كيف تهبط على سطح مذنّب

من موقعه كمدير لبعثة مركبة "روزيتا"، نجح فريد جانسن عام 2014 في تحقيق عملية هبوط مسبار فضائي على المذنب المعروف باسم 67P\تشوريوموف جيراسيمنكو. يكشف جانسن، من خلال هذه المحادثة الساحرة والطريفة، عن بعض الحسابات الدقيقة التي تطلبتها عملية هبوط المسبار فيلاي على المذنب، على بعد 500 مليون كيلومتر من الأرض، ويعرض صورًا مذهلة التقطتها المركبة خلال رحلتها.

تعالوا معي في هذه الرحلة الأسطورية،
على متن المركبة الفضائية "روزيتا".

لمرافقة مسبار فضائي والهبوط به على مُذنّب.

كان هذا شغلي الشاغل
طوال العامين الماضيين.

ومن أجل القيام بذلك،

أود أن أشرح لكم قليلًا عن
نشأة المجموعة الشمسية.

إذا عدنا 4.5 مليار
سنة إلى الوراء،

كانت هناك سحابة من الغاز والغبار.

في مركز تلك السحابة،
تشكلت شمسنا وبدأت بالاشتعال.

وفي نفس الوقت، تشكل ما نسميه الآن
كواكب وكويكبات ومذنبات.

ووفقًا للنظرية، فإن ما حدث بعد ذلك،

هو أنه عندما بَرَدت الأرض
بعد تكوّنها بقليل،

اصطدمت المذنبات بشكل هائل بالأرض
وأوصلت المياه إلى الأرض.

ومن المحتمل أنها أوصلت إلى الأرض
مواد عضوية معقدة أيضًا.

ولعل هذا قد مهّد لنشأة الحياة.

يمكنك أن تقارن هذا بحلك
لأحجية من 250 قطعة،

وليس أحجية مكونة من 2,000 قطعة.

بعدئذ، فإن الكواكب الكبيرة
مثل المشترى و زحل،

لم تكن في المكان الذي تحتله الآن،

وبفعل جاذبيتها البينيّة،

فقد كنست المحيط الداخلي
للنظام الشمسي بأكمله،

وانتهى المطاف يما تُعرف بالمذنبات

إلى شيء يسمى بـ "حزام كويبر".

وهو حزام من الجسيمات يقع خلف
مدار نبتون،

وأحيانًا تصطدم هذه الأجسام
بعضها ببعض،

فينحرف اتجاهها بسبب الجاذبية؛

ومن ثَمّ تسحبها جاذبية المشتري
مرة أخرى إلى داخل النظام الشمسي،

وهكذا تتحول هذه الأجسام
إلى المذنبات التي نراها في السماء.

الشيء المهم الذي علينا أن نلاحظه،
هو أنه بينما مرت

4.5 مليار سنة،

كانت هذه المذنبات متمركزة
خارج النظام الشمسي،

ولم يطرأ عليها أي تغيير.

نُسَخ مُجَمّدة تمامًا من نظامنا الشمسي.

وهي تبدو هكذا في السماء.

نعرفها من أذيالها.

في الحقيقة للمذنب ذيلان،

أحدهما هو ذيل من الغبار،
تذروه الرياح الشمسية بعيدًا.

والآخر هو ذيل أيوني،
وهو عبارة عن جسيمات مشحونة.

وهي تتبع المجال المغناطيسي
للنظام الشمسي.

هذه هي الغُرّة،

ثم هناك النواة،
وهي هنا صغيرة جدًا لتُرى.

وعليك أن تتذكر،
أنه في حالة "روزيتا"،

فإن المركبة في منتصف تلك
النقطة الدقيقة.

فنحن على بعد 20 أو 30
أو 40 كيلومترًا فقط من المذنب.

إذًا، فما الذي ينبغي علينا تذكره؟

تحتوي المذنبات على المادة الأساسية
التي تشكل منها نظامنا الشمسي.

لذا فهي مادة مثالية لدراسة المكونات

التي كانت حاضرة عندما
تشكلت الأرض وبدأت الحياة.

كما يُعتقد أن المذنبات

قد أحضرت العناصر التي
ربما قد مهدت لنشأة الحياة.

