وقعت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مذكرة تفاهم (MoU) يوم الثلاثاء (27 أكتوبر) لإضفاء الطابع الرسمي على تعاونها في Gateway ، وهي موقع مخطط له في مدار حول القمر تعتبره ناسا مفتاحًا لبرنامج Artemis لاستكشاف القمر.

بموجب هذه الاتفاقية الجديدة ، ستزود وكالة الفضاء الأوروبية Gateway بوحدة سكنية ووحدة للتزود بالوقود و ستقوم وكالة الفضاء الأوروبية بتشغيل كلاهما بمجرد تشغيل النظام، تجدر الإشارة إلى أن  مساهمات وكالة الفضاء الأوروبية ستشمل أيضًا وحدتي خدمة إضافيتين لكبسولة أوريون التابعة لناسا ، وهي المركبة الفضائية التي ستطلق رواد فضاء أرتميس من الأرض فوق صواريخ نظام الإطلاق الفضائي (SLS) التابع للوكالة.

وفي مقابل ذلك ستحصل وكالة الفضاء الأوروبية على ثلاث فرص لإطلاق رواد فضاء أوروبيين إلى Gateway والعمل على متنها.

قال مدير ناسا جيم بريدنشتاين في بيان اليوم: “هذه الشراكة تعزز التعاون المتميز الذي أنشأته محطة الفضاء الدولية ونحن نتقدم نحو القمر … وستواصل Gateway توسيع تعاون ناسا مع شركاء دوليين مثل وكالة الفضاء الأوروبية  ESA ، مما يضمن نتائج برنامج Artemis في استكشاف آمن ومستدام للقمر بعد الهبوط البشري الأولي على القمر وما بعده.”

من المقرر أن يتم هذا الهبوط الأولي بطاقم بشري  في عام 2024 ، بالقرب من القطب الجنوبي للقمر ومن المحتمل ألا تشارك Gateway في هذا الهبوط الملحمي ، لكن ناسا تتصور أن التواجد في هذه البؤرة المدارية تلعب دورًا كبيرًا في هدف Artemis على المدى الطويل المتمثل في إقامة وجود بشري مستدام على سطح القمر وحوله.

قال مسؤولو ناسا إن Gateway، التي سيكون حجمها حوالي سدس حجم محطة الفضاء الدولية ، ستكون بمثابة نقطة انطلاق للرحلات إلى سطح القمر ، للمهمات المأهولة وغير المأهولة.

وقالت كاثي لوديرز ، مديرة مساعدة ناسا في إدارة عمليات الاستكشاف والعمليات البشرية في مقر ناسا ، في البيان نفسه: “تم تصميم البوابة لتستكمل بقدرات إضافية يوفرها شركاؤنا الدوليون لدعم الاستكشاف المستدام”. “ستمنحنا Gateway الوصول لاستكشاف المزيد من سطح القمر أكثر من أي وقت مضى “.

من المقرر إطلاق أول جزئين من Gateway ، عنصر الطاقة والدفع (PPE) والموقع السكني واللوجستيات (HALO) ، معًا في نوفمبر 2023. وستقوم الشركات الأمريكية ببناء هذه العناصر ، مع توفير Maxar Technologies لمعدات الحماية الشخصية وشركة نورثروب غرومان لبناء HALO.

ستعمل وحدة السكن الأوروبية ، المعروفة باسم I-Hab ، على أكثر من مجرد رفع ل HALO ؛ وقال مسؤولو وكالة الفضاء الأوروبية في بيان اليوم إن I-Hab سيكون “الموطن الرئيسي لرواد الفضاء عندما يزورون Gateway”. قال مسؤولو ناسا إن I-Hab ستدرج مساهمات من وكالة استكشاف الفضاء اليابانية ، وستضم ميناءين لرسو المركبات البشرية المأهولة.

سيتم بناء هذه المركبات البشرية من قبل شركة أمريكية، في وقت سابق من هذا العام ، منحت وكالة ناسا عقودًا لثلاث مجموعات خاصة – Dynetics و SpaceX و The National Team ، بقيادة جيف بيزوس Blue Origin – لتطوير مفاهيم مركبة الهبوط المأهولة، من المتوقع أن تختار الوكالة واحدة أو أكثر من هذه الأفكار لمزيد من التطوير في أوائل عام 2021.

قال مسؤولو وكالة الفضاء الأوروبية إن وحدة التزود بالوقود التي توفرها وكالة الفضاء الأوروبية ، والتي تسمى Esprit ، ستحتوي على نافذة كبيرة مماثلة للقبة الأوروبية الصنع في محطة الفضاء الدولية،  بالإضافة إلى دورها في التزود بالوقود ، ستعمل Esprit على تعزيز قدرات الاتصالات في Gateway.

