نيكولاي كارداشيف هو واحد من أشهر الفلكيين الروس والعالميين، مبتكر مشروع الإنترفيرومترات الأرضية-الفضائية الطموح جدًا ذات القواعد الطويلة جدًا “راديو أسترون” و”ميليميترون”. الأول منهما قضى في المدار أربع سنوات بالفعل. لكن ما جعل أكاديمي الأكاديمية الروسية للعلوم ومدير مركز الفلك الفضائي في FIAN مشهورًا بشكل خاص هو أن من بين مهامه البحثية الكثيرة هناك مثل البحث عن علامات الحياة خارج الأرض، دراسة الثقوب السوداء والثقوب الدودية.
مبادرة استكشاف الفضاء في بريكس من خلال راديو أسترون تمثل اختراقًا في مراقبة نوى المجرات بدقة غير مسبوقة.
ما هو “راديو أسترون”؟ لماذا ومتى كان مطلوبًا؟
بدأ الحديث عنه قبل نحو 50 عامًا. أصلاً، في ارتباط بنشوء فلك الراديو، كنا نريد الحصول على صور لمصادر الراديو المكتشفة في السماء بدقة لا أسوأ من تلك في التلسكوبات البصرية. التلسكوب الراديوي، مثل البصري، له معلمان رئيسيان: الحساسية ودقة الصورة (الدقة الزاوية). الأول مطلوب للشعور وتسجيل الإشعاع من الجسم المدروس. المعلم الثاني يعتمد على نسبة طول الموجة (النطاق) إلى حجم التلسكوب. في البصريات، النطاقات من الأحمر إلى الأزرق. كذلك في الراديو – من موجات الكيلومترية إلى الميليمترية. في بداية القرن الماضي، كانت هناك صور بصرية فقط، ثم تعلموا بناء التلسكوبات الراديوية. في الضوء البصري، طول الموجة – أجزاء من الميكرون (مليون جزء من المتر). لذلك، كانت المهمة جعل التلسكوب الراديوي آلاف أو حتى ملايين المرات أكبر من البصري.
في البداية، حصل فلكيو الراديو على صور أكثر خشونة من في البصريات باستخدام هوائيات بارابولية، مشابهة لتلك الآن في كل مكان لاستقبال البرامج التلفزيونية من الأقمار الصناعية. أحجامها الآن بلغت عدة مئات من الأمتار، وهذا غير كاف تمامًا. بدؤوا يفكرون كيف يمكن تحقيق صورة ذات جودة نفسها كما في البصريات. الفكرة الرئيسية للإنترفيرومتر – ليس ضروريًا جعل عدسة التلسكوب كاملة، يمكن تركيب الصورة باستخدام عدد كبير من العدسات الصغيرة المنفصلة. كان مطلوبًا فقط فهم كيفية دمجها. في الإنترفيرومترات الراديوية الأولى، كانت الهوائيات متصلة باستخدام كابل. يمكن زيادة القاعدة أكثر، لكن فقط على حساب زيادة طول الكابل. هذا مكلف جدًا. في الستينيات، اقترحت أنا وزملائي ل. إي. ماتفيينكو وغ. ب. شولوميتسكي تصميم إنترفيرومتر جديد: يمكن استخدام تسجيل مغناطيسي بسيط للإشارات في كل عنصر منفصل من الإنترفيرومتر، ثم نقلها إلى مكان واحد ومعالجتها. هكذا ظهرت الإنترفيرومترات ذات التسجيل المستقل. فورًا، ظهر اهتمام كبير بتحقيق مثل هذا المشروع مع فلكيي الراديو الأجانب، فيمكن عمل أي قاعدة والحصول على دقة عالية جدًا، الاقتراب من البصرية، ثم تجاوزها. وبذلك الطريقة، بدأت دراسات الأجسام الفلكية حتى مع قواعد بين القارات قريبًا. الدقة الزاوية المحصلة كانت أفضل مرات عديدة من حتى أكبر التلسكوبات البصرية.
بالفعل عند صياغة الفكرة الأولى عن إنترفيرومتر ذات تسجيل إشارة مستقل، بدأنا مناقشة السؤال، لماذا لا نطلق في المستقبل تلسكوب راديو واحد إلى الفضاء وبالتالي إنشاء إنترفيرومتر أرضي-فضائي بدقة أكبر. لتحقيق مثل هذه الإمكانية، تم تصنيع هوائي بارابولي يفتح تلقائيًا بقطر 10 أمتار مع سطح عاكس شبكي. معه ومستقبلات لموجات 12 و72 سنتيمتر، تم تسليم التلسكوب الراديوي في 30 يونيو 1979 باستخدام سفينة الشحن “بروغريس” إلى محطة الفضاء “ساليوت-6”. الفلكيان فلاديمير لياخوف وفاليري ريومين قاما بتركيب وفتح الهوائي في نهاية المحطة وأجروا دراسات لمعلمات التلسكوب على مصادر فلكية حتى 9 أغسطس 1979.