عام 1938، أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية
برنامج "هورايزون 2000" طويل الأمد،

الذي اضطلع بمهمة أساسية،
وهي مَهَمة إلى مذنب.

وبالتوازي، تم إطلاق مهمة صغيرة إلى مذنب،
تدعى جيوتو، وهي ما تراه هنا.

وفي عام 1986، حلقت المهمة بجانب مذنب هالي
برفقة أسطول من المركبات الفضائية الأخرى.

من نتائج تلك المهمة
أنه أصبح جليًّا للعيان،

أن المذنبات كانت هياكل مثالية للدراسة
لنفهم نظامنا الشمسي.

وهكذا فإن مهمة "روزيتا"
قد تم اعتمادها في عام 1993،

وكان يُفترض أن تُطلق أساسًا عام 2003.

لكن ظهرت مشكلة في صاروخ آريان.

على أي حال، فإن قسم العلاقلات
العامة، وفي خضمّ حماسته،

كان بالفعل قد صنع 1000 طبق
من الفخار الأزرق،

وعليها اسم المذنب الخطأ.

وعليه، فلم أضطر لشراء أوانٍ خزفية منذئذٍ.
ذاك هو الجانب الإيجابي في الموضوع.

(ضحك)

عندما حُلّت المشكلة برُمتها،

غادرنا الأرض عام 2004،

إلى المذنب الذي اختير من جديد
"تشوريوموف-جيراسِمِنكو".

وقد توجّب اختيار هذا المذنب بشكل خاص،

لأنه، أولًا: عليك أن تكون قادرًا
على الوصول إليه؛

وثانيًا: ينبغي ألا يكون داخل
النظام الشمسي منذ زمن طويل.

هذا المذنب بالذات كان داخل
النظام الشمسي منذ عام 1959.

وكانت تلك هي المرة الأولى التي يؤثر فيه
كوكب المشتري ويحرف مساره.

وأصبح قريبًا من الشمس
بما يكفي ليبدأ بالتغير.

وهكذا فإنه مذنب جديد جدًا.

حققت "روزيتا" أكثر من سابقة تاريخية،

فقد كانت أول قمر اصطناعي يدور حول مذنب،

ويرافقه طوال كامل رحلته
عبر النظام الشمسي،

أثناء أدنى اقتراب له من الشمس
كما سنراه في أغسطس،

ثم أثناء ابتعاده مرة أخرى إلى الخارج.

إنه أول حالة هبوط على مذنب على الإطلاق.

في الحقيقة، فقد قمنا بالدوران حول المذنب
باستخدام شيء لا نقوم بفعله عادة

باستخدام المركبة الفضائية.

عادة، تنظر إلى السماء فتدرك
إلى أين تشير وأين أنت،

في هذه الحالة، ليس ذلك كافيًا.

فقد تنقلنا عن طريق متابعة
معالم محددة على سطح المذنب.

ولاحظنا وجود أشياء مثل الصخور والحفر،

و هكذا تمكنا من معرفة مكاننا
بالنسبة للمذنب.

و بالطبع كان القمر الاصطناعي الأول
الذي يتجاوز مدار كوكب المشتري،

باستخدام الخلايا الشمسية.

يبدو هذا أكثر بطولة مما
هو عليه في الواقع،

لأن إمكانية استخدام المولدات
الحرارية المشعة

لم تكن متوافرة في أوروبا حينها،
لذا لم يكن هناك مجال للاختيار.

وألواح الطاقة الشمسية هذه كبيرة .

ذلك جناح واحد، و هؤلاء ليسوا
أشخاصًا تم انتقاؤهم خصيصًا.

إنهم مثلك و مثلي.

(ضحك)

لدينا جناحان كهذا، يمتدان
على مساحة 65 متر مربع.

بالطبع، بعد ذلك، وعندما وصلنا إلى المذنب،

وجدنا أن شراعًا مساحته 65 مترًا مربعًا

ينفث الغاز بالقرب من هيكل ،
و هذا لا يمثل دومًا خيارًا صائبًا.

كيف تمكنّا من الوصول إلى المذنب؟

كان علينا الوصول إلى هناك من أجل
الأهداف العلمية للمركبة "روزيتا"،

بعيدًا جدًا، إلى أربعة أضعاف
المسافة بين الأرض والشمس؛

وبسرعة أعلى من تلك التي
يمكننا بلوغها باستخدام الوقود.