وقال يان وورنر ، المدير العام لوكالة الفضاء الأوروبية في بيان وكالة الفضاء الأوروبية: “تمثل مذكرة التفاهم هذه نقطة حاسمة في مسار أوروبا: فهي تؤكد أننا نتقدم إلى القمر ، ليس فقط من حيث المعدات والتكنولوجيا ، ولكن أيضًا مع شعبنا”.

قال وورنر: “ستلعب أوروبا دورًا مركزيًا في العصر الجديد لاستكشاف الفضاء العالمي جنبًا إلى جنب مع وكالة ناسا وشركائنا ، حيث ستقدم هياكل نموذجية متغيرة قواعد اللعبة لاستكشاف القمر والمريخ وإلهام الأجيال القادمة”.

تضيف مذكرة التفاهم التي تم الإعلان عنها حديثًا المزيد من التعاون الدولي ل Artemis . في وقت سابق من هذا الشهر ، على سبيل المثال ، كشفت وكالة ناسا أن ثماني دول قد وقعت على اتفاقيات Artemis ، وهي مجموعة من المبادئ التي تحدد الاستكشاف المسؤول للقمر ، مما يمهد الطريق لهذه الدول للمشاركة في برنامج أرتميس.

قالت الدكتورة ليزا كالتينيجر ، عالمة الفلك في قسم علم الفلك في جامعة كورنيل ومديرة معهد كارل ساجان في كورنيل: “دعونا نعكس وجهة النظر إلى النجوم الأخرى ونتساءل من أي زاوية رؤية يمكن للمراقبين الآخرين أن يجدوا الأرض ككوكب عابر”.

“إذا كان المراقبون يبحثون هناك ، سيكونون قادرين على رؤية علامات على المحيط الحيوي في الغلاف الجوي لنقطتنا الزرقاء الباهتة.”

لكن ما هي أنظمة النجوم التي يمكن أن تجدنا والتي في نفس الوقت يمكننا حتى رؤية بعض ألمع هذه النجوم في سماء الليل بدون مناظير أو تلسكوبات؟ تمكن الإجابة عن هذا السؤال في مسار الشمس – أي مستوى مدار الأرض حول الشمس.

مسار الشمس هو المكان الذي توجد فيه الكواكب الخارجية المطلة على الأرض، حيث ستعبر الأماكن القادرة على رؤية الأرض بالشمس – مما يوفر للمراقبين طريقة فعالة لاكتشاف الغلاف الحيوي النابض بالحياة لكوكبنا.

أنشأت الدكتورة كالتينيجر وزميلها الدكتور جوشوا بيبر من جامعة ليهاي قائمة تضم 1004 نجوم متسلسلة رئيسية ضمن 100 فرسخ فلكي ، منها 508 تضمن مراقبة عبور الأرض لمدة 10 ساعات على الأقل.

تتكون مجموعة النجوم هذه على حوالي 77٪ من النوع M (الأقزام الحمراء) ، و 12٪ من النوع K ، و 6٪ من النوع G ، و 4٪ من النجوم من النوع F ، و 1٪ من النجوم من النوع A.

قال الدكتور بيبر: “فقط جزء صغير جدًا من الكواكب الخارجية سيصطف بشكل عشوائي مع خط مجال رؤيتنا حتى نتمكن من رؤيتها تعبر”.

“لكن الألف نجم الذي تم تحديده في ورقتنا في الحي الشمسي يمكن له رؤية أرضنا تعبر الشمس.”

“إذا كنا نبحث عن حياة ذكية في الكون يمكنها أن تجدنا وقد ترغب في التواصل معنا ، فقد أنشأنا للتو خريطة النجوم التي توضح المكان الذي يجب أن ننظر فيه أولاً.”

تقع مجرة NGC 34 – التي تم اكتشافها عام 1886 من قبل عالم الفلك الأمريكي فرانك مولر – على بعد حوالي 271 مليون سنة ضوئية في كوكبة قيطس. تُعرف هذه المجرة المذهلة أيضا باسم NGC 17 أو LEDA 781 أو Mrk 938 ، ويبلغ قطرها حوالي 165000 سنة ضوئية.

تجدر الإشارة إلى أن مجرة NGC 34 هي عبارة عن اندماج بين مجرتين حلزونين ضخمتين، ولهذا السبب قال علماء الفلك في هابل: “إن NGC 34 تشبه إلى حد بعيد مخلوقًا آخر من عالم آخر ، مضيئًا بيولوجيًا من المحيطات العميقة أكثر من كونها مجرة…. حيث تبدو المنطقة الخارجية للمجرة شبه شفافة ، ومزودة بنجوم وثقب صغير غريب.”

