در 26 سپتامبر 2022، بشر برای نخستین بار در تاریخ عمداً حرکت یک جرم آسمانی را تغییر داد. فضاپیمای مأموریت آزمون تغییر مسیر سیارک دوگانه (DART) ناسا، با سرعتی حدود 14000 مایل (22530 کیلومتر) بر ساعت به قمرک سیارکی دیمورفوس برخورد کرد و بدینترتیب، روش منحرفکردن سیارکها با استفاده از فضاپیمای برخوردگر جنبشی را اعتبارسنجی نمود.
مأموریت دارت که برای دفتر هماهنگی دفاع سیارهای ناسا (PDCO) در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز ساخته و مدیریت شد، نخستین تلاش اختصاصی برای بررسی یک روش منحرفکردن سیارک بهشمار میرفت. این سفر یکطرفه تأیید کرد که ناسا میتواند با موفقیت یک فضاپیما را هدایت کند تا عمداً با یک سیارک برخورد کند و مسیر مداری آن را تغییر دهد؛ قابلیتی که ممکن است روزی برای محافظت از زمین در برابر اجرام خطرناک نزدیک زمین ضروری باشد.
خاستگاه و توسعه مأموریت دارت
مسیر شکلگیری دارت بهعنوان تلاشی بینالمللی آغاز شد. ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA) در ابتدا بهطور جداگانه برنامههایی را برای آزمون راهبردهای منحرفکردن سیارک دنبال میکردند، اما در سال 2015 همکاریای با نام ارزیابی برخورد و انحراف سیارک (AIDA) شکل دادند که شامل پرتاب دو فضاپیمای جداگانه و همکاری همافزای آنها بود.
بر اساس این پیشنهاد، مأموریت اروپایی برخورد با سیارک (AIM) قرار بود در دسامبر 2020 پرتاب شود و دارت نیز در ژوئیه 2021 به فضا برود. مدارگرد AIM در نهایت لغو شد و بعدها مأموریت هِرا (Hera) آژانس فضایی اروپا جایگزین آن شد تا چهار سال پس از برخورد دارت، رصد سیارک را آغاز کند. پایش زنده برخورد دارت نیز با استفاده از تلسکوپها و رادارهای زمینی انجام شد.
مهمترین نقاط عطف توسعه مأموریت عبارت بودند از:
- ژوئن 2017: ناسا عبور پروژه از مرحله توسعه مفهومی به مرحله طراحی مقدماتی را تأیید کرد.
- اوت 2018: مأموریت وارد مرحله نهایی طراحی و مونتاژ شد.
- 11 آوریل 2019: ناسا اعلام کرد که موشک فالکون 9 شرکت اسپیساکس، دارت را به فضا پرتاب خواهد کرد.
- 24 نوامبر 2021: دارت از پایگاه نیروی فضایی وندنبرگ در کالیفرنیا به فضا پرتاب شد.
هزینه این پروژه تا زمان برخورد با دیمورفوس، تقریباً 330 میلیون دلار آمریکا شده بود. سازمان فضایی ایتالیا ماهواره مکعبی LICIACube را در اختیار پروژه گذاشت تا لحظات پس از برخورد را ثبت کند. شرکای بینالمللی، از جمله آژانس فضایی اروپا و آژانس کاوشهای هوافضای ژاپن (JAXA)، نیز در پروژههای مرتبط مشارکت کردند.
هدف مأموریت: سامانه سیارکی دوتایی دیدیموس
هدف دارت با دقت انتخاب شده بود. دیمورفوس جرمی آسمانی کوچک با قطری تنها حدود 530 فوت (160 متر) است که به دور سیارکی بزرگتر به نام دیدیموس، با قطر 2560 فوت (780 متر)، میگردد و سامانه سیارکی دوتایی دیدیموس را تشکیل میدهد. نه دیدیموس و نه دیمورفوس، چه پیش از نمایش برخورد جنبشی دارت و چه پس از آن، تهدیدی برای برخورد با زمین ندارند.
از آنجا که دیمورفوس به دور دیدیموس میگردد، اخترشناسان میتوانستند هرگونه تغییر در دوره مداری قمرک را با استفاده از تلسکوپهای زمینی با دقت اندازهگیری کنند و آزمایشی شفاف و قابلاندازهگیری برای انحراف با برخورد جنبشی در اختیار داشته باشند. این برخورد موفقیتآمیز باعث شد تا زمان چرخش دیمورفوس به دور دیدیموس حدود 32 دقیقه کاهش یابد؛ عددی بسیار فراتر از پیشبینیهای اولیه دانشمندان.
طراحی فضاپیما و فناوری ناوبری خودکار
فضاپیمای دارت برخوردگری جعبهشکل با جرم پرتابی 610 کیلوگرم بود و ابعادی برابر با 1.8 × 1.9 × 2.6 متر داشت. این فضاپیما به آرایههای خورشیدی بازشونده (ROSA) مجهز بود که هرکدام 8.5 × 2.4 متر وسعت داشتند و توان 6.6 کیلووات تولید میکردند. دارت هیچ محموله علمیای برای جمعآوری دادههای فضایی نداشت و تمامی حسگرهای آن صرفاً برای ناوبری و هدایت دقیق به سمت هدف به کار میرفتند.
دوربین DRACO و سیستم هدایت هوشمند
تنها ابزار تصویربرداری دارت، دوربین DRACO بود که همزمان برای رصد سیارک و ناوبری نوری فضاپیما استفاده میشد. این دوربین تصاویر با وضوح بالایی از دیمورفوس را ارسال کرد و به سیستم ناوبری خودکار SMART Nav کمک نمود تا در دقیقههای پایانی و با سرعت بسیار بالا، فضاپیما را بهطور مستقل به سمت هدف هدایت کند.
سیستم SMART Nav بهگونهای طراحی شده بود که در نبود سیگنالهای زمینی، بتواند با تحلیل تصاویر دوربین، مرکز جرم سیارک را شناسایی کرده و مسیر برخورد را اصلاح کند. این فناوری نقشی حیاتی در موفقیت دارت ایفا کرد، زیرا فاصله زمین تا سیارک آنقدر زیاد بود که ارسال دستورات کنترلی در لحظات پایانی بهطور همزمان امکانپذیر نبود.
مأموریت هِرا آژانس فضایی اروپا در سالهای آینده، با ارسال کاوشگرهایی به سمت سامانه دیدیموس، دادههای جامعتری از ساختار دیمورفوس و حفره برخورد دارت ارائه خواهد داد تا مشخص شود این روش تا چه حد میتواند بهعنوان یک راهکار عملی برای حفاظت از زمین در آینده مورد استفاده قرار گیرد.
