ناسا تمنح كاشفًا جديدًا لأشعة غاما اختبارًا قيمًا في المدار
تخطط ناسا لإرسال تقنية نموذجية لاستشعار أشعة غاما إلى المدار ضمن مهمة عرض تقني روبوتية مقررة أواخر عام 2027. ويُسمى نظام المستشعرات AstroPix، وقد صُمم لقياس أشعة غاما في نطاق طاقة ظل من الصعب نسبيًا على الأدوات الحالية دراسته بحساسية عالية. ومن خلال إطلاق هذه المعدات على مهمة Fly Foundational Robots التابعة للوكالة، تمنح ناسا المشروع شيئًا نادرًا ما تحصل عليه فرق التكنولوجيا: فرصة لإثبات كاشف جديد في الفضاء قبل الالتزام به في مهمة علمية مخصصة.
تصف المادة المصدر AstroPix بأنه نوع جديد من مستشعرات أشعة غاما جرى تطويره في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. أشعة غاما هي أكثر أشكال الضوء طاقة، وترتبط بظواهر تتراوح من البرق في الغلاف الجوي للأرض والانفجارات الشمسية إلى الأحداث المتطرفة في المجرات البعيدة. ويستهدف AstroPix رصد أشعة غاما بين 20,000 و700,000 إلكترون فولت، وهو نطاق يغطي إشارات شديدة الطاقة تتجاوز بكثير الضوء المرئي.
وتكمن أهمية هذه النافذة الطاقية في أنها تقع قرب فجوة في الحساسية داخل الرصدات الحالية. فمهمات ناسا القائمة مثل Fermi Gamma-ray Space Telescope وNeil Gehrels Swift Observatory تدرس بالفعل أشعة غاما، بما في ذلك أحداث أعلى طاقة. لكن المادة تشير إلى أن الكواشف أقل حساسية بين نحو 500,000 ومليون إلكترون فولت، رغم أن كثيرًا من انفجارات أشعة غاما تكون في هذا النطاق الأكثر سطوعًا.
لماذا هذا الجزء من الطيف مهم
تُعد انفجارات أشعة غاما من أقوى الانفجارات المعروفة، كما يُتوقع أن تضيء المجرات النشطة التي تغذيها الثقوب السوداء بقوة في هذا الجزء من الطيف أيضًا. لذلك فإن تحسين الحساسية في هذا النطاق قد يساعد الفلكيين على دراسة كل من الأحداث العابرة العنيفة وبعض أكثر الأنظمة ضخامة وبعدًا في الكون.
وتقول المادة إن المهمات المستقبلية قد تسد هذه الفجوة الرصدية عبر تكديس كواشف AstroPix معًا. ويشير هذا المسار التصميمي إلى أن AstroPix لا يُطور كتجربة لمرة واحدة، بل كلبنة أساسية لأدوات مستقبلية أكثر قدرة. لكن قبل أن تثق ناسا به في هذا الدور، يجب أن تثبت التقنية نفسها في ظروف الطيران.
وهنا تأتي مهمة Fly Foundational Robots. ووفقًا لعضو الفريق دان فيوليت، فإن المهمة الروبوتية نفسها تمثل عرضًا تقنيًا، ما يجعلها مناسبة جدًا لـ AstroPix. وقد استخدم فريق الكاشف بالفعل فرص طيران على ارتفاعات أقل، بما في ذلك مهمة منطاد علمي، ومن المتوقع أن يكون النموذج الأولي الحالي جزءًا من حمولة صاروخ سبر. لكن تلك الفرص لا تصل إلا إلى الفضاء القريب. أما الرحلة المدارية فهي أندر بكثير وأكثر قيمة لاختبار أداء النظام مع مرور الوقت.
كيف يعمل AstroPix
تحتوي كل شريحة AstroPix على أربعة كواشف سيليكونية بكسلية لأشعة غاما، ويضم كل كاشف 1,225 بكسلًا. وتقارن المادة وظيفتها بمستشعرات الصور في كاميرات الهواتف المحمولة، باستثناء أن AstroPix حساس للضوء الغاماي بدل الضوء المرئي. ويجعل هذا التشبيه المفهوم أسهل في الفهم: فبدلًا من تكوين صور عادية، يسجل الكاشف تفاعل الفوتونات عالية الطاقة للغاية.
