مسبارا فان آلن

نهاية البعثة

علاوةً على ذلك، شرع مراقبو البعثة في 12 فبراير 2019 في إنهاء بعثة مسبارَي فان آلن بخفض نقطة الحضيض لكل منهما، مما يزيد مقاومة الغلاف الجوي ويفضي في النهاية إلى دخولهما المدمر إلى الغلاف الجوي. ويضمن ذلك عودتهما خلال مدة معقولة حتى لا يشكلا خطرًا يُذكر في ما يتعلق بمشكلة الحطام المداري. وكان متوقعًا أن يتوقف المسباران عن العمل مع مطلع سنة 2020، أو حين ينفد الوقود الدافع اللازم لإبقاء ألواحهما الشمسية موجهة نحو الشمس، على أن يقع دخولهما الغلاف الجوي سنة 2034.

كذلك، وأُوقف تشغيل مسبار فان آلن B في 19 يوليو 2019 بعد أن أكد مشغلو البعثة نفاد وقوده الدافع، ثم أُوقف تشغيل مسبار فان آلن A في 18 أكتوبر 2019 لقرب نفاد وقوده هو الآخر، فانتهت بذلك بعثة مسبارَي فان آلن بعد سبع سنوات من العمل. وعاد المسبار A إلى الغلاف الجوي للأرض في 11 مارس 2026، وتتوقع ناسا عودة المسبار B في وقت ما بعد سنة 2030.

مركبة الإطلاق

وفي هذا الصدد، أعلن ائتلاف الإطلاق المتحد في 16 مارس 2009 أن ناسا منحته عقدًا لإطلاق البعثة بصاروخ أطلس 5 من طراز 401. وأرجأت ناسا الإطلاق بعد أن بلغ العد التنازلي علامة الدقائق الأربع في صباح 23 أغسطس، ثم حال سوء الأحوال الجوية دون الإطلاق في 24 أغسطس، وتلا ذلك تأجيل احترازي لحماية الصاروخ والقمرين من إعصار إسحاق، حتى وقع الإقلاع في 30 أغسطس 2012 عند الساعة 4:05 صباحًا بالتوقيت الصيفي الشرقي.

نظرة عامة

في هذا الإطار، وعملت المركبتان بتعاون وثيق مع مصفوفة البالونات لرصد خسائر الإلكترونات النسبوية (BARREL)، القادرة على قياس الجسيمات التي تفلت من الأحزمة وتبلغ الغلاف الجوي للأرض. وقد أدار مختبر الفيزياء التطبيقية المسبارَين وبناهما وشغّلهما لحساب ناسا.

وفي هذا الصدد، يدير مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا برنامج التعايش مع نجم بمجمله، وتندرج ضمنه بعثة مسبارَي فان آلن إلى جانب مرصد ديناميكا الشمس. أما مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز فقد تولى التنفيذ الإجمالي للبعثة وإدارة أجهزتها العلمية. وكان مقررًا أن تستمر البعثة الأساسية سنتين، مع توقع أن تكفي المواد المستهلكة أربع سنوات. واقتُصر التخطيط على سنتين لشدة القلق من ألا تصمد إلكترونيات القمرَين طويلًا في بيئة الإشعاع القاسية داخل الأحزمة. وحين انتهت البعثة بعد سبع سنوات لم يكن ذلك بسبب عطل إلكتروني بل لنفاد الوقود، مما أثبت متانة إلكترونيات المركبتين؛ وعُدّ طول بقائهما داخل أحزمة الإشعاع أداءً قياسيًا في مقاومة الإشعاع.

من جهة ثانية، وسُمّي المسباران على اسم جيمس فان آلن مكتشف أحزمة الإشعاع التي درساها.

المركبة الفضائية

من جهة ثانية، تألف مسبارا فان آلن من مركبتين فضائيتين مستقرتَي الدوران أُطلقتا بصاروخ أطلس 5 واحد. وكان على المركبتين أن تعملا في الظروف القاسية نفسها التي تدرسانها؛ فبينما تنعم أقمار اصطناعية أخرى بترف إيقاف التشغيل أو حماية نفسها في خضم الطقس الفضائي الشديد، كان على مسبارَي فان آلن مواصلة جمع البيانات. ولذلك بُنيت المركبتان لتحتملا القصف المتواصل بالجسيمات والإشعاع الذي تتعرضان له في هذه المنطقة الشديدة من الفضاء.

النتائج العلمية

من جانب آخر، واكتُشف في فبراير 2013 حزام إشعاع ثالث مؤقت اعتمادًا على بيانات جمعها مسبارا فان آلن، غير أن دفقة من الرياح الشمسية قضت على هذا الحزام الثالث بعد أسابيع قليلة.

