إن العثور على عالم يشبه الأرض خارج النظام الشمسي هو الكأس المقدسة لأبحاث الكواكب الخارجية، وقد شهد هذا المجال تقدمًا تكنولوجيًا لا يصدق في البحث عن الكواكب الخارجية وتحديدها منذ اكتشاف أول كوكب خارج المجموعة الشمسية في عام 1995. ويشمل ذلك التلسكوبات الأرضية والفضائية، وتحديدًا تلسكوب جيمس ويب الفضائي القوي. ومع ذلك، لا يزال التصوير المباشر للكواكب الخارجية بعيد المنال، ويرجع ذلك أساسًا إلى التحدي التكنولوجي الهائل المتمثل في تصوير نقطة ضوء بعيدة جدًا.
لكن المهمة المقترحة التي تسمى مرصد العوالم الصالحة للحياة (HWO) يمكن أن تعزز التقدم ليس فقط في مراقبة الكواكب الخارجية الشبيهة بالأرض، بل في تصويرها مباشرة. على الرغم من أن HWO قيد العمل منذ حوالي 10 سنوات، إلا أنه لا يزال من غير المقرر إطلاقه حتى وقت ما في أربعينيات القرن الحالي. وفي هذه الأثناء، يقوم الباحثون بتطوير مفاهيم هندسية جديدة لهذا التلسكوب المرتقب. تمت مناقشة هذه المفاهيم في دراسة أجريت في يونيو 2026 ونشرت في مجلة التلسكوبات والأدوات والأنظمة الفلكية، وتمتلك القدرة على مواصلة تطوير HWO قبل وقت طويل من إطلاقه.
بالنسبة للدراسة، قدم الباحثون مفاهيم هندسية تسمى الحالات التحليلية الاستكشافية (EACs) المصممة لتحقيق التوازن بين متطلبات الأهداف العلمية والاحتياجات الهندسية. كان الغرض من هذه الدراسة هو مناقشة الثلاثة الأولى من أصل خمسة EACs فيما يتعلق بالتصميم المعماري لـ HWO مع التركيز على نوع التلسكوب وحجمه وما إذا كانوا بحاجة إلى تصميم على المحور أو خارجه.
يشمل حجم التلسكوب قطر المرآة بالأمتار، ويتضمن نوع التلسكوب تصميم المرآة والفتحة، مع تركيز الدراسة على القطر المنقوش والمحدود والمستدير والخارجي. على سبيل المثال، يتضمن المنقوش قياس خط الأساس الداخلي بينما يتضمن المنقوش المنطقة الخارجية المقاسة التي تحتوي على مجموعة من المرايا. المرآة المستديرة هي ما تبدو عليه، بينما تشير مرآة القطر الخارجي إلى الحد الأقصى للقياس من الحافة إلى الحافة. الفرق بين التصميم على المحور والتصميم خارج المحور هو أن الأول يحتوي على جميع المكونات داخل مجال رؤية الضوء الوارد، مما يعيق جزءًا من العرض، بينما يحتوي الأخير على جميع مكوناته خارج مجال الرؤية، مما يؤدي إلى رؤية دون عائق.
بالنسبة لـ EACs، صمم الباحثون EAC1 بحيث يحتوي على 6 م منقوش / 7.2 م مقيد، خارج المحور؛ EAC2 بتصميم دائري خارج المحور بطول 6 أمتار؛ وEAC3 ذو قطر خارجي 8 أمتار، وتصميم على المحور. في النهاية، فضل الباحثون التصميم خارج المحور للسماح بعمليات جمع الضوء بشكل أكبر، إلى جانب التركيز على حجم فتحة أكبر لتمكين مساحة أكبر لجمع الضوء أيضًا. وهناك تصميم آخر أوصى به الباحثون وهو خصائص درجة الحرارة، التي تؤثر على جمع الضوء وعمليات التلسكوب الشاملة. ينتشر هذا بشكل خاص مع أداة الكوروناغراف (CI)، التي تحجب وهج النجم، مما يتيح التصوير المباشر للكواكب الخارجية التي تدور حولها.
تشير الدراسة إلى أن “فريق هندسة الأنظمة (SET)، الذي يتألف من أعضاء الفريق عبر مراكز ناسا ومختبر الدفع النفاث، أكمل بنجاح هياكل التصميم لـ EACs 1 إلى 3 وقام بتطوير نماذج شاملة لـ EAC1. تم إنشاء هذا الفريق لدعم استكشافات التصميم وصياغة متطلبات التكنولوجيا. باستخدام الممارسات القائمة على النماذج المستندة إلى تراث JWST والمعززة بالخبرة الرومانية، طور الفريق العديد من الأدوات لإجراء دراسات التصميم البارامترية والصفقات. بالتوازي، تمت مشاركة النماذج مع شركاء الصناعة من أجل دعم جهودهم في مجال النضج التكنولوجي ودراسات الهندسة المعمارية المستقلة.”
كما ذكرنا، ليس من المقرر إطلاق HWO حتى أربعينيات القرن الحالي، لكن أهدافه العلمية تظل دون تغيير، حيث من المقرر أيضًا أن يحل محل تلسكوب جيمس ويب الفضائي باعتباره التلسكوب الفضائي الأولي. سيكون الهدف الأساسي لـ HWO هو تصوير الكواكب الخارجية الشبيهة بالأرض بشكل مباشر، وستؤثر التصاميم والأهداف الموضحة اليوم بلا شك على هذه الأهداف العلمية وعمليات التلسكوب في تحديد ما إذا كانت الأرض هي الكوكب الوحيد الصالح للسكن وما إذا كنا وحدنا في الكون.
ما هي المفاهيم الجديدة التي سيستحضرها العلماء قبل إطلاق HWO في أربعينيات القرن الحالي؟ الوقت وحده هو الذي سيخبرنا، ولهذا السبب نحن ندرس!
كما هو الحال دائمًا، استمر في ممارسة العلوم واستمر في البحث!
