مناورة غير مسبوقة قرب الأرض تفتح لتوأم «إسكابيد» الطريق إلى المريخ

ببساطة

أرسلت ناسا مركبتين صغيرتين نحو المريخ، لكنهما لم تسلكا الطريق المباشر؛ فقد دارتا في مسار طويل حول الشمس ثم عادتا قرب الأرض. وهناك شغّلتا محركيهما في مناورة نادرة زادت سرعة اندفاعهما، وأصبحتا الآن في طريقهما إلى الكوكب الأحمر، بعدما جمعتا أيضاً معلومات عن ذيل المجال المغناطيسي للأرض.

قد يبدو الذهاب من الأرض إلى المريخ مهمة ذات طريق واضح: إطلاق المركبة في الوقت المناسب، ثم تركها تعبر الفضاء حتى تبلغ وجهتها. لكن مهمة «إسكابيد» ESCAPADE اختبرت تصوراً مختلفاً؛ إذ أطلقت ناسا مركبتين توأمين في نوفمبر 2025، ثم أرسلتهما في جولة مدارية طويلة قبل أن تعودا إلى جوار الأرض وتستخدما محركيهما في مناورة لدفعهما نحو المريخ. وبينما كان هذا المسار يضيف تعقيداً إلى الرحلة، أتاح للمركبتين فرصة علمية لم تكن في الخطة مجرد انتقال من كوكب إلى آخر.

رحلة بدأت بعد فوات موعد الإطلاق المثالي

تتأثر مواعيد الرحلات بين الأرض والمريخ بمواضع الكوكبين في مداريهما. ولا تتكرر الظروف التي تجعل الانتقال بينهما ملائماً إلا مرة كل 26 شهراً تقريباً، لذلك تُبنى خطط الإطلاق عادة حول نافذة زمنية محدودة. وكان مقرراً أن تغادر «إسكابيد» الأرض في أكتوبر 2024، حين كانت العلاقة المدارية بين الكوكبين مناسبة، لكن تأخر صاروخ «نيو غلين» التابع لشركة «بلو أوريجن» حال دون ذلك.

بدلاً من إبقاء المهمة على الأرض إلى أن تحين فرصة تقليدية أخرى، اختار المخططون مساراً مختلفاً. انطلقت المركبتان في نوفمبر 2025 على الرحلة الثانية لصاروخ «نيو غلين»، ثم دخلتا مداراً مطولاً يتيح لهما الانتظار في الفضاء والعودة لاحقاً إلى محيط الأرض. تُعرف هذه الفكرة بالتحليق أو المكوث المداري، وقد صُمم المسار على هيئة حلقة تشبه حبة الفاصولياء، تمر بمنطقة نقطة لاغرانج الثانية بين الأرض والشمس، المعروفة اختصاراً باسم L2.

لم تكن المركبتان تدوران حول الأرض في مدار قريب بالمعنى المعتاد، بل اتبعتا مساراً واسعاً حول منطقة L2 قبل أن تعودا باتجاه كوكبنا في مطلع نوفمبر 2026. وهكذا تحولت فترة الانتظار إلى مرحلة حقيقية من المهمة، لا إلى توقف بلا فائدة: فقد منحت المهندسين فرصة لاستغلال جاذبية الأرض في اللحظة المناسبة، كما أتاحت للمركبتين المرور في مناطق من الفضاء تساعد على دراسة البيئة المغناطيسية المحيطة بكوكبنا.

محرك يعمل أثناء التحليق قرب الأرض

عند عودة المركبتين إلى جوار الأرض، واجهتا خطوة حاسمة. فالمرور قرب كوكب كبير يمكن أن يغير مسار المركبة بفعل الجاذبية، مثلما يحدث في مناورات التحليق التي تستفيد منها بعثات الفضاء. غير أن «إسكابيد» لم تعتمد على الجاذبية وحدها؛ إذ كان على كل مركبة تشغيل محركها خلال المرور، لكي تجمع بين تأثير الجاذبية وقوة الدفع الناتجة من الاحتراق.

أتمت المركبة الأولى هذه المناورة في 7 نوفمبر، ثم نفذت الثانية حرق محركها في 9 نوفمبر. وأعلنت ناسا أن العمليتين نجحتا كما خُطط لهما. وبهذا استخدمت الوكالة، للمرة الأولى في رحلة متجهة إلى المريخ، تحليقاً قرب الأرض مصحوباً بدفع من محرك المركبة. وأوضحت أسال ناصري، القائمة بأعمال مديرة الطيران المساعدة في قسم الفيزياء الشمسية بالوكالة، أن تنفيذ المناورة مرتين بنجاح خلال يومين يمثل سابقة لناسا.

تكمن أهمية هذه الخطوة في أن مركبة الفضاء لا تكتفي هنا بأن تنحرف بفعل مجال الجاذبية، بل تضبط الدفع في أثناء مرورها لتعديل أثر التحليق. ويتطلب ذلك معرفة دقيقة بالموضع والسرعة والاتجاه، إضافة إلى تنفيذ الأمر في توقيت محسوب. فالمحرك لا يعمل منفصلاً عن الحركة المدارية، بل يضاف تأثيره إلى حركة المركبة داخل مجال جاذبية الأرض، لتغادر وهي على مسار جديد نحو هدف بعيد.

وبحسب الخطة، لا تزال هناك حاجة إلى تصحيحات محدودة للمسار، ثم يُتوقع وصول المركبتين إلى المريخ في سبتمبر 2027. لذلك لا تعني سلامة مناورتَي نوفمبر أن المهمة انتهت، بل إن مرحلة الرحلة بين الكواكب بدأت بعد إتمام اختبار ملاحي مهم. وستظل دقة المسار ومتابعة المركبتين أساسيتين حتى اقترابهما من الكوكب الأحمر.

ما الذي تريد المركبتان معرفته عن المريخ؟

تتجه «إسكابيد» في نهاية المطاف إلى دراسة المجال المغناطيسي للمريخ، وهو ليس غلافاً موحداً يشبه درعاً واحداً يحيط بالكوكب. فهناك تأثير واسع يرتبط بتفاعل الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس مع الغلاف الجوي، إلى جانب مناطق موضعية في القشرة المريخية تملك خصائص مغناطيسية قوية. ويساعد فهم هذه البنية على وصف الطريقة التي تتفاعل بها البيئة المحيطة بالمريخ مع الفضاء القريب منه.

تتألف المهمة من مركبتين متشابهتين، يبلغ حجم كل واحدة منهما تقريباً حجم ثلاجتين، وتحمل كل منهما ثلاثة أجهزة علمية وعدداً من الكاميرات. ووجود مركبتين، بدلاً من مركبة منفردة، يتيح مقارنة القياسات التي تُلتقط من موقعين مختلفين في الوقت نفسه. وعندما تتغير الظواهر بسرعة أو تمتد عبر منطقة واسعة، يمكن للمقارنة بين الرصدين أن تساعد على تمييز ما إذا كان التغير حدثاً عابراً في نقطة واحدة أم جزءاً من حركة أكبر.

لكن الطريق إلى المريخ أتاح للمركبتين أيضاً دراسة موضوع أرضي: المجال المغناطيسي لكوكبنا. فالمجال المغناطيسي للأرض أقوى من المجال المريخي، وينشأ من باطن الكوكب، لكنه يتأثر بدوره بالرياح الشمسية، أي تيار الجسيمات المشحونة المتدفق باستمرار من الشمس. وعندما تضغط هذه الجسيمات على الجانب المواجه للشمس وتدفع المجال إلى الجهة الأخرى، يمتد المجال خلف الأرض مشكلاً بنية طويلة تسمى الذيل المغناطيسي.

ذيل الأرض المغناطيسي: مختبر امتد إلى الفضاء البعيد

لا يبقى هذا الذيل ثابتاً مثل شكل مرسوم؛ فهو يتحرك ويتغير، وتتدفق داخله البلازما، وهي مادة تتكون من جسيمات مشحونة. وقد رصدت بعثات مختلفة أجزاء منه حتى مسافة تقترب من 800 ألف ميل، أي نحو 1.27 مليون كيلومتر من الأرض. أما ما يجري في المناطق الأبعد فكان أقل وضوحاً، لأن الوصول إلى هناك والرصد المباشر على مسافات شاسعة يطرحان تحديات كبيرة.

مرّت مركبتا «إسكابيد» عبر جزء بعيد من هذا الذيل، على مسافة تقارب 1.19 مليون ميل، أي 1.91 مليون كيلومتر من الأرض، واستمر مرورهما في المنطقة نحو عشرة أيام. وبدلاً من التقاط قياسات من مركبة واحدة، أمكن جمع بيانات متزامنة من التوأمين، ما أتاح مقارنة ما رصدته كل مركبة وهي في موضع مختلف. وقد وصف روب ليليس، الباحث في فيزياء الكواكب والفضاء في جامعة كاليفورنيا ببيركلي والباحث الرئيسي للمهمة، هذه البيانات بأنها تقدم فرصة رصد غير مسبوقة لبنية الذيل البعيد وحركته وتدفق البلازما فيه.

