فردا صبح، در صورت پیش رفتن امور طبق برنامه، تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman) به عنوان تازهترین و پیشرفتهترین رصدخانه مداری ناسا، از سکوی پرتاب اوج خواهد گرفت و درخشش پیشرانهای خود را به آفتاب فلوریدا خواهد افزود. سرنوشت بسیاری از برنامهها به این مأموریت گره خورده است. موفقیت رومن میتواند شیوه نوینی برای رصد سیارات پیرامون دیگر ستارگان و درکی تازه از بزرگترