داستان کاوشگر هویگنس ؛ رباتی شگفت‌انگیز که پس از مرگ فضاپیمای کاسینی به حیات خود ادامه خواهد داد!
کاوشگر هویگنس که همراه با فضاپیمای کاسینی سفر خود را به سیاره زحل آغاز کرده بود، به منظور بررسی یکی از مهم‌ترین قمرهای زحل، یعنی تایتان، طراحی شده بود.
در حدود ساعت ۱۳:۳۰ روز جمعه، بیست و چهارم شهریور ماه، فضاپیمای معروف کاسینی (Cassini probe) که بیست سال پیش در پی ماموریتی برای کسب اطلاعات از ششمین سیاره منظومه شمسی به سمت زحل پرتاب شده بود، به دلیل تمام شدن سوختش به داخل اتمسفر این غول گازی فروبرده خواهد شد و پس از مدت زمان کوتاهی به خاکستر تبدیل می‌شود؛ با این وجود، کاوشگر هویگنس (Huygens probe) که توسط کاسینی برای کاوش قمر معروف زحل، تایتان (Titan)، به سمت این جرم آسمانی پرتاب شده بود، در عین پایان ماموریت فضاپیمای میزبان خود، به زندگی در قمر زحل ادامه خواهد داد.
کاوشگر هویگنس که در زمان مرگ فضاپیمای کاسینی حدودا در فاصله ۱.۶ میلیون کیلومتری آن قرار خواهد داشت، به احتمال قوی از دوازده سال پیش تاکنون در همان مکانی از سطح تایتان که برای اولین بار در آن فرود آمد بود، قرار دارد. وظیفه ساخت و هدایت این ربات نسبتا کوچک که در ماموریتی مشترک میان ناسا (NASA) و آژانس فضایی اروپا (ESA) به سمت زحل پرتاب شد، از همان ابتدا بر عهده سازمان ESA بود.
ماکتی با ابعاد واقعی از فضاپیمای هویگنس؛ عرض این ربات ۱.۳ متر بود.
هشت سال پس از پرتاب کاسینی، فضاپیمای هویگنس که در طول مصافتی ۱.۵ میلیارد کیلومتری به وسیله نقلیه خود متصل بود، از این ربات جدا شد و پس از سه هفته به بر روی قمر تایتان فرود آمد.
با وجود اینکه فضاپیمای کاسینی حدودا ۹ سال بیشتر از طول عمر برآورد شده توسط مهندسان هوافضای ناسا به گردش خود به دور زحل ادامه داده و از زمان رسیدن به این غول گازی، اطلاعات با ارزشی را به زمین مخابره کرده است، کاوشگر هویگنس هم به سهم خود موفق به کسب افتخارات زیادی شده و نام خود را به عنوان تنها دستگاهی که بر روی یک جرم آسمانی در آن طرف بخش مهمی از منظومه شمسی به نام کمربند سیارک‌ها (Asteroid belt) فرود آمده، به ثبت رسانده است.
در مورد دلیل نام‌گذاری این دو فضاپیما جالب است بدانید که در اوایل دهه ۸۰ میلادی، دانشمندان به فکر کاوش ششمین سیاره منظومه شمسی افتادند و بر روی کاوشگر این ماموریت نام جووانی دومنیکو کاسینی (Giovanni Domenico Cassini)،ستاره شناسی ایتالیایی که چهار مورد از قمرهای زحل را برای اولین بار رویت کرد، انتخاب کردند. در اواخر این دهه هم آژانس ESA نام هویگنس را به افتخار کریستین هویگنس (Christiaan Huygens) دانشمندی هلندی که در سال ۱۰۳۴ خورشیدی، قمر تایتان را کشف کرده بود، بر روی کاوشگر مربوط به تایتان گذاشتند.