إذ كان ليتوجب علينا استخدام وقود
يبلغ وزنه ستة أضعاف وزن المركبة.

ما العمل إذًا؟

نحلّق باستخدام الجاذبية:

حيث نطير بالقرب من أحد
الكواكب على ارتفاع منخفض جدًا،

بضعة آلاف من الكيلومترات،

ثم نكتسب سرعة دوران ذلك الكوكب
حول الشمس من دون استهلاك للطاقة.

لقد قمنا بذلك عدة مرات.

حول الأرض، والمريخ، ثم حول الأرض لمرتين،

كما حلّقنا بالقرب من كويكبين:
لوتيشيا وستاينز.

وفي عام 2011، ابتعدنا كثيرًا عن الشمس
لدرجة أنه في حال أصاب المركبة عطلٌ ما،

فإننا لم نكن لنتمكن من إنقاذها.

لذا، فقد دخلنا في حالة سبات؛

قمنا بإغلاق كل شيء، عدا ساعة واحدة.

باللون الأبيض هنا، ترون مسار المركبة،
وكيف تسير الأمور.

كما ترون، ابتداءً من الدائرة حيث انطلقنا،

مع الخط الأبيض، ترون أن المسار
يصبح إهليلجيًا أكثر فأكثر؛

إلى أن اقتربنا من المذنب في نهاية المطاف،

في مايو 2014، وبات علينا
البدء بمناورات الالتحام.

و في طريقنا ، مررنا بالقرب من الأرض،
و التقطنا بعض الصور للتحقق من كاميراتنا.

ترون هنا القمر يبزغ فوق الأرض.

وهذه الصورة التي نسميها اليوم "سيلفي"،

وبالمناسبة، لم تكن هذه الكلمة
قد اخترعت بعد في ذلك الوقت (ضحك).

التقطت الصورة بالقرب
من المريخ باستخدام كاميرا CIVA،

وهي إحدى الكاميرات الموجودة على المسبار،

تحت الألواح الشمسية مباشرة.

وترون هنا كوكب المريخ
والألواح الشمسية في عمق الصورة.

وعندما خرجنا من حالة السبات في يناير 2014،

كنا نقترب من الوصول إلى مسافة

2 مليون كلم من المذنب في مايو.

لكن المركبة حينها كانت
تحلق بسرعة عالية جدًا.

فقد كنا نحلق أسرع من المذنب
بمقدار2800 كلم/سا،وكان علينا تخفيف سرعتنا.

توجب علينا القيام بثماني مناورات.

وكما ترون هنا، كان بعضها ضخمًا بالفعل.

قمنا في المرحلة الأولى بتخفيف السرعة
لبضع مئات من الكيلومترات في الساعة فقط؛

واستغرق ذلك سبع ساعات،

واستهلك 218 كغ من الوقود.

لقد كانت تلك الساعات السبع
مرهقة جدًا، ففي عام 2007،

كان ثمة تسرب في نظام الدفع في روزيتا؛

وتوجّب علينا إغلاق فرع بالكامل،

لذا فقد كان النظام يعمل تحت مستوى من الضغط

لم يكن مصممًا أو مؤهلًا له.

ثم اقتربنا من المذنب، وكانت
هذه أولى الصور التي رأيناها.

كانت مدة دوران المذنب الفعلية تبلغ
12 و 1/2 الساعة.

هذه صورة مسرّعة إذًا.

وأنتم تدركون الآن أن خبراء
الهندسة الدينامية في رحلتنا،

اعتقدوا أن مهمة الهبوط
على المذنب لن تكون سهلة.

وكنا نأمل أن نجد شيئًا مسطحًا نسبيًا،

بحيث يمكننا الهبوط عليه بسهولة.

كان يحدونا أمل بأن يكون سطحه أملس.

ولكن لا، لم يكن الأمر كذلك (ضحك).

إذّا، في تلك المرحلة، كان الأمر حتميًّا:

كان علينا وضع خريطة
تفصيلية قدر الإمكان للمذنب.

إذ كان علينا أن نجد مساحة
مسطّحة يبلغ قطرها 500 متر.