ويُسمى الحمولة التجريبية المخطط لها AstroPix Satellite Technology dEmonstration Payload، أو A-STEP اختصارًا. وستستضاف ضمن Orbital Replacement Unit الخاصة بمهمة Fly Foundational Robots، وهي منصة روبوتية متحركة. وهذا الاقتران مفيد تقنيًا. فوضع الحمولة على نظام مرتبط بالروبوتات سيساعد ناسا على تقييم كل من عتاد الكاشف وكيفية أدائه في بيئة مدارية حقيقية، حيث تضيف عمليات الروبوتات وظروف المركبة الفضائية تعقيدًا عمليًا.
وغالبًا ما تكون العروض التقنية من هذا النوع محطات هادئة، لكنها قد تترك أثرًا كبيرًا. فكثير من علم الفضاء يعتمد على تطور الأدوات أكثر من اعتماده على إطلاقات الصواريخ المبهرة وحدها. فالكاشف الذي يصبح أكثر حساسية أو أخف وزنًا أو أكثر نمطية أو أسهل دمجًا يمكن أن يفتح استراتيجيات رصد جديدة بالكامل.
لماذا يكتسب الاختبار في المدار هذه الأهمية
الاختبار في المدار يختلف عن الاختبار بالمنطاد أو الصاروخ السبر لأن الكاشف يتعرض لظروف فضائية مستمرة بدل رحلة قصيرة إلى الفضاء القريب. وهذا يتيح للمهندسين دراسة الثبات، وتأثيرات الخلفية، والاستجابة للإشعاع، وغير ذلك من السلوك التشغيلي بصورة أكثر واقعية. كما أنه خطوة تحقق أقوى لمخططي المهمات المستقبلية الذين قد يقررون ما إذا كانوا سيعتمدون على هذه التقنية في حمولة علمية.
وتوضح المادة أن ناسا ترى AstroPix كنموذج أولي يحتاج إلى اختبارات شاملة قبل استخدامه في مهام علمية كاملة. وهذه الحيطة أمر قياسي، لكنها مشجعة أيضًا. فكثير من أفكار الكواشف الواعدة لا تفشل لأن الفيزياء الأساسية خاطئة، بل لأن السفر إلى الفضاء لا يرحم. فالتغير الحراري، والتعرض للإشعاع، وضوضاء القراءة، والقيود الميكانيكية، وتكامل الأنظمة كلها قد تضعف الأداء. وتهدف مهمات العرض إلى كشف هذه المشكلات قبل أن تصبح المخاطر أكبر.
وبالحصول على فرصة في Fly Foundational Robots، يخطو AstroPix خطوة مهمة على طريق النضج. فهو يتجاوز التحقق المختبري واختبارات الطيران القصيرة في الغلاف الجوي نحو مستوى الثقة المطلوب لاستخدامات فلكية أكثر طموحًا.
مهمة صغيرة بإمكان علمي بعيد المدى
ما يجعل قصة AstroPix مثيرة للاهتمام هو الجمع بين الحجم المتواضع والإمكانات الواسعة. على الورق، هذا كاشف أولي يرافق مهمة عرض روبوتية. لكن عمليًا، هو جزء من جهد أطول لسد فجوة رصدية في الفيزياء الفلكية عالية الطاقة. وإذا نجحت التقنية كما هو مأمول، فقد تساعد الإصدارات المكدسة مستقبلًا من AstroPix العلماء على دراسة انفجارات أشعة غاما بفعالية أكبر واستكشاف اللمعان الطاقي للمجرات التي تغذيها الثقوب السوداء على مسافات أبعد.
هذه هي قيمة العمل التقني الموجّه في علم الفضاء. فليس كل تقدم مهم يبدأ بمرصد رئيسي. أحيانًا يبدأ باختبار مختار بعناية لمستشعر يمكنه أن يرى أفضل قليلًا في جزء من الطيف ظل صعبًا بإصرار. وخطة ناسا لـ AstroPix في أواخر 2027 تنطبق عليها هذه الفكرة تمامًا. إنها خطوة صغيرة لكنها ملموسة نحو عيون أوضح على بعض أكثر أحداث الكون تطرفًا.
يعتمد هذا المقال على تقرير من science.nasa.gov. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on science.nasa.gov