يحيط بنظامنا الشمسي درع كوني طبيعي وغامض يُعرف باسم **الغلاف الشمسي (heliosphere)**. وقد انطلقت مهمة فضائية جديدة لمساعدة علماء الفلك على فهم هذا الدرع بشكل أفضل.
تم إنشاء الغلاف الشمسي بواسطة **الرياح الشمسية**، وهي تدفق مستمر من الجسيمات المشحونة المتدفقة من الشمس. يعمل هذا الغلاف كفقاعة هائلة تحمي الكواكب في نظامنا الشمسي من **الإشعاع الكوني الضار** القادم من مجرتنا درب التبانة.
بالإضافة إلى المجال المغناطيسي الواقي للأرض، يلعب الغلاف الشمسي دورًا رئيسيًا في إمكانية وجود الحياة على كوكبنا، وربما كيف وُجدت ذات يوم على كواكب أخرى مثل المريخ.
ساهمت أكثر من ست بعثات سابقة في فهم علماء الفلك للغلاف الشمسي، حيث جمع مسبارا **فوييجر (Voyager)** الدائمان بيانات رئيسية بعد خروجهما من الغلاف الشمسي لاستكشاف الفضاء بين النجوم.
ولكن مهمة **IMAP** الجديدة (مسبار رسم الخرائط والتسريع بين النجوم) مصممة للتحقيق في كيفية تشكيل الشمس لرياحها الشمسية، وكيف تتفاعل هذه الرياح مع الفضاء بين النجوم عند حدود الغلاف الشمسي، الذي يبدأ على مسافة تبلغ **ثلاثة أضعاف المسافة بين الأرض وبلوتو**.
ستعمل أدوات المركبة العشرة على سد الثغرات في الخريطة الحالية للغلاف الشمسي، التي جُمِعت من بيانات البعثات السابقة، وتساعد في زيادة تفسير كيفية حماية الغلاف الشمسي لنظامنا الشمسي من الأشعة الكونية الضارة، وهي الجسيمات الأكثر طاقة في الكون.
ستساعد مهمة IMAP، جنبًا إلى جنب مع بعثتين أخريين لطقس الفضاء انطلقتا على متن الصاروخ نفسه يوم الأربعاء، العلماء على **التنبؤ بشكل أفضل** بموعد تأثير العواصف الشمسية على كوكبنا. فعندما تكون موجهة نحو الأرض، يمكن للإشعاعات القاسية الناتجة عن طقس الفضاء أن تشكل مخاطر على رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية وتتداخل مع الاتصالات وشبكة الطاقة الكهربائية والملاحة وعمليات الراديو والأقمار الصناعية.
وقال الدكتور **جو ويستليك**، مدير قسم الفيزياء الشمسية في ناسا، خلال مؤتمر صحفي: "هذه المجموعة التالية من المهام هي بمثابة رحلة تجمّع كونية بحد ذاتها. ستوفر رؤية غير مسبوقة لطقس الفضاء. فكل إنسان على الأرض، بالإضافة إلى كل نظام تقريبًا يشارك في استكشاف الفضاء، يتأثر بـ طقس الفضاء".
رسم خرائط الغلاف الشمسي
نُظّر للغلاف الشمسي لأول مرة من قبل العديد من العلماء الذين كانوا يجرون أبحاثهم على الأشعة الكونية والرياح الشمسية في أواخر الخمسينيات. وقد أكدت مهام فضائية لاحقة، مثل **مارينر 2** (1962)، ومركبتي **بيونير 10 و 11** (في السبعينيات)، بالإضافة إلى مسباري **فوييجر**، وجود هذا الغلاف.
يعتقد العلماء أنهم حريصون على معرفة شكل حدود الغلاف الشمسي، وهو ما قدمته مسبارا فوييجر بلمحات مثيرة. وهما المركبتان الفضائيتان الوحيدتان اللتان عبرتا الغلاف الشمسي، حيث عبرت **فوييجر 1** الحدود في عام 2012، وتبعتها **فوييجر 2** في عام 2018، مقدمتين لقطات من موقعين محددين. وتساعد المعلومات التي تم جمعها العلماء على فهم الشكل الشبيه بالمذنب للغلاف الشمسي.
يعمل القمر الصناعي **IBEX** على رسم خرائط الغلاف الشمسي منذ إطلاقه في عام 2008. ولكن مسبار IMAP يمكنه استكشاف ورسم خرائط حدود الغلاف الشمسي بدقة غير مسبوقة، لأنه يتمتع بأدوات تصوير أسرع قادرة على دقة أعلى بثلاثين مرة.
