من المعتاد أن يكون للأرض قمر صناعي طبيعي واحد فقط ، يُعرف (إلى حد ما غير مبدع) باسم "القمر". ومع ذلك ، فقد عرف علماء الفلك لأكثر من عقد بقليل أن للأرض أيضًا عددًا مما يعرف باسم "الأقمار العابرة". هذه هي مجموعة فرعية من الأجسام القريبة من الأرض (NEOs) التي يتم تجميعها مؤقتًا بواسطة جاذبية الأرض وتفترض مدارات حول كوكبنا.
وفقًا لدراسة جديدة قام بها فريق من علماء الفلك الفنلنديين والأمريكيين ، يمكن دراسة هذه المدارات التي تم التقاطها مؤقتًا (TCOs) باستخدام تلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير (LSST) في تشيلي - والذي من المتوقع أن يبدأ تشغيله بحلول عام 2020. من خلال فحص هذه الأشياء مع تلسكوب الجيل التالي ، يجادل مؤلفو الدراسة بأننا نقف لتعلم الكثير عن الأجسام القريبة من الأرض وحتى نبدأ في القيام بمهام إليهم.
الدراسة التي ظهرت مؤخراً في المجلة ايكاروسبقيادة غريغوري فيدوريتس - طالب دكتوراه من قسم الفيزياء بجامعة هلسنكي. انضم إليه فيزيائيون من جامعة لوليا للتكنولوجيا ، ومعهد البحث المكثف للبيانات في الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات (DIRAC) التابع لجامعة واشنطن ، وجامعة هاواي.
تم افتراض مفهوم TCOs لأول مرة في عام 2006 بعد اكتشاف وتوصيف RH120 ، وهو جسم يبلغ قطره من 2 إلى 3 أمتار (6.5 إلى 10 أقدام) والذي يدور عادة حول الشمس. كل عشرين سنة أو نحو ذلك ، يقترب من نظام الأرض والقمر ويتم التقاطه مؤقتًا بواسطة جاذبية الأرض.
أضافت الملاحظات اللاحقة للأجسام القريبة من الأرض - مثل الكويكب 1991 VG والنيزك EN130114 مزيدًا من الوزن لهذه النظرية وسمحت لعلماء الفلك بوضع قيود على مجموعات TCO. وقد أدى ذلك إلى استنتاج أن الأقمار الصناعية الملتقطة مؤقتًا تأتي في مجموعتين. من ناحية ، هناك TCOs ، والتي تجعل ما يعادل ثورة واحدة على الأقل حول الأرض أثناء القبض عليها.
ثانيًا ، هناك طيارين تم التقاطها مؤقتًا (TCFs) ، مما يجعلها تعادل أقل من ثورة واحدة أثناء القبض عليها. وفقًا لفيدوريتس وزملائه ، تعد هذه الأشياء هدفًا جذابًا للبحث والتقاط المركبات الفضائية - إما في شكل بعثات بحجم CubeSat أو مركبة فضائية أكبر يمكنها إجراء بعثات عودة العينة.
بالنسبة للمبتدئين ، ستسمح دراسة هذه الأجسام لعلماء الفلك بتقييد حجم وتواتر الأجسام القريبة من الأرض التي يتراوح حجمها من 1/10 متر إلى قطر 10 أمتار ، وهي غير مفهومة جيدًا. عادةً ما تكون هذه الأشياء صغيرة جدًا وخافتة جدًا بحيث لا تستطيع معظم التلسكوبات والتقنيات ملاحظتها بشكل فعال.
إن مراقبة ودراسة هذه الفئة الخاصة من الأجسام القريبة من الأرض هي المكان الذي تلعب فيه LSST دورها. نظرًا لدقتها العالية وحساسيتها ، يُتوقع أن تصبح LSST واحدة من المرافق الأساسية لاكتشاف الأجسام القريبة من الأرض والأشياء الخطرة المحتملة التي يصعب اكتشافها. كما أخبر Fedorets مجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
“[E] ven for LSST ، فإن الغالبية العظمى من الأقمار العابرة ستكون باهتة للغاية بحيث لا يمكن اكتشافها. ومع ذلك ، سيكون المسح الوحيد القادر على اكتشاف أي أقمار عابرة بشكل منتظم ... وتشمل ميزات LSST المناسبة بشكل خاص للكشف عن TCO ما يلي: مجال رؤية واسع ؛ الحد من V = 24.7 ، مما يسمح بالكشف عن الأجسام الباهتة ؛ وضع التشغيل مع ملاحظات متتالية ومتابعة سريعة لنفس المجال في البداية في نفس الليلة ، مما يساعد على تحديد الأجسام المتأخرة سريعة الحركة ".
بمجرد تشغيله ، سيقوم تلسكوب LSST بإجراء مسح لمدة 10 سنوات سيعالج بعض الأسئلة الأكثر إلحاحًا حول هيكل الكون وتطوره. وتشمل هذه أسرار المادة المظلمة والطاقة المظلمة وتشكيل وهيكل درب التبانة. كما سيخصص وقت مراقبة للنظام الشمسي على أمل معرفة المزيد عن مجموعات الكواكب الصغيرة والأجسام القريبة من الأرض.
