تعد أجواء الكواكب الخارجية أحد الموضوعات الرئيسية في علم الفلك اليوم. التلسكوب الفضائي”“جيمس ويب” تلسكوب فضائي ويدرسها بدقة غير مسبوقة، لكن وقت عمله محدود ومكلف. يتطلب الحصول على صورة كاملة للغلاف الجوي لكوكب واحد عدة ساعات من المراقبة.

اقترح فريق من الباحثين بديلاً أقل تكلفة: مشروع تلسكوب الأشعة تحت الحمراء للمناخ خارج المجموعة الشمسية، أو EXCITE. وتكمن خصوصيته في أن التلسكوب لا يرتفع إلى الفضاء بل في منطاد الهواء الساخن. تم نشر نتائج العمل على خادم ما قبل الطباعة arXiv.

الفضاء تقريبا، ولكن أرخص

يتم ربط EXCITE بجندول يرتفع إلى ارتفاع حوالي 40 كيلومترًا. وهذا أعلى من 99.5٪ من الغلاف الجوي للأرض. في مثل هذه الظروف، لا يتداخل الهواء تقريبًا مع عمليات رصد الأشعة تحت الحمراء، وتكاليف الإطلاق أقل بكثير من المهمات المدارية.

ومن المخطط أن يكون الجهاز قادرا على العمل لعدة أيام متتالية، خاصة خلال الحملات في القطب الجنوبي، حيث يمكن الاحتفاظ بالكرة في ظروف مستقرة لفترة طويلة. الاستمرارية هي المفتاح هنا.

كيفية رسم خريطة للطقس على كوكب خارج المجموعة الشمسية

تتضمن معظم الأخبار حول الكواكب الخارجية عمليات عبور، عندما يمر كوكب أمام نجم، أو كسوف ثانوي، عندما يختفي خلفه. توفر هذه الأحداث “لقطات” مختصرة عن الغلاف الجوي.

يهدف EXCITE إلى مهمة أكثر تعقيدًا – وهي الحصول على ما يسمى بمنحنيات الطور. نحن نتحدث عن كواكب المشتري الساخنة، وهي الكواكب العملاقة التي تدور بالقرب من نجمها وتتجه دائمًا نحوه. وتسمى هذه الحالة قفل المد والجزر. نصف الكوكب مضاء باستمرار، والآخر مغمور في الظلام.

ومع تحرك الكوكب حول النجم، يتغير الخط الفاصل بين النهار والليل. وإذا تمت ملاحظة هذه العملية بشكل مستمر على مدى عدة أيام، فيمكن إعادة بناء خريطة ثلاثية الأبعاد لدرجة الحرارة وتكوين الغلاف الجوي. لم تعد هذه إطارات فردية، بل هي نوع من “خريطة المناخ” للعالم.

وباستخدام مثل هذه البيانات، سيتمكن علماء الفلك من تحديد النقطة الأكثر سخونة على الكوكب وكيفية توزيع الحرارة على طول خطوط الطول. بالإضافة إلى ذلك، يتم امتصاص أطوال موجية مختلفة من الضوء عند أعماق مختلفة وعند ضغوط مختلفة. يتيح لك التحليل الطيفي المجهز بـ EXCITE فصل هذه الأطوال الموجية وبالتالي تقدير الضغط في الغلاف الجوي.

ما هي ميزته على التلسكوبات المدارية؟

يحتوي تلسكوب جيمس ويب على وضع PRISM الذي يعتبر جيدًا من الناحية النظرية لمنحنيات الطور، ولكنه حساس جدًا للنجوم الساطعة. قد تصبح أجهزة الاستشعار مثقلة.

في التلسكوبهابل» مشكلة أخرى. التلسكوب موجود في مدار منخفض ويدخل بانتظام إلى ظل الأرض. تتغير درجة حرارة بنيتها وتستغرق وقتا طويلا حتى تستقر، مما يسبب ثغرات في الملاحظات. بالنسبة لمنحنى الطور المستمر، يعد هذا قيدًا خطيرًا.

الاختبارات الأولى

وفي أغسطس 2024، تم إجراء رحلة تجريبية فوق فورت سومنر في نيو مكسيكو. بقي الجهاز في الهواء لمدة 10 ساعات تقريبًا. تم تثبيت الكنة في جزء من الثانية القوسية، وعمل نظام التبريد المبرد لكاشفات الأشعة تحت الحمراء دون أي عطل.

وكانت هناك مشاكل أيضا. فشل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وانكمش الغلاف المصنوع من الألومنيوم حول المحامل، مما حد من ميل التلسكوب وعمليات الرصد الفعلية. يعتبر المهندسون أن هذه الصعوبات متوقعة بالنسبة للتكنولوجيا الجديدة ويقومون بالفعل بوضع اللمسات النهائية على التصميم.

من المقرر إجراء أول رحلة طويلة المدى في القطب الجنوبي في عامي 2026 و2027. وإذا نجحت المهمة، فيمكن لـ EXCITE مضاعفة عدد منحنيات طور الكواكب الخارجية المعروفة. بالنسبة لمشروع غير مكلف نسبيًا، يعد هذا محاولة جادة للمساهمة في دراسة العوالم الغريبة.