“وتم التوصل إلى أن السبب الرئيسي وراء منظرها  الغريب هو ماضيها …. إذا تمكنا من الرجوع بالزمن لبضعة ملايين من السنين ، فسنرى مجرتين حلزونيتين جميلتين في مسار تصادم مباشر… عندما اصطدمت هذه المجرات ببعضها البعض ، تعرضت أنماطها المعقدة وأذرعها الحلزونية للاضطراب بشكل دائم.”

تحتوي NGC 34 على نواة واحدة ، قرص مركزي أزرق ذو بنية دقيقة رقيقة في الأجزاء الخارجية ، وذيول المد تشير إلى مجرتين حلزونيتين سابقتين.

قال الباحثون: “مع استمرار تشابك المجرات لتصبح واحدة ، سيصبح شكل NGC 34 أشبه بمجرة غريبة ، خالية من أي شكل مميز”. “في الفضاء الشاسع ، تعتبر الاصطدامات بين المجرات أحداثًا نادرة جدًا ، ولكن يمكن أن تكون عديدة في مجموعات ضخمة تحتوي على مئات أو حتى آلاف المجرات.”

في 26 أكتوبر 2004 ، التقطت  مركبة كاسيني الفضائية التابعة لناسا أول صور عن قرب لأكبر أقمار زحل تيتان. أسقطت المركبة الفضائية كاسيني في وقت لاحق مسبارًا على تيتان يدعى Huygens ، وهو مركبة فضائية أوروبية ربطت رحلة إلى نظام زحل مع مهمة كاسيني لكن قبل أن تنزل كاسيني راكبها الآلي ، حلقت بالقرب من تيتان عدة مرات والتقطت بعض الصور الرائعة.

أكملت كاسيني أول رحلة طيران لها في 3 يوليو 2004 ، ولكن عندما تأرجحت للمرة الثانية في 26 أكتوبر ، اقتربت بنحو 300 مرة مما كانت عليه في المرة الأولى. في أقرب نقطة من هذا التحليق ، كانت كاسيني على بعد 745 ميلاً من سطح تيتان. التقطت المركبة الفضائية مئات الصور خلال هذا التحليق ، وكانت هذه أعلى المناظر دقة لتيتان شاهدها أي شخص على الإطلاق.

اكتشف القمر الصناعي الاستقصائي للكواكب الخارجية العابرة (TESS) التابع لناسا أول كوكب بحجم الأرض في المنطقة الصالحة للسكن لنجمه ، وهي نطاق المسافات حيث قد تكون الظروف مناسبة تمامًا للسماح بوجود الماء السائل على السطح. 

أكد العلماء هذا الاكتشاف ، المسمى TOI 700 d ، باستخدام تلسكوب Spitzer Space Telescope التابع لناسا وصمموا البيئات المحتملة للكوكب للمساعدة في توفير المعلومات لعمليات الرصد المستقبلية.

TOI 700 d هو واحد من عدد قليل من الكواكب بحجم الأرض التي تم اكتشافها في المنطقة الصالحة للسكن للنجم حتى الآن. تشمل الكواكب الأخرى عدة كواكب في نظام TRAPPIST-1 وعوالم أخرى اكتشفها تلسكوب كبلر الفضائي التابع لناسا.

قال بول هيرتز ، مدير قسم الفيزياء الفلكية في مقر ناسا في واشنطن: “تم تصميم وإطلاق TESS خصيصًا للعثور على كواكب بحجم الأرض تدور حول النجوم القريبة…الكواكب حول النجوم القريبة أسهل في متابعتها بالتلسكوبات الأكبر في الفضاء وعلى الأرض حيث أن اكتشاف TOI 700 d هو اكتشاف علمي رئيسي لـ TESS وتأكيد حجم الكوكب وحالة المنطقة الصالحة للسكن مع Spitzer هو فوز آخر  لهذا التلسكوب حيث يقترب من نهاية العمليات العلمية في يناير “.

يراقب القمر الصناعي TESS مساحات كبيرة من السماء لمدة 27 يومًا في كل مرة. وتقوم عملية المراقبة الطويلة للقمر الصناعي بتتبع التغيرات في السطوع النجمي الناتجة عن عبور كوكب يدور أمام نجمه من منظورنا ، وهو حدث يسمى بحدث العبور.

