرّار که به مناطق دورتر کوچیده‌اند، محیط سرد آن نقاط را برای توقف خود مناسب دیده و عملاً جذب نیروی جاذبه گلوله‌های عظیم سنگی-یخی که با برخورد انواع کوچکتر بوجود آمده‌اند، می شوند.

بعدها این گلوله‌های غول‌پیکر را سیارات گازی می نامیم؛ سیاراتی همچون مشتری و زحل خودمان.

سوفیا همچنین قادر به ردیابی نحوه آرایش و میزان پراکندگی ترکیبات خاصی همچون اکسیژن، متان و دی‌اکسید‌کربن در قرص‌های گازی پیش‌سیاره‌ای‌ است.

این تلسکوپ پرنده انتظار می‌رود تا در عمر ۲۰ ساله‌اش به تکمیل رصد‌های رصدخانه‌های مداری نیز بپردازد. به عنوان مثال با تخلیه ذخیره هلیوم مایع تلسکوپ فضایی هرشل در سه سال آینده، سوفیا تنها تلسکوپی خواهد شد که به بررسی قسمت‌های مادون قرمز دور و زیرمیلیمتری طیف نور اجرام آسمانی می‌پردازد؛ بخشی از طیف که اطلاعات ما از آن اندک است.

طرحی نمایشی از یک دیسک پیش‌سیاره‌ای به گرد یک ستاره که از اهداف اصلی رصدهای سوفیا را به خود اختصاص خواهد داد / طرح از: مؤسسه فناوری کالیفرنیا

تلسکوپ جانشین هابل نیز که «جیز وب» نامیده می شود هم‌اکنون در درست ساخت بوده و قرار است از دریچه چشمان مادون قرمز خود به کنکاش آسمان بپردازد. گستره وسیع‌تر طیف سوفیا، به نوعی چنین تلسکوپی را مکمل جیمز وب ساخته است، چراکه عمر کوتاه و گرانبهای یک تلسکوپ فضایی، امکان تکرار چندباره تماشای یک نقطه خاص از آسمان را مگر در مواردی ویژه، از او سلب می کند.

از طرفی سوفیا پس از طی هر شب رصدی، بار دیگر به آشیانه‌اش بازخواهد گشت و در صورت بروز هرگونه مشکلی، امکان تعمیر و حتی تعویض ابزارهایش براحتی مهیاست.

سوفیا، هواپیمایی از نوع بوئینگ 747-SP است که دارای بدنه‌ای کوتاهتر از نمونه‌های مسافربری با هدف طی مسافت‌های طولانی است. در سال ۱۹۹۷، سازمان فضایی آمریکا؛ ناسا، این غول پرنده را از کمپانی United Airlines خریداری کرده و تغییرات قابل توجهی را در آن ایجاد نمود که بارزترین آنها ایجاد دریچه عظیمی در انتهای هواپیما با هدف استقرار تلسکوپ بازتابی مادون قرمز ساخته شده توسط DLR در آن بود.

مرکز کنترل رصدخانه، در قسمت میانی هواپیما قرار داشته و قسمت جلو، مخصوص بازدید عمومی و آموزش‌های مربوطه است.