لماذا 500 متر؟ كان ذلك هو هامش
الخطأ لعملية هبوط المسبار.

شرعنا في القيام بهذه العملية،
وقمنا بوضع خريطة للمذنب

باستخدام تقنية تسمى
"الرسم باستحدام الضوء".

حيث نستفيد من الظلال الناجمة عن ضوء الشمس.

ما ترونه هنا هو صخرة على سطح المذنب،

حيث تسطع الشمس من الأعلى.

ومن خلال الظل، وباستخدام عقولنا،

يمكننا على الفور تحديد
الشكل التقريبي للصخرة.

ويمكننا برمجة هذه الطريقة على الحاسوب،

ومن ثم نقوم بتغطية المذنب بالكامل،
لنحصل على خريطة تفصيلية له.

ومن أجل القيام ذلك، قمنا بالتحليق
على مسارات محددة بدءًا من أغسطس.

أولًا، على مثلث بطول 100 كلم؛

وعلى بعد 100 كلم؛

ثم قمنا بالعملية برمتها
ثانيةً على بعد 50 كلم.

عندها، تمكنّا من تكوين صورة
كاملة للمذنب من كافة جوانبه.

واستخدمنا هذه الطريقة
لرسم خريطة متكاملة للمذنب.

وقادنا ذلك للعثور على عدة
مواقع محتملة للهبوط.

وقد استغرقت هذه العملية برمتها،
بدءًا برسم خريطة للمذنب،

وانتهاءً بتحديد موقع الهبوط
بشكل نهائي، استغرقت 60 يومًا.

لم يكن أمامنا سعة من الوقت.

ولكي أضعكم في الصورة،

تستغرق المهمة إلى المريخ
سنوات من الوقت واجتماع مئات من العلماء،

لتحديد الوجهة النهائية.

وقد كان أمامنا 60 يومًا فقط.

قمنا أخيرًا بتحديد موقع الهبوط بشكل نهائي،

وتم إعداد "روزيتا" لإطلاق "فيلاي".

ولكي ينجح الأمر، كان على "روزيتا"
أن تكون في الموقع الصحيح بالضبط،

وموجّهة نحو المذنب، إذ أن
المسبار يعمل بصورة سلبية.

بعدئذ، يتم دفع المسبار
خارجًا باتجاه المذنب.

وكان على "روزيتا" الاستدارة،

بحيث تتوجه الكاميرات نحو
"فيلاي" أثناء مغادرته المركبة،

وبحيث نستطيع التواصل معه.

استغرقت عملية الهبوط لكامل المسار 7 ساعات.

لنقم بعملية حسابية بسيطة:

لو حدث خطأ في سرعة "روزيتا"
بمقدارسنتيمتر واحد في الثانية،

ونعلم أن 7 ساعات تساوي 25 ألف ثانية،

فإن ذلك يعني أن يحيد المسبار
عن موقع هبوطه 252 مترًا.

لذا فقد توجب علينا معرفة سرعة "روزيتا"

بدقة تفوق سنتيمترًا واحدًا في الثانية،

ومعرفة موقعها في الفضاء بدقة تفوق 100 متر.

كل ذلك على بعد 500 مليون كلم من الأرض.

إن ذلك لإنجاز جبار.

دعوني أوجز لكم بعض
المعارف والأدوات المستخدمة هنا.

لن أصدع رؤوسكم بكافة
التفاصيل المتعلقة بالأدوات.

لنقل إنها مجهزة بكل شيء.

فقد كنا نستطيع سحب الغازات،
وقياس أبعاد جزيئات الغبار،

وشكلها، وتركيبها؛

كما ضمّت أدوات لقياس المغناطيسية،
كان لدينا كل شيء.

ههنا إحدى النتائج التي توصلنا إليها
من إحدى الأدوات التي تقيس كثافة الغازات،

من موقع "روزيتا".

هذا هو الغاز الذي صدر عن المذنب؛

يمثل الشكل السفلي شهر
سبتمبر من العام الماضي.

ثمة انحراف واضح على المدى الطويل،
وهو أمر غير مفاجئ بحد ذاته؛

ولكن هل ترون هذه القمم الحادة؟

تمثل كلٌ منها يومًا من عمر المذنب.