سطح قمر تایتان تا قبل از ماموریت مشترک ناسا و ESA ناشناخته بود و به واسطه ابعاد آن که از پلوتو و مریخ هم بزرگ‌تر است و شرایط مناسب این جرم آسمانی برای حیات پذیری، کسب اطلاعات در مورد تایتان آنقدر مهم بود که کاوشگر هویگنس برای این وظیفه خاص طراحی و ساخته شد.
از دید تلسکوپ‌ها، قمر تایتان اتمسفری نارنجی رنگ و سرشار از نیتروژن دارد که به واسطه‌ی تبدیل شدن متان به هیدروژن سیانید و هیدروکربن‌های دیگر، همیشه در مقدار قابل‌توجهی مه قرار دارد؛ در سال ۱۳۸۳ ستاره شناسی به نام توبی اوون (Toby Owen) از دانشگاه هاوایی، مقاله‌ای در مورد کاوشگر هویگنس به چاپ رساند که در آن توضیحات جالبی در مورد شرایط احتمالی موجود در زیر مه‌های غلیظ تایتان، ارائه کرده بود.
جزئیات فضاپیمای هویگنس
اوون اظهار کرد که دانشمندان انتظار مواجه شدن با شرایط گوناگونی را در سطح قمر تایتان داشتند؛ از اقیانوس‌هایی مملو از اتان گرفته تا زمینی سخت که از رسوبات هیدروکربن تشکیل شده و یا سطحی خمیری و مرداب مانند. با این حال طراحی نهایی به گونه‌ای بود که بقای فضاپیمای هویگنس را در برابر اصطکاک اتمسفر تایتان تضمین کرده و در صورت فرود این ربات در اقیانوس، آن را بر روی فاز مایع موجود شناور نگه دارد.
اما این احتمال وجود داشت که تمام این طراحی‌ها به دلیل مشکلات بودجه‌ای ناسا در سال ۱۳۷۵، هیچ وقت بر روی قمر زحل به آزمایش گذاشته نشوند؛ ناسا در آن زمان برای تامین بودجه‌ی پروژه کاسینی با مشکل مواجه بود و از طرف دیگر، آژانس فضایی اروپا برای ارسال کاوشگر هویگنس به وسیله نقلیه ناسا نیازمند بود. به همین خاطر ESA در برنامه‌های مربوط به فضاپیمای زحل مداخله کرد و به نوعی امکانات لازم برای عملی شدن این ماموریت را فراهم کرد.
پس از ارسال این دو ربات فضایی به سمت زحل، مهندسی سوئدی با نام بوریس اسمدز (Boris Smeds) که در ماموریت کاسینی دخیل بود، قبل از جدا شدن کاوشگر هویگنس از کاسینی متوجه اشکالی اساسی در برنامه ریزی‌ها پیشین شد؛ هویگنس که حاوی سنسورهای مختلفی برای ضبط صدای بادهای قمر تایتان، آنالیز مواد شیمیایی اتمسفر این جرم آسمانی و جمع‌آوری انواع مختلفی از داده‌ها بود، قدرت کافی برای ارسال اطلاعات جمع‌آوری‌شده به صورت مستقل به زمین را نداشت و برای انجام ماموریت خود به فضاپیمای کاسینی وابسته بود.
اسمدز متوجه شد که در صورت حرکت کاسینی با سرعت در نظر گرفته شده (۵.۵ کیلومتر بر ثانیه) داده‌های ارسالی از هویگنس به این فضاپیما به دلیل اثر دوپلر (Doppler effect) و تغییر مکان فرستنده و گیرنده، دچار اختلال خواهند شد. این دانشمند سوئدی با انجام چند سری آزمایش، مسئولین ماموریت کاسینی را متقاعد کرد که مسیر در نظر گرفته شده برای کاسینی را در هنگام مدار گردی تغییر دهند تا اطلاعات کاوشگر هویگنس به صورت تمام و کمال به کاسینی منتقل شده و از آنجا به زمین مخابره شوند. پس از این اتفاق زمان جدا شدن هویگنس از کاسینی به چهارم دی ماه سال ۱۳۸۳ موکول شد.