TOI 700 هو نجم قزم صغير رائع يقع على بعد أكثر من 100 سنة ضوئية في كوكبة أبو سيف الجنوبية، حجمه يصل إلى حوالي 40٪ من كتلة الشمس وحوالي نصف درجة حرارة سطحها. يظهر النجم في 11 من أصل 13 منطقة مراقبة في السماء  التي تم ملاحظتها من قبل القمر الصناعي  TESS خلال السنة الأولى للمهمة ، واكتشف العلماء عمليات عبور متعددة بواسطة كواكبها الثلاثة.

تم تصنيف النجم في الأصل بشكل خاطئ في قاعدة بيانات TESS على أنه أقرب إلى شمسنا ، مما يعني أن الكواكب بدت أكبر وأكثر سخونة مما هي عليه بالفعل. لكن تمكن العديد من الباحثين ، بما في ذلك ألتون سبنسر ، طالب في المدرسة الثانوية يعمل مع أعضاء فريق TESS من اكتشاف هذا الخطأ.

قالت إميلي جيلبرت ، طالبة دراسات عليا في جامعة شيكاغو: “عندما صححنا أبعاد هذا النجم ، انخفضت أحجام كواكبها ، وأدركنا أن الكوكب الأبعد كان بحجم الأرض وفي المنطقة الصالحة للسكن”. 

“بالإضافة إلى ذلك ، في 11 شهرًا من عمليات البحث، لم نلاحظ أي توهجات من النجم ، مما يحسن فرص أن يكون TOI 700 d صالحًا للسكن ويجعل من السهل نمذجة ظروف الغلاف الجوي والسطح.

قدم جيلبرت وباحثون آخرون النتائج في الاجتماع 235 للجمعية الفلكية الأمريكية في هونولولو ، وتم تقديم ثلاث أوراق بحثية – أحدها بقيادة جيلبرت – إلى المجلات العلمية.

الكوكب الأعمق ، المسمى TOI 700 b ، هو تقريبًا بحجم الأرض ، وربما يكون صخريًا ويكمل مداره كل 10 أيام. الكوكب الأوسط ، TOI 700 c ، أكبر 2.6 مرة من الأرض – بين أحجام الأرض ونبتون – يدور كل 16 يومًا ومن المحتمل أن يكون عالمًا يهيمن عليه الغاز. TOI 700 d ، الكوكب الأبعد المعروف في النظام والوحيد في المنطقة الصالحة للسكن ، حيث أن حجمه 20٪ أكبر من حجم الأرض ، يدور كل 37 يومًا ويتلقى من نجمه 86٪ من الطاقة التي توفرها الشمس للأرض.

 يُعتقد أن جميع الكواكب مرتبطة بشكل مدّي بنجمها ، مما يعني أنها تدور مرة واحدة في كل مدار بحيث يغمر أحد جوانبها في ضوء النهار باستمرار.

طلب فريق من العلماء بقيادة جوزيف رودريغيز ، عالم الفلك في مركز الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد وسميثسونيان في كامبريدج ، ماساتشوستس ، متابعة ملاحظات مع تلسكوب Spitzer لتأكيد TOI 700 D.

قال رودريغيز: “نظرًا لتأثير هذا الاكتشاف – أنه أول كوكب بحجم الأرض في منطقة القمر الصناعي TESS الصالحة للسكن – أردنا حقًا أن يكون فهمنا لهذا النظام ملموسًا قدر الإمكان”. 

“شهد  تلسكوب Spitzer عبور كوكب  TOI 700 d بالضبط عندما توقعنا ذلك،

 إنها إضافة رائعة لإرث مهمة ساعدت في تأكيد اثنين من كواكب TRAPPIST-1 وتحديد خمسة أخرى “.

زادت بيانات هذا التلسكوب من ثقة العلماء بأن TOI 700 d هو كوكب حقيقي وشحذت قياساتهم للدورة المدارية بنسبة 56٪ وحجمه بنسبة 38٪. كما استبعدت أيضًا الأسباب الفيزيائية الفلكية الأخرى المحتملة لإشارة العبور ، مثل وجود نجم مصاحب أصغر وأخف في النظام.

استخدم رودريغيز وزملاؤه أيضًا ملاحظات المتابعة من تلسكوب أرضي بطول متر واحد في شبكة مرصد لاس كومبريس العالمية لتحسين ثقة العلماء في الفترة المدارية وحجم TOI 700 c بنسبة 30٪ و 36٪ على التوالي.

نظرًا لأن TOI 700 ساطع وقريب ولا يظهر أي علامة على التوهجات النجمية ، فإن النظام هو مرشح رئيسي لقياسات الكتلة الدقيقة بواسطة المراصد الأرضية الحالية. يمكن أن تؤكد هذه القياسات تقديرات العلماء بأن الكواكب الداخلية والخارجية صخرية وأن الكوكب الأوسط مصنوع من الغاز.