أصبح العمل على إنشاء تلسكوب راديو فضائي دوليًا. ومع ذلك، حدث تغييرات كبيرة في البلد، وتم إطلاق القمر الياباني باسم “كونياك” VSOP سابقًا، في 1997. كان قطر الهوائي البارابولي لديهم 8 أمتار، أيضًا مع غطاء شبكي، نطاقات موجات 6 و18 سنتيمتر، والمسافة القصوى من الأرض (قاعدة الإنترفيرومتر) 21400 كيلومتر. كان حزينًا أننا بدأنا سابقًا، لكنهم فعلوا أسرع.
“راديو أسترون” الخاص بنا بقطر هوائي 10 أمتار، سطح هوائي بارابولي مع لوحات من الألمنيوم المعدني الكربون بلاستيك، نطاقات 1.35، 6.2، 18 و92 سنتيمتر تم إنشاؤه مع مشاركة دولية واسعة. تم إخراج القمر إلى المدار في 18 يوليو 2011 من كوسمودروم بايكونور باستخدام الصاروخ الأوكراني “زينيت-3إم”. المسافة القصوى من الأرض 350 ألف كيلومتر تقريبًا مثل من الأرض إلى القمر. يتم تصنيع التلسكوب التالي – “ميليميترون” (قطر المرآة 10 أمتار، نطاقات 0.3-16 ميليمتر، المسافة القصوى من الأرض 1.5 مليون كيلومتر).
أربع سنوات “راديو أسترون” في المدار، دعونا نلخص النتائج.
تم نشر أكثر من 40 مقالة بالفعل بناءً على نتائج هذا الإطلاق. بعد ذلك – دراسة دقيقة لكل مصدر وتعميم النتائج. النتيجة الرئيسية هي تحديد الحجم (أو حده الأعلى) ومعلمات أخرى للعديد من الأجسام الفلكية بفضل الدقة الزاوية العالية الاستثنائية للإنترفيرومتر الأرضي-الفضائي. ندرس ثلاثة أنواع من المصادر. تم تخصيص وقت أكبر لدراسة نوى المجرات الأخرى، في مراكزها ثقوب سوداء بكتل ملايين ومليارات كتل الشمس. تم دراسة 136 مثل هذه الأجسام.
الاتجاه الثاني هو دراسة المناطق حيث تولد النجوم والأنظمة الكوكبية. تم مراقبة عشرات مثل هذه الأجسام. ندرس بالتفصيل المناطق التي فيها غاز ساخن كثيف جدًا، تشكلت نجمة جديدة بالفعل، وربما يجري تشكيل كواكب. بفضل “راديو أسترون”، تم الحصول على صور مفصلة لهذه المناطق، ويُخطط لدراسة إضافية. هناك العديد من مثل هذه المناطق في مجرتنا – حوالي مائة، سنصل تدريجيًا إلى الجميع. هذا العام، تمكنا من مراقبة حتى منطقة تشكيل النجوم في مجرة أخرى. يتضح أن في منطقة الثقب الأسود الوسطي الفائق الكتلة، في الغاز المحيط به أيضًا تولد نجوم جديدة. هذه المنطقة في هيكلها تشبه جدًا ما لدينا في محيطنا. بالطبع، سيكون جيدًا تأكيد نهائيًا وغير قابل للنقض أننا نراقب ليس فقط النجوم، بل تولد كواكب جديدة.
المهمة الثالثة هي دراسة أكثر المصادر الراديوية كثافة. هذه البولسار – النجوم النيوترونية. نصف قطر مثل هذا النجم – حوالي 10 كيلومترات. الشروط هناك غير إنسانية تمامًا: كثافات هائلة، حقول مغناطيسية وكهربائية قوية مرعبة. من كرات النيوترون الدوارة، في اللحظة التي يوجه فيها محور الحقل المغناطيسي الديبولي نحو المراقب، يتم إشعاع نبضات قوة هائلة في جميع النطاقات، من الراديو إلى البصري، الأشعة السينية وحتى الغاما. تم إجراء مراقبات 24 بولسار. تم اكتشاف أنماط جديدة تمامًا في انتشار الموجات الراديوية من هذه المصادر إلينا عبر الوسط بين النجوم.
إلى كل هذا، هناك مهمة أخرى بدأتها معهد الفلك الحكومي باسم ب. ك. شتيرنبيرغ (GAISH MSU). يمكن أن تؤثر محتملًا على الفيزياء الأساسية. يتعلق الأمر بقياس الانزياح الأحمر الجاذبي في حقل جاذبية الأرض. لأول مرة في العالم، تم تركيب معيار تردد ذري على “راديو أسترون”، طور في نيجني نوفغورود من قبل المؤسسة “فريما-تش”. هذا مولد إلكتروني مستقر جدًا يستخدم إشعاع ذرات الهيدروجين. بمقارنة الإشارات من المولد الفضائي ومن معيار تردد مشابه مثبت في مختبر على الأرض، نرى فرقًا صغيرًا في تردداتهم اعتمادًا على تقدم “راديو أسترون” على المدار. هذا الفرق مرتبط ليس فقط بسرعة حركة القمر (تأثير دوبلر)، بل أيضًا بحقل جاذبية الأرض نفسها. آمل أن نحصل على بيانات أدق مقارنة بتلك الموجودة بالفعل. نتيجة لذلك، عندما نعرف حجم انزياح التردد، يمكن مقارنته بذلك الذي يعطيه صيغ نظرية النسبية العامة.