بمجرد أن يصل IMAP إلى مداره على بعد حوالي 1.6 مليون كيلومتر من الأرض في غضون ثلاثة أشهر، سيقوم بالتقاط رصدات للرياح الشمسية في الوقت الفعلي وقياس الجسيمات التي تنتقل من الشمس، ودراسة حدود الغلاف الشمسي التي تبعد ما بين 9.7 مليار و 14.5 مليار كيلومتر، وحتى جمع بيانات من الفضاء بين النجوم.
سيقيس IMAP بشكل أساسي **الذرات المحايدة النشطة (ENAs)**، وهي جسيمات غير مشحونة تتشكل عند اصطدام أيون مشحون عالي الطاقة بذرة متعادلة بطيئة الحركة. نظرًا لأن هذه الجسيمات غير مشحونة، فإنها تسافر في خط مستقيم دون تأثر بالمجالات المغناطيسية، مما يسمح لـ IMAP بجمعها بالقرب من الأرض وتتبعها إلى أصولها، مثل الحدود غير المرئية للغلاف الشمسي.
وقال الدكتور **ديفيد ماكوماس**، الباحث الرئيسي في IMAP: "سيقوم IMAP بإنشاء صور مفصلة بشكل لا يصدق تتطور بمرور الوقت لمنطقة التفاعل تلك... وسيكون قادرًا على فهم ماهية الدرع، وكيف يعمل، وكيف يبدو". وأضاف ماكوماس أن أنظمة "الأغلفة النجمية" موجودة حول نجوم أخرى أيضًا.
مراقبة طقس الفضاء
انطلق مسبار IMAP جنبًا إلى جنب مع مرصد **كاروثرز للغلاف الجوي للأرض** التابع لوكالة ناسا ومهمة **SWFO-L1** التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، على متن صاروخ **سبايس إكس فالكون 9 (SpaceX Falcon 9)** من مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا.
مرصد **كاروثرز للغلاف الجوي للأرض** هو قمر صناعي صغير سيخصص لمراقبة الغلاف الجوي الخارجي للأرض (exosphere)، وهي الطبقة الجوية الأبعد عن الأرض. ستلتقط المهمة صورًا للتوهج فوق البنفسجي الخافت في المنطقة، والمسمى **الغلاف الجوي الأرضي (geocorona)**، للمساعدة في الإجابة على أسئلة حول شكل وحجم وكثافة الغلاف الخارجي.
سُميت المهمة على اسم الدكتور **جورج كاروثرز**، الذي طور كاميرا فوق بنفسجية وُضِعت خلال مهمة أبولو 16، وكانت أول مرصد يُوضع على سطح القمر، والتقطت أول صورة للغلاف الجوي الخارجي في عام 1972.
ستقيس مهمة كاروثرز التغيرات وتأثيرات طقس الفضاء بمجرد وصولها إلى الأرض، نظرًا لأن الغلاف الجوي الخارجي يمثل حدودًا انتقالية بين الأرض والفضاء.
في الوقت نفسه، تم تصميم مهمة **SWFO-L1** لتعمل **كجهاز كشف للعواصف الشمسية**، وتوفر إنذارات مبكرة لحماية رواد الفضاء والأقمار الصناعية التي توفر الاتصالات الحيوية على الأرض. هذه الأداة ستصبح أكثر ضرورة مع مغامرة رواد الفضاء أبعد في الفضاء السحيق.
وقال **كلينتون والاس**، مدير مركز التنبؤ بـ طقس الفضاء التابع لـ NOAA، إن "البيانات الأساسية لـ SWFO-L1 هي شريان الحياة لدينا للحفاظ على الأضواء مضاءة، والطائرات محلقة، والأقمار الصناعية آمنة، وضمان أن تكون أمريكا مستعدة لما ترسله الشمس في طريقنا".
وسيقوم تلسكوب المهمة التاجي المدمج بمراقبة الشمس بحثًا عن أي نشاط وقياس الرياح الشمسية، لتوفير تدفق مستمر للبيانات. يمكن إرسال صور العواصف الشمسية الملتقطة بواسطة القمر الصناعي إلى المركز في غضون **30 دقيقة**، في حين أن البعثات الحالية الأخرى يمكن أن تستغرق ما يصل إلى ثماني ساعات، مما يجعل هذا التوقيت عاملاً حاسماً في التنبؤ بتهديدات طقس الفضاء.