لتحديد عدد TCOs التي ستكتشفها LSST ، أجرى الفريق سلسلة من عمليات المحاكاة. يعتمد عملهم على دراسة سابقة أجريت في عام 2014 من قبل الدكتور برايس بولين من Caltech وزملائه ، حيث قاموا بتقييم المرافق الفلكية الحالية والجيل التالي. وقد أشارت هذه الدراسة إلى مدى فعالية LSST في الكشف عن الأقمار العابرة.
لدراستهم ، أعاد Fedorets النظر في عمل Bolin وأجرى تحليله الخاص. كما وصفها:
"[A] تم تشغيل تجمعات اصطناعية من أقمار عابرة من خلال محاكاة توجيه LSST. أظهر التحليل الأولي أن نظام معالجة الكائنات المتحركة لـ LSST يمكنه التعرف على ثلاثة أشياء فقط في أربع سنوات (إيقاع ثلاثة اكتشافات على مدى فترة 15 يومًا). بدا هذا [مثل] عددًا صغيرًا ، لذلك أجرينا تحليلاً إضافيًا. لقد اخترنا جميع الملاحظات مع ملاحظتين على الأقل ، وقمنا بتحديد المدار والربط المداري بأساليب بديلة لـ MOPS. أدت هذه المعاملة الخاصة إلى زيادة عدد مرشحي القمر العابرين الذين يمكن ملاحظتهم بأمر من الحجم ".
في النهاية ، استنتج فيدوريتس وفريقه أن استخدام LSST وبرنامج تعريف الكويكبات التلقائي الحديث - يُعرف أيضًا باسم. نظام معالجة الأجسام المتحركة (MOPS) - يمكن اكتشاف التكلفة الإجمالية للملكية مرة واحدة كل عام. ويمكن زيادة هذا المعدل إلى إجمالي تكلفة اقتناء واحد كل شهرين إذا تم تطوير أدوات برمجية إضافية خصيصًا لتحديد إجمالي تكلفة الملكية التي يمكن أن تكمل خط أساس MOPS.
في نهاية المطاف ، ستكون دراسة التكلفة الإجمالية للملكية مفيدة للفلكيين لعدد من الأسباب. بالنسبة للمبتدئين ، هناك فجوة بين دراسة الكويكبات الكبيرة والبلورات الصغيرة - النيازك الصغيرة التي تحترق بانتظام في الغلاف الجوي للأرض. تلك التي تقع بينهما ، والتي عادةً ما يتراوح قطرها بين 1 و 40 مترًا (~ 3 إلى 130 قدمًا) ، ليست حاليًا مقيدة بشكل جيد.
يقول Fedorets: "تعد الأقمار العابرة مجموعة جيدة لتقييد نطاق الحجم هذا ، حيث يجب أن تظهر بانتظام في نطاقات الحجم تلك ويتم اكتشافها باستخدام LSST". "علاوة على ذلك ، تعتبر التكلفة الإجمالية للملكية أهدافًا بارزة للبعثات [في الموقع]. وقد تم توصيلها "مجانًا" إلى جوار الأرض. لذلك ، مطلوب كمية صغيرة نسبيا من الوقود للوصول إليها. يمكن تصميم البعثات المحتملة كمهام تحليق في الموقع (مثل فئة CubeSat) ، أو كخطوات أولى في استخدام موارد الكويكب. "
فائدة أخرى لدراسة هذه الأشياء هي كيف ستساعد الفلكيين على اكتساب فهم أفضل للأجسام التي يحتمل أن تكون خطرة (PHOs). يستخدم هذا المصطلح لوصف الكويكبات التي تعبر مدار الأرض بشكل دوري وتشكل خطر الاصطدام. في حين أن لديهم خصائص مراقبة مماثلة ل TCOs ، يمكن تمييزها بناءً على مداراتها وحدها.
بالطبع ، شدد فيدوريت على أنه في حين أن TCOs يقضي شهورًا في مدارات مركزية الأرض ، فإن مهمة محتملة لدراسة أحدها يجب أن تكون استجابة سريعة في الطبيعة. لحسن الحظ ، تقوم وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) بتطوير مثل هذه المهمة في شكل "اعتراض المذنب" الخاص بها ، والذي سيتم إطلاقه إلى مدار السبات المستقر وتنشيطه بمجرد دخول مذنب أو كويكب إلى مدار الأرض.
إن الفهم الأكبر للأقمار الصناعية المؤقتة للأرض ، والأجسام التي يحتمل أن تكون خطرة ، والكويكبات القريبة من الأرض هو مجرد واحد من العديد من الفوائد التي من المتوقع أن تأتي من الجيل التالي من مقاريب مثل LSST. هذه الأدوات لن تسمح لنا فقط برؤية أبعد وبوضوح أكبر (وبالتالي توسيع معرفتنا بنظامنا الشمسي والكون) يمكنها أيضًا مساعدتنا على ضمان بقائنا على المدى الطويل كنوع.