يمكنكم رؤية تأثير الشمس
على عملية تبخر الغازات.

وبالنظر إلى أن المذنب يدور،

فمن الواضح أن هناك بقعة محددة

تخرج منها كل هذه الأشياء؛

حيث تسخن تحت تأثير الشمس،
ومن ثم تبرد عندما تصبح على الجانب الآخر.

ويمكننا هنا رؤية التغيرات
الحاصلة في كثافة الغاز.

هذه قائمة بالغازات والمكونات العضوية

التي استطعنا قياسها بالفعل.

وكما ترون فهي قائمة غنية ومثيرة،

ولا يزال هناك الكثير الكثير مما سنكتشفه،

حيث سنقوم بالمزيد من القياسات.

في الواقع، هناك مؤتمر تجري
أحداثه في هيوستن في هذه اللحظات،

حيث يتم عرض الكثير من هذه النتائج.

و لقد قسنا أيضًا جزيئات الغبار؛

قد لا يبدو لكم ذلك بالأمر المهم،

لكن العلماء ذهلوا عندما رأوا هذا:

جزيئتان من الغبار:

أطلقوا على الجزيئة اليمنى اسم بوريس،
وعالجوها باستخدام التنتالوم

لكي يتمكنوا من تحليلها.

وقد وجدنا الصوديوم والمغنيزيوم.

يشير ذلك إلى أن هذا ما
كان عليه تركيز هاتين المادتين

عند تشكّل نظامنا الشمسي.

وهكذا فقد عرفنا ما المواد التي كانت موجودة

عندما تشكل كوكبنا.

بالطبع، كان التصوير عاملًا بالغ الأهمية.

هذه إحدى الكاميرات الموجودة على روزيتا.
كاميرا أوزيريس؛

وقد احتلت هذه الصورة غلاف مجلة العلوم

يوم 23 يناير من هذا العام.

لم يكن أحدٌ يتوقع أن يكون
الجرم بهذا الشكل؛

فقد كانت معالم الصخور تشبه إلى حد بعيد

صخرة "هاف دوم" في يوزيميتي.

كما شاهدنا أيضًا أشياء كهذه:

كثبانًا رملية، وكما يبدو إلى يمين الصورة،
ظلال أحدثتها الرياح.

لقد شاهدنا ذلك من قبل على المريخ،
لكن هذا المذنب لا يمتلك غلافًا جويًا؛

لذا فإن من الصعب تشكّل ظلال بفعل الرياح.

قد يكون ذلك بسبب تفريغ غازات محلية.

أي أشياء تصعد وتهبط ثانية.

نحن لا نعلم بالضبط، لذا
فإننا بحاجة للمزيد من البحث.

ترون هنا الصورة ذاتها مرتين.

إلى اليسار، ترون حفرة في الوسط.

إلى اليمين، وإذا أمعنتم النظر،

ترون ثلاثة اندفاعات غازية
تخرج من أسفل الحفرة،

وذلك بسبب نشاط المذنب.

كانت المناطق النشطة،على ما يبدو
في أسفل تلك الحفر،

حيث تتبخر المواد وتنطلق في الفضاء.

ثمة شق غريب ومثير للاهتمام
عند عنق المذنب؛

بإمكانك رؤيته إلى الجانب الأيمن.

يبلغ طوله كيلومترًا واحدًا،
وعرضه مترين ونصف.

يقترح البعض،

أنه عند اقترابه من الشمس،

فإن المذنب قد ينشطر إلى قسمين،

وعندها يستوجب علينا الاختيار،

أي المذنبين سنختار؟

عودة إلى المسبار.-- ومعداته الكثيرة.

فعدا المعدات المسؤولة عن الحفر والطَرق،

يمكن مقارنة المسبار بروزيتا،
إذ أننا نريد المقارنة،

بين ما نجده في الفضاء،
وما وجدناه على المذنب.

وتسمى هذه القياسات:
القياسات الحقيقة على الأرض.

ترون هنا صور عملية الهبوط،

التي التقطت بواسطة كاميرا أوزيريس.

وترون كيف يبتعد المسبار شيئًا
فشيئًا عن روزيتا.

أعلى ويمين الشاشة، ترون صورة
التقطها المسبار على ارتفاع 60 مترًا،

60 مترًا من سطح المذنب.