اولین عکس منتشر شده از تصاویر کاوشگر هویگنس که سطح قمر تایتان را از ارتفاع ۱۶ کیلومتری نشان می‌دهد.
اطلاعات اولیه کاوشگر هویگنس بسیاری از ابهامات موجود در مورد این قمر را روشن کرد؛ سنسورهای این ربات از وجود متان مایع در زیر سطح تایتان خبر دادند که به گونه‌ای به هوای اطراف آزاد شده و اتمسفر این جرم آسمانی را به حالت کنونی‌اش رسانده است. در همین رابطه مقاله‌ای توسط دانشمندان اروپایی ESA در ژورنال “Nature” منتشر شد که در آن با توجه به اطلاعات ارسال شده از هویگنس، به شباهت‌های هواشناسی، زمین شناسی و رسوب گذاری میان قمر زحل و زمین اشاره شد.
در ادامه مقاله آمده است که همانند وجود آب مایع بر روی زمین، قمر تایتان حاوی متان مایع است، به جای سنگ‌های سیلیکاتی مقادیر قابل‌توجهی یخ در این جرم آسمانی وجود دارد و خاک قمر هم از ذرات هیدروکربن تشکیل شده است که از حالت تعلیق در اتمسفر، به زمین نشست می‌کنند. به اعتقاد برخی شیمی‌دان‌ها، با وجود دمای فوق‌العاده پایین، این شباهت‌ها در تئوری باعث مساعد بودن تایتان برای میزبانی حیات میکروبی می‌شوند.
اریک کارکوچکا (Erich Karkoschka) از دانشمندان دانشگاه آریزونا در مورد وضعیت زمین شناسی قمر تایتان، در مقالات مختلفی اظهار کرده است که با توجه به مکان فرود کاوشگر هویگنس در کنار بستر رودخانه و کوه، این جرم آسمانی بسیار سرزنده‌تر از زمین به نظر می‌آید؛ در حالی که اگر قرار می‌بود که فضاپیمایی در بخشی از زمین، به صورت تصادفی فرود بیاید، به احتمال قوی محل فرود در اقیانوس قرار می‌گرفت.
تصویری خیالی از مراحل فرود کاوشگر هویگنس
کارکوچکا در مقاله‌ای در سال ۱۳۹۱ به همراه دو نفر از همکارانش فرود فضاپیمای هویگنس را تحلیل کرد و جزئیات جالبی را در این رابطه، در اختیار عموم قرار داد؛ این ربات پس از ورود به اتمسفر تایتان و نزدیک شدن به سطح قمر به میزان کمی پرش و لرزش را تجربه کرد و ده ثانیه پس از فرود در حالت ثابت قرار گرفت. این نوع فرود به میزان قابل‌توجهی با سقوط یک جسم در ابعاد هویگنس در برف، متفاوت بود و شواهدی هم از جریان داشتن اقیانوس‌های متان در زیر محل فرود وجود داشت.
با این حال باتری‌های کاوشگر که برای تامین انرژی لازم برای مدت زمان ۳۰ دقیقه فعالیت در سطح تایتان طراحی شده بودند، در حدود دو ساعت پس از فرود از کار افتاده و ارتباط آن با کاسینی را برای همیشه قطع کردند. در ظرف این دو ساعت و همچنین در مدت زمان بین جدا شدن از کاسینی و فرود بر روی تایتان، کاوشگر هویگنس اطلاعات ارزشمندی را جمع‌آوری کرد و زحمات محققان آژانس فضایی اروپا و ناسا را بدون جواب نگذاشت.
به اعتقاد کارکوچکا دلیلی برای جابه‌جایی این فضاپیما از مکان اولیه‌اش وجود ندارد و تا میلیون‌ها سال دیگر هم هویگنس از محل قرارگیری‌اش جابه‌جا نخواهد شد.