ومن جهة أخرى، نشر فريق البحث في مايو 2016 نتائجه الأولية، وذكر فيها أن التيار الحلقي المحيط بالأرض يسلك سلوكًا يختلف كثيرًا عما كان مفهومًا من قبل. ويقع هذا التيار الحلقي على بعد يتراوح بين نحو من الأرض. ولا تمثل تغيرات التيار الكهربائي إلا ديناميكا البروتونات منخفضة الطاقة. وتشير البيانات إلى وجود تيار حلقي كبير ودائم حول الأرض حتى في أوقات الهدوء، تحمله بروتونات عالية الطاقة، في حين يعود تعزز التيار الحلقي أثناء العواصف المغناطيسية الأرضية إلى دخول بروتونات جديدة منخفضة الطاقة إلى المنطقة القريبة من الأرض.

العلوم

في هذا الإطار، تتمدد أحزمة فان آلن الإشعاعية وتنكمش بمرور الوقت بوصفها جزءًا من منظومة طقس فضائي أوسع كثيرًا، تحركها طاقة ومادة تنبثقان من سطح الشمس وتملآن النظام الشمسي بأسره. والطقس الفضائي مصدر الشفق القطبي المتلألئ في سماء الليل، لكنه قد يعطل الأقمار الاصطناعية ويسبب أعطال شبكات الكهرباء ويشوش اتصالات نظام التموضع العالمي. وقد بُني مسبارا فان آلن لمساعدة العلماء على فهم هذه المنطقة وعلى تحسين تصميم المركبات الفضائية القادرة على تحمل قسوة الفضاء الخارجي. وسعت البعثة إلى تعميق الفهم العلمي لكيفية تكوّن أعداد الإلكترونات والأيونات النسبوية في الفضاء أو تغيرها استجابةً لتغيرات النشاط الشمسي والرياح الشمسية.

• فهم فقدان الإلكترونات من أحزمة الإشعاع وقياسه كميًا.
• تحديد التوازن بين العمليات المسببة لتسارع الإلكترونات وتلك المسببة لفقدانها.
• فهم كيفية تغير أحزمة الإشعاع في سياق العواصف المغناطيسية الأرضية.

وكانت الأهداف العلمية العامة للبعثة كما يلي:

من جهة ثانية، اكتشاف العمليات التي تُسرّع جسيمات حزام الإشعاع وتنقلها، منفردةً أو مجتمعةً، وتحديد الظروف التي يحدث فيها ذلك.

الأجهزة العلمية

من جهة ثانية، طقم أجهزة الجسيمات النشيطة والتركيب والبلازما الحرارية (ECT)؛ والباحث الرئيس فيه هارلان سبنس من جامعة نيو هامبشاير. والشركاء الرئيسون في هذا البحث هم مختبر لوس ألاموس الوطني ومؤسسة البحث الجنوبية الغربية وشركة أيروسبيس ومختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء (LASP).

إضافةً إلى ذلك، طقم أجهزة الحقلين الكهربائي والمغناطيسي والعلوم المتكاملة (EMFISIS)؛ والباحث الرئيس فيه كريغ كليتزينغ من جامعة آيوا.

• مطياف البروتونات النسبوية (RPS) من مكتب الاستطلاع الوطني.
• طالع كذلك
• مرصد ديناميكا الشمس
• مرصد الشمس وغلافها
• فيزياء الشمس ونظامها
• كاسيني-هويجنز
• المراجع

وفي هذا السياق، لما كان من الحيوي أن تجري المركبتان قياسات متطابقة لرصد تغيرات أحزمة الإشعاع عبر المكان والزمان معًا، حمل كل مسبار الأجهزة التالية:

كذلك، تجربة التركيب الأيوني لمسبارَي عواصف حزام الإشعاع (RBSPICE)؛ والباحث الرئيس فيها لويس جون لانزيروتي من معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا. ومن الشركاء الرئيسين مختبر الفيزياء التطبيقية وشركة Fundamental Technologies.

في هذا الإطار، جهاز الحقل الكهربائي والأمواج (EFW)؛ والباحث الرئيس فيه جون ويغانت من جامعة منيسوتا. ومن الشركاء الرئيسين في هذا البحث جامعة كاليفورنيا في بركلي وجامعة كولورادو في بولدر.

المحطات الرئيسية

• اكتمال مراجعة مفهوم البعثة، 30–31 يناير 2007.
• المراجعة التمهيدية للتصميم، أكتوبر 2008.
• مراجعة الإقرار، يناير 2009.

من جهة ثانية، نقل المسبارَين من مختبر الفيزياء التطبيقية في لوريل بولاية ماريلاند إلى محطة كيب كانافيرال للقوات الجوية في فلوريدا، 30 أبريل 2012.

من جانب آخر، إطلاق المسبارَين من مجمع الإطلاق الفضائي 41 في محطة كيب كانافيرال للقوات الجوية بفلوريدا في 30 أغسطس 2012، وتم الإقلاع في الساعة 4:05 صباحًا بالتوقيت الصيفي الشرقي.

• إيقاف تشغيل مسبار فان آلن B، 19 يوليو 2019.
• إيقاف تشغيل مسبار فان آلن A، 18 أكتوبر 2019، وبه انتهت البعثة.
• خروج مسبار فان آلن A من مداره، 11 مارس 2026.