تبلغ أبعاد الصخور هنا نحو عشرة أمتار،

وكانت هذه إحدى آخر الصور التي التقطناها
قبل أن نحط على سطح المذنب.

ترون هنا سلسلة الصور مرة أخرى،
ولكن من زاوية أخرى.

وترون ثلاثة اندفاعات من أسفل
ويسار الشاشة إلى الوسط،

للمسبار وهو يحلق فوق سطح المذنب.

و في أعلى الشاشة، هناك صورتان،
قبل وبعد عملية الهبوط.

المشكلة الوحيدة لصورة ما بعد الهبوط
هي عدم وجود المسبار فيها.

ولكن إذا أمعنتم النظر في يمين الصورة،

فسترون أن المسبار ما زال هناك،
غير أنه ارتد إلى الأعلى،

وغادر سطح المذنب ثانيةً.

المفارقة الطريفة هنا،

أن مركبة روزيتا كانت مصممةً
بالأصل بحيث تحمل مسبارًا يمكنه الارتداد،

لكننا تخلّينا عن تلك الفكرة
بسبب تكلفتها العالية.

حسنًا، لقد نسينا ، لكن المسبار لم ينسَ.

(ضحك)

أثناء القفزة الأولى، وكما نرى في المقياس؛

يعطينا الشكل معلومات
عن المحاور الثلاثة: س، ع، ص

وفي المنتصف، هناك خط أحمر.

عند الخط الأحمر، هناك تغيير.

يبدو أن ما حصل أثناء القفزة الأولى،

هو أننا اصطدمنا بحافة
الفوهة بأحد أذرع المسبار،

فتغيرت بذلك سرعة دوران المسبار.

لقد كنا محظوظين إذًا،

بكوننا في ذلك الموقع.

هذه إحدى أهم الصور التي التقطتها روزيتا،

فهي تصور جسمًا من صنع الإنسان،
وهو ذراع المسبار،

يحط على سطح مذنب.

بالنسبة لي، تمثل هذه إحدى أعظم
صور الفضاء على الإطلاق.

(تصفيق)

ما زال يتوجب علينا العثور على المسبار.

نعتقد أنه يجب أن يكون
ضمن هذه المنطقة الزرقاء؛

لم نتمكن من العثور عليه بعد،
لكن البحث لا يزال مستمرًا.

كما نواصل مساعينا لإعادة
تشغيل المسبار ثانية،

فنحن نسمع كل يوم،

ونأمل أنه في وقت ما بين اليوم وشهر أبريل،

سوف يستيقظ المسبار من سباته.

ألخص لكم هنا النتائج بشأن المذنب:

هذا المذنب يطفو على الماء.

فكثافته تبلغ نصف كثافة الماء.

إنه يبدو كصخرة هائلة، لكنه ليس كذلك.

فنسبة الزيادة في نشاط المذنب، والتي
شهدناها في يونيو ويوليو وأغسطس

تبلغ أربعة أضعاف.

وبحلول وقت وصول
المذنب إلى الشمس،

سينجم عن نشاط المذنب
خروج 100 كغ في الثانية

من الغاز والغبار وغيرها.

أي ما يصل إلى 100 مليون كغ في اليوم.

وأخيرًا، نصل إلى يوم الهبوط.

لن أنسى ذلك ما حييت-- فقد قامت الدنيا
ولم تقعد. 250 طاقمًا تلفزيونيًا في ألمانيا.

كانت قناة BBC تجري معي لقاء،

وطاقم تلفزيوني آخر يلاحقني طوال النهار،

ويصورني أثناء المقابلة،

واستمر ذلك النهار بطوله.

أما طاقم قناة ديسكفري،

فقد استوقفني عند مغادرتي غرفة المراقبة؛

وطرحوا علي ذلك السؤال.

اغرورقت عيناي بالدموع،
ومازلت أشعر بالإحساس ذاته.

فلمدة شهر ونصف،

لم يخطر ببالي الهبوط من دون أن أبكي،

وما زال هذا الشعور يتملّكني.

أما الآن، فأود أن أترككم مع
هذه الصورة للمذنب، وأودعكم.

شكرًا لكم.

(تصفيق)