هل أنت راضٍ عن النتائج التي حققتها في أربع سنوات، وما الذي تتوقعه من معالجة البيانات المتراكمة؟
أنا راضٍ وأتوقع نتائج مثيرة جدًا في المستقبل. لم ننتهي بعد من المراقبات والمعالجة حتى للمصادر القريبة. أود رؤية كل شيء بالتفاصيل.
في الخريف، سنجري مراقبة نواة مجرتنا. لم ينته بناء الصور بناءً على مراقبات بعض المجرات الأقرب. فقط لعدد قليل من الأجسام تم الانتهاء من المعالجة تمامًا وتم تسليم المقالات للنشر، والأغلبية لا تزال تنتظر دورها. وبالطبع، أريد الحصول على بيانات عن المصادر القريبة والبعيدة، عن أنواع مختلفة من الأجسام مع قواعد ممكنة كحد أقصى. هنا مع قواعد أكثر من 300 ألف كيلومتر هناك نتيجة لنحو 10 مصادر. نحتاج إلى مراقبة أكثر للحصول على تصنيف إحصائي موثوق، لرؤية كيف تختلف، ما هي خصائصها.
في 30 يونيو 1979، باستخدام سفينة الشحن “بروغريس”، تم تسليم التلسكوب الراديوي إلى محطة الفضاء “ساليوت-6”. الفلكيان فلاديمير لياخوف وفاليري ريومين قاما بتركيب وفتح الهوائي في نهاية المحطة وأجروا دراسات لمعلمات التلسكوب على مصادر فلكية حتى 9 أغسطس 1979.
هل سيتمكن “راديو أسترون” من اختراق سحب الغبار والغاز لفحص مركز مجرتنا؟
الغبار لا يمتص الموجات الراديوية، لكن البلازما يمكن أن تشتتها بقوة وحتى تمتصها. هناك العديد من الافتراضات حول ما يحيط بمركز مجرتنا، ويجب رفضها جميعًا تجريبيًا أو، على العكس، قبولها. الآن مع “راديو أسترون” اتضح أن هناك بعض التفاصيل الكثيفة جدًا في الصورة التي نحصل عليها. لكن ما هو، لا يزال صعب القول. ربما ستعطي المراقبات الأقرب معلومات جديدة. لا توجد بيانات غير معالجة عن مركز المجرة. كل ما يمكن، نحن قد حللناه بالفعل. نأمل في سلسلة من المراقبات الجديدة.
هل يمكن القول إن الثقب الأسود الفائق الكتلة في معنى ما يهيكل المجرة أو، على أي حال، “عمله” يحدد الكثير حوله؟
في معنى ما نعم. في بعض أجزاء الكون، هناك انفجارات قرب الثقوب السوداء الفائقة الكتلة، لكن يبدو أنها تحدث فقط أثناء تصادم مجرتين. يحدث الانفجار عندما يسقط شيء كبير جدًا على الثقب الأسود، على سبيل المثال، ثقب أسود آخر أو تجمع نجمي كثيف. المجرات لديها أحجام مختلفة جدًا، هناك أيضًا صغيرة جدًا. هناك أيضًا تجمعات نجمية كروية. أعتقد، إذا سقط مثل هذا على الثقب الأسود في مركز مجرتنا، سيحدث انفجار كبير، يمكن أن يؤثر بشدة على إمكانيات الحياة لدينا. لكن حتى الآن، لا يُتوقع شيء مثل ذلك.
يبدو “راديو أسترون” الاختراق العلمي-العملي الروسي الوحيد في سنوات عديدة. هل هذا حقًا كذلك؟
نعم، وهذا يعكس… (المقال يبدو مقطوعًا هنا في المحتوى المقدم، لكن بناءً على الأصل، يستمر في تأملات حول العلم الروسي.)
للحصول على رؤى حول دراسة مركز المجرة، انظر [رابط إلى مقالة بريكس ذات صلة].
وفقًا لتقارير صندوق النقد الدولي عن الابتكار في تقنية الفضاء، مثل هذه المشاريع تعزز التعاون .
في الختام، استكشاف الفضاء في بريكس من خلال راديو أسترون يعزز بحث الثقوب السوداء، دراسة مركز المجرة، وتقنية الإنترفيرومتر لرؤى كونية أعمق.