قد تكون البعثات المستقبلية قادرة على تحديد ما إذا كانت الكواكب لها أغلفة جوية ، وإذا كان الأمر كذلك ، حتى تحدد تكوينها.

في حين أن الظروف الحياتية الدقيقة  لكوكب TOI 700 d غير معروفة ، يمكن للعلماء استخدام المعلومات الحالية ، مثل حجم الكوكب ونوع النجم الذي يدور حوله ، لإنشاء نماذج كمبيوتر وإجراء تنبؤات.

وعلى إثر ذلك  قام الباحثون في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند بنمذجة 20 بيئة محتملة من TOI 700 d لقياس ما إذا كانت أي نسخة ستؤدي إلى درجات حرارة سطح وضغط مناسب لصلاحية السكن.

فحصت نماذج المناخ ثلاثية الأبعاد الخاصة بهم مجموعة متنوعة من أنواع الأسطح وتركيبات الغلاف الجوي المرتبطة عادةً بما يعتبره العلماء عوالم قابلة للحياة.

 نظرًا لأن TOI 700 d مقيد بشكل مدّي إلى نجمه ، فإن تشكيلات السحب وأنماط الرياح على الكوكب قد تكون مختلفة بشكل لافت للنظر عن أشكال الأرض.

اشتملت إحدى نظريات المحاكاة على أن TOI 700 d مغطى بالمحيط مع جو كثيف يهيمن عليه ثاني أكسيد الكربون على غرار ما يعتقد العلماء أنه كان يحيط بالمريخ عندما كان صغيرًا. 

يحتوي الغلاف الجوي للنموذج على طبقة عميقة من السحب على الجانب المواجه للنجمة. نموذج آخر يصور TOI 700 d كنسخة خالية من الغيوم من الأرض الحديثة ، حيث تتدفق الرياح بعيدًا عن الجانب الليلي من الكوكب وتتقارب عند النقطة التي تواجه النجم مباشرة.

عندما يمر ضوء النجوم عبر الغلاف الجوي للكوكب ، فإنه يتفاعل مع جزيئات مثل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين لإنتاج إشارات مميزة تسمى الخطوط الطيفية. أنتج فريق النمذجة ، بقيادة Gabrielle Engelmann-Suissa ، وهي جمعية أبحاث الفضاء بالجامعات التي تزور مساعد باحث في Goddard ، أطيافًا محاكية لـ 20 نسخة من نموذج TOI 700 d.

قال إنجلمان سويسا: “في يوم من الأيام ، عندما يكون لدينا أطياف حقيقية من TOI 700 d ، يمكننا التراجع ، ومطابقتها مع أقرب طيف تمت محاكاته ، ثم مطابقة ذلك مع نموذج”. “إنه أمر مثير لأنه بغض النظر عما اكتشفناه عن الكوكب ، سيبدو مختلفًا تمامًا عما لدينا هنا على الأرض.”

TESS هي مهمة مستكشف للفيزياء الفلكية تابعة لوكالة ناسا يقودها ويديرها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج ، ماساتشوستس ، ويديرها مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. ومن بين الشركاء الإضافيين شركة نورثروب جرومان ومقرها فولز تشيرش بولاية فيرجينيا ؛ مركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا في وادي السيليكون بكاليفورنيا ؛ مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج ، ماساتشوستس ؛ مختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ومعهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور. وتشارك في البعثة أكثر من اثنتي عشرة جامعة ومعاهد بحثية ومراصد من جميع أنحاء العالم.

يدير مختبر الدفع النفاث في باسادينا بولاية كاليفورنيا مهمة تلسكوب سبيتزر الفضائي لمديرية المهام العلمية التابعة لوكالة ناسا في واشنطن. يتم إجراء العمليات العلمية في مركز Spitzer Science في Caltech في باسادينا. تتم العمليات الفضائية في لوكهيد مارتن سبيس في ليتلتون ، كولورادو. يتم أرشفة البيانات في أرشيف علوم الأشعة تحت الحمراء الموجود في IPAC في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. يدير معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا مختبر الدفع النفاث لناسا.

تم تمويل عمل النمذجة من خلال Sellers Exoplanet Environment Collaboration في Goddard ، وهو تعاون متعدد التخصصات يجمع الخبراء لبناء نماذج حاسوبية شاملة ومتطورة لتحليل ملاحظات الكواكب الخارجية الحالية والمستقبلية بشكل أفضل.