خطة 10 سنوات جديدة للكون

دعا علماء الفلك الأمريكيون ، اليوم الخميس ، الجيل الجديد إلى الاستثمار في تلسكوبات “ضخمة” بمليارات الدولارات والتي ستكون الآن أكبر من التلسكوبات التي تدور حول الأرض أو الفضاء.

سينسق الاستثمار أيضًا إنقاذ مشروعين متنافسين ، وهما تلسكوب ماجلان المشترك وتلسكوب الثلاثين مترًا. هذه التلسكوبات المزودة بمرايا تجميع أولية بقطر 25 و 30 مترًا ، بمجرد اكتمالها ، ستكون أكثر حساسية 100 مرة من أي تلسكوب قيد التشغيل حاليًا.

إنها تسمح لعلماء الفلك بالبحث بشكل أعمق في مراكز المجرات البعيدة ، حيث تدور الثقوب السوداء المرعبة وتطلق الطاقة ؛ استكشاف الألغاز مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة ؛ اقرأ الكواكب حول النجوم غير الشمس. ربما الأهم من ذلك ، أنها تثير أسئلة جديدة حول طبيعة الكون.

لكن علماء الفلك يكافحون منذ سنوات لجمع أموال كافية لتحقيق أحلامهم. في إطار المشروع الجديد ، ستوفر مؤسسة العلوم الوطنية 1.6 مليار دولار لإكمال كلا المشروعين ، والتي ستساعد بعد ذلك في تشغيلهما كجزء من مشروع جديد يسمى تلسكوب الولايات المتحدة الكبير للغاية.

يوم الخميس ، حث علماء الفلك وكالة ناسا على إطلاق مهمة مراقبة جديدة واسعة النطاق وبرنامج النضج التكنولوجي الذي سيبني سلسلة من المركبات الفضائية الفلكية على مدار العشرين إلى الثلاثين عامًا القادمة. أول تلسكوب هابل الفضائي قادر على تحديد ودراسة التلسكوبات البصرية والكواكب القريبة الشبيهة بالأرض – “الكواكب الخارجية الصالحة للسكن”. يقول علماء الفلك إن وكالة ناسا هي الوحيدة القادرة على تحقيق ذلك ، والذي يمكن أن يكون جاهزًا بحلول عام 2040 وبتكلفة 11 مليار دولار.

في تقرير من 614 صفحة طال انتظاره أصدرته الأكاديمية الوطنية للعلوم والهندسة والطب يوم الخميس ، هاتان التوصيتان هما الأكبر على طريق الاكتشاف الفلكي والفلكي بحلول عام 2020.

كل 10 سنوات على مدار السبعين عامًا الماضية ، رعت الأكاديمية مسحًا للمجتمع الفلكي لتحديد أولويات منتجات Big-Ticket على مدار العقد المقبل. عقد من البحث ، كما هو معروف ، يجذب انتباه الكونجرس ووكالة ناسا والمؤسسة الوطنية للعلوم ووزارة الطاقة.

جهد هذا العام – فيونا أ. من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. هاريسون وروبرت سي من جامعة أريزونا وجامعة تكساس إيه آند إم. بقيادة كينيكات الابن – استغرق ثلاث سنوات وعقد عشرات الاجتماعات والمناقشات في 13 لجنة فرعية. قسم الفلك. في المجموع ، تم تقديم 860 ورقة بيضاء للدراسة ، تصف قضايا مثل التلسكوبات التي يمكن تطويرها ، والسفر إلى الفضاء الذي سيتم إطلاقه ، والتجارب أو الملاحظات التي يتعين إجراؤها ، والتنوع الذي يتعين على المجتمع الفلكي حله.

في مقابلة ، قال الدكتور هاريسون إن فريقهم حاول الموازنة بين الطموح والوقت والمال الذي تستغرقه هذه المشاريع. على سبيل المثال ، تم طرح العديد من الأفكار لمركبة فضائية تدور حول الكوكب. بعضها كبير جدًا ، وبعضها صغير جدًا ؛ البعض يستغرق قرنًا من الزمان للتنفيذ. بدلاً من اختيار واحد من هؤلاء ، طلب الفريق من المجتمع ووكالة ناسا الخروج بأفكار لتلسكوب فضائي يبلغ قطره ستة أمتار. (يبلغ قطر زجاج هابل الرئيسي 2.4 متر).

قال الدكتور هاريسون: “يبدو التلسكوب الذي يبلغ طوله ستة أمتار وكأنه هدف قابل للتحقيق”.

وأضاف: “هذا بحث طموح بطبيعته”. فقط ناسا والولايات المتحدة تستطيعان فعل ذلك. نأمل أن نتمكن من فعل ذلك.

وصف مات ماونتن ، رئيس اتحاد الجامعات للأبحاث الفلكية ، أو AURA ، التي تدير مراصد مؤسسة العلوم الوطنية ، تقرير العقد بأنه “جريء للغاية”. ولم يتراجعوا عن التعبير عن رؤية منذ عقود. في الواقع ، الأمر يتطلب ويجب أن يستغرق.

عقود من البحث لها سجل حافل بالنجاح. تم إطلاق تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب جيمس ويب الفضائي – المصمم لمعرفة بداية الوقت والمقرر إطلاقه الشهر المقبل – والذي تم إطلاقه في عام 1990 وما زال قيد التشغيل ، من التصنيفات الأعلى في أبحاث العقود السابقة.

وبالتالي ، فإن المجتمع الفلكي والفلكي ينتظر نتائج كل مسح جديد بفارغ الصبر. قالت ناتالي بادالها ، الأستاذة في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، التي لعبت دورًا رئيسيًا في اكتشاف ناسا لكبلر ، في رسالة بالبريد الإلكتروني قبل إصدار التقرير: “اللجنة سرية للغاية”. “بصراحة لم أطلب أي شيء. أنا أنتظر بدبابيس وإبر.

في تقريرها يوم الخميس ، حددت الأكاديمية ثلاثة أهداف علمية رئيسية للعقد المقبل: البحث عن الكواكب الصالحة للسكن والحياة. دراسة الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية التي تسبب أعنف الأحداث في الطبيعة ؛ ونمو وتطور المجرات.

يقول التقرير: “العقود القادمة ستمهد الطريق للبشرية لتحديد ما إذا كنا وحدنا”. “قد يكون العيش على الأرض نتيجة لعملية مشتركة ، أو قد يتطلب ظروفًا غير عادية. نحن الكائنات الوحيدة في مجرتنا أو حتى في الكون. الإجابة عميقة.”

إن فكرة أكبر مشروع تلسكوب هي فكرة طموحة لأنها تتضمن مزيجًا من مشروعين متنافسين للتلسكوب. من المتوقع أن يصل التلسكوب الذي يبلغ طوله ثلاثين متراً إلى قمة ماونا كيا في هاواي أو جزر الكناري في إسبانيا و تلسكوب ماجلان العملاق يمشي في تشيلي.

يعد كلا المنظارين نتاجًا لمجموعة واسعة من عمليات التعاون الدولي وعقدين من جمع التبرعات وتوظيف الشركاء. سيكون أي تلسكوب الآن أكبر بثلاث مرات تقريبًا من أي تلسكوب على الأرض وأكثر قدرة 100 مرة على اكتشاف النجوم البعيدة الباهتة في الفضاء. بالعمل في تناسق ، يمكنهم التعامل مع أسئلة عميقة حول الكون. لكن لم يجمع أي مشروع ما يكفي من المال – هناك حاجة إلى أكثر من ملياري دولار لتحقيق أهدافه.

سيؤدي الفشل في بناء هذه التلسكوبات إلى ترك أوروبا بقيادة فلكية أرضية من شأنها أن تبني تلسكوبًا بطول 39 مترًا – أكبر تلسكوب في أوروبا في صحراء أتاكاما في تشيلي – من المتوقع أن يتم تشغيله بحلول عام 2027. أدى هذا الوضع إلى إلغاء المشروع الأمريكي فائق التوصيل فائق التوصيل في عام 1993 ، والذي سلم مستقبل فيزياء الجسيمات إلى تصادم هادرون الرئيسي في سيرن وجنيف.

إذا كانت المؤسسة الوطنية للعلوم للاستثمار في انجاز تلسكوبين، ستحصل على وقت تعقب كبير عليها ، والذي سيتم توفيره لعلماء الفلك الأمريكيين.

قال الدكتور هاريسون: “إن وجود مقرابين في نصفي الكرة الأرضية المتعاكسين وبتصاميم مختلفة تمامًا ، سيكونان مناسبين جدًا للتحقيقات التكميلية للكون”. “من غير المعقول أن نتخيل أن أمريكا لا تستطيع الوصول إليها”.

تحديات كبيرة تنتظر. هبط فريق ماجلان العملاق بالفعل في تشيلي ، لكن تقدم التلسكوب الذي يبلغ طوله ثلاثين مترًا قد توقف الاحتجاجات والحصار من قبل سكان هاواي الأصليين ومجموعات أخرى. تم تخصيص موقع بديل لا بالما في جزر الكناري.

بالنظر إلى التركيز الحالي على البنية التحتية وميزانيات العلوم المتزايدة ، يأمل علماء الفلك أن تتماشى النجوم مع رؤيتهم الجريئة. لكنهم يطاردهم تاريخ من تجاوزات التكلفة ، ولا سيما تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، الذي سيطلق في ديسمبر بعد تأخير دام عدة سنوات وسعر نهائي قدره 10 مليارات دولار.

قال مايكل تورنر ، عالم الكونيات في مؤسسة كاولي في لوس أنجلوس ولديه عقود من الخبرة في البحث: “قبل كل شيء ، JWST – المشروع بأكمله ينبئ بنجاحه.”