تستعد وكالة ناسا لإطلاق قمر صناعي يستخدم اشعة ليزر متطورة لدراسة تغيرات طبقات الجليد على الأرض في مهمة ستستمر لمدة ثلاث سنوات.
يطلق على القمر الصناعي اسم “ICESat-2” ، و الذي من المقرر إطلاقه منتصف الشهر الحالي .و سيتمكن القمر الصناعي من قياس الإختلافات في سماكة طبقات الجليد من موسم إلى آخر ، بدقة تصل إلى 0.5 سنتيمتر.
وقال “توم واغنر” عالم ناسا المتخصص في دراسة الجليد : “المناطق التي نتحدث عنها شاسعة .. أعتقد أنها بحجم الولايات المتحدة أو أكبر .. والتغييرات التي تحدث عليها يمكن أن تكون صغيرة للغاية” .
و أضاف : ” ICESat-2 سيستفيد من أداة يمكنها إجراء قياسات متكررة بطريقة دقيقة جدًا على مساحة كبيرة ، وهذا هو السبب في أن السواتل هي طريقة مثالية لدراستها”.
و في حين أن المهمة هي الأمثل لدراسة الجليد في القطبين ، فإن بياناته يمكن أن تساعد العلماء أيضًا في دراسة الغابات.
و سيعمل مشروع “ICESat-2” ، الذي يكلف أكثر من مليار دولار على خطى المشروعين الرئيسيين السابقين لناسا لرصد تغيرات طبقات الجليد.
في عام 2003 ، أطلق القمر الصناعي “ICESat” في مهمة استمرت لمدة سبع سنوات من قياسات ارتفاع الجليد ، و نظرًا لأن خليفته “ICESat-2” لم يكن جاهزًا للإطلاق عندما انتهت المهمة الأصلية ، صممت وكالة ناسا مهمة مستعجلة مستندة إلى طائرة تسمى “Operation IceBridge” لتتبع مناطق الجليد.
لقد تفوقت ناسا في دراسة وقياس المناطق التي يغطيها الجليد في منذ عقود ، حيث تتقلص صفائح الجليد وتتقلص في بعدين مع تغير الفصول وارتفاع درجة حرارة الأرض. ولكن كما يعلم أي شخص ، فإن الجليد يأتي في صورة ثلاثية الأبعاد ، أما كاميرات المركبات الفضائية فهي تكافح لقياس هذا البعد الثالث وبالتالي يأتي دور أشعة الليزر.
و حتى الآن ، فقياسات ناسا تجلب أنباء غير سارة . “وقال واغنر” : “ما وجده ICESat هو أن الجليد البحري ينكمش في الواقع”. “ربما خسرنا أكثر من ثلثي الجليد بالرجوع الى الثمانينيات”.
وقال “توم نيومان” ، نائب مدير مشروع “ICESat-2” ، خلال مؤتمر صحفي لناسا : “ICESat-2 هي بالفعل أداة ثورية جديدة لكل من أبحاث الجليد والجليد البحري”. جليد البحري معقد بشكل خاص ، لأن الليزر يجب أن يقيس الفرق بين سطح الجليد وسطح المحيط ، والذي يمكن أن يكون على بعد بضعة سنتيمترات”.
#ICESat2 measures the height of ice, to see how it changes over time. It works by bouncing a laser off Earth's surface and then timing how long the laser photons take to return to the instrument. The ⏱ is super accurate, to within 1 billionth of a second. pic.twitter.com/xs8mVMbT3V
— NASA Earth (@NASAEarth) August 22, 2018
تفاصيل عمل المهمة الجديدة
سوف يدور القمر الصناعي “ICESat-2” على مسافة تقدر بـ 500 كيلومتر فوق سطح الأرض حاملا لأداة تسمى نظام مقياس الإرتفاع عبر الليزر الطبوغرافي أو اختصارا (ATLAS).
يصدر نظام (ATLAS) باستمرار أشعة الليزر و التي سيتم تقسيمها إلى ستة حزم منفصلة . و سترتد هذه الحزم من سطح الجليد في نمط شبكي. حيث ستفقد معظم الفوتونات في أشعة الليزر ، لكن حزمة صغيرة منها ستعود إلى القمر الصناعي الذي بدوره يقيس مدى هذه الرحلة في دقة أقرب الى المليار من الثانية.
وقالت “دنيا دوغلاس-برادشو” التي أشرفت على تطوير الأداة : “يعمل نظام (ATLAS) أساسا مثل ساعة التوقيف . حيث يقوم بإطلاق 10000 نبضة في الثانية ، مع وجود فوتونات تبلغ تريليون في كل مرة. حيث في كل مرة يتم إطلاق أشعة الليزر يبدأ تشغيل ساعة التوقيف.” ثم يقوم العلماء بتحويل الوقت إلى مسافة ، ويحسبون ارتفاع السطح في ذلك الموقع.
و في حين أن الكثير من القيمة العلمية لمهمة “ICESat-2” تكمن في أداة الليزر ، الى أن مدارها فوق الأرض يعتبر أيضا مهم للغاية. و سوف تحلق المركبة الفضائية من القطب إلى القطب ، لكنها ستسلك مسارا محددا بعناية.
وقال “دوج ماكلينان” ، الباحث في مركز غودارد التابع لوكالة ناسا : “تم تصميم المدار الخاص بحيث بعد 91 يومًا ، وهو ما يماثل 1.387 مدارا حول الأرض ، تقوم المركبة بتكرار العملية”. “هذا يسمح للبعثة بدراسة نفس قطعة الأرض في كل من الفصول الأربعة”.
ومن المقرر إطلاق المركبة الفضائية من قاعدة فاندنبرغ الجوية في كاليفورنيا في 15 سبتمبر ، خلال نافذة إطلاق تفتح في الساعة 12:46 بتوقيت غرينتش وتغلق الساعة 15:20 بتوقيت غرينتش. و سيكون إطلاق “ICESat-2” هو آخر رحلة لصاروخ “دلتا II” التابع لشركة “يونايتد لانس آليانس”، و الذي حقق أكثر من 150 عملية إطلاق على مدار 30 عامًا تقريبًا.
بعد الإطلاق ، سيراقب الفريق “ICESat-2” لفترة شهرين للتأكد من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح قبل أن يبدأ في جمع البيانات العلمية. ومن المقرر أن تستمر المهمة لمدة ثلاث سنوات ، على الرغم من أن المركبة الفضائية ستحمل ما يكفي من الوقود لإمكانية العمل لأكثر من 10 سنوات ، إذا اختارت ناسا تمديد مهامها.
وبمجرد أن تبدأ المركبة الفضائية ملاحظاتها ، سيتاح للعلماء الوصول إلى ثروة من البيانات الجديدة حول الصفائح الجليدية للأرض وكيفية تغيرها بمرور الوقت.
وكالة الفضاء الأوروبية تطلق القمر الصناعي “Aeolus” في مهمة لرسم خريطة لرياح الأرض