القياسات المتزامنة مهمة لأن رصداً منفرداً لا يبين دائماً كيف تتغير الظاهرة عبر المكان. فإذا سجلت مركبة تغيراً في المجال، قد يكون سببه أن البنية نفسها تحركت، أو أن المركبة انتقلت إلى موضع مختلف داخلها. أما وجود مركبتين في وقت واحد فيوفر زاويتين للرؤية، فيساعد على فصل أثر حركة المركبة عن التغيرات الفعلية في المجال والمواد المشحونة.

وفي الصيف، حظيت المهمة بفرصة أخرى لمعاينة الذيل المغناطيسي. كان القمر يمر بدوره عبر هذه البنية، وتمكنت مركبتا «إسكابيد» من تنسيق الرصد مع مركبتي «أرتميس-ثيميس» الموجودتين قرب القمر. وأتاح ذلك جمع مشاهدات من أربعة مواقع في الوقت نفسه، بدلاً من الاعتماد على نقطة واحدة أو نقطتين. وكلما تعددت مواقع القياس المتزامن، صار من الممكن تكوين صورة أدق عن شكل خطوط المجال وكيفية تحركها وعن سلوك البلازما في مناطق مختلفة.

لماذا لا تكفي المشاهدة من بعيد؟

تُقاس بعض الظواهر الفلكية عن بعد، لكن المجال المغناطيسي والبلازما المحيطة به يتطلبان غالباً وجود أجهزة داخل المنطقة نفسها. فالمركبة التي تمر عبر البيئة تستطيع تسجيل خصائص الجسيمات والمجال في موقعها مباشرة، بدلاً من استنتاجها من ضوء يصل من مسافة بعيدة. كما أن بنية الذيل تتبدل بمرور الوقت، ولذلك تكون المشاهدات المتزامنة مفيدة بوجه خاص: فهي تُظهر أجزاء متعددة من الظاهرة في اللحظة نفسها، لا لقطات منفصلة قد تفصل بينها تغيرات مهمة.

وبهذا لا تمثل الجولة الطويلة التي سبقت التوجه إلى المريخ مجرد حل اضطراري لتأخر الإطلاق. فقد صار للمسار فائدة علمية إضافية، إذ أتاح دراسة مناطق بعيدة من ذيل الأرض المغناطيسي، ثم عززت مشاركة مركبات «أرتميس-ثيميس» القدرة على النظر إلى البنية من أربعة اتجاهات. أما المهمة الأصلية، وهي فحص البيئة المغناطيسية للمريخ، فما زالت تنتظر وصول التوأمين المتوقع في سبتمبر 2027.

ومن المهم التمييز بين ما أنجزته المركبتان حتى الآن وما ستكشفانه لاحقاً. نجاح حرق المحرك يثبت أن المناورة نُفذت بصورة صحيحة، لكنه لا يمثل بحد ذاته نتيجة عن المريخ؛ فالمركبتان لا تزالان في طريقهما إليه. كذلك فإن بيانات الذيل المغناطيسي للأرض هي ثمرة مرحلة سابقة من الرحلة، بينما ستبدأ دراسة البيئة المريخية عند بلوغ الهدف وبدء عمليات الرصد هناك.

الخاتمة

تجمع مهمة «إسكابيد» بين تجربة ملاحة جديدة وخطة علمية متعددة المراحل. فبعد أن تعذر إطلاقها في أكتوبر 2024، وهو الموعد الذي وافق نافذة مناسبة تتكرر كل 26 شهراً، انطلقت المركبتان في نوفمبر 2025، وسلكتا مساراً طويلاً عبر منطقة L2 قبل العودة قرب الأرض. وفي 7 و9 نوفمبر 2026 نفذتا حرقَي محرك ناجحين خلال تحليق قرب كوكبنا، في مناورة تقول ناسا إنها الأولى من نوعها لبعثة متجهة إلى المريخ.

وفي أثناء الرحلة، قدم التوأم قياسات متزامنة لذيل الأرض المغناطيسي على مسافة 1.19 مليون ميل، أو 1.91 مليون كيلومتر، كما شاركا في رصد رباعي مع مركبتي «أرتميس-ثيميس» قرب القمر. والآن، بعد تصحيحات محدودة متوقعة للمسار، تتجه المركبتان إلى موعد وصول مخطط له في سبتمبر 2027، حيث تبدأ المرحلة التي صُممت من أجلها المهمة: دراسة المجال المغناطيسي للمريخ والبيئة التي يصنعها تفاعل الكوكب مع الجسيمات القادمة من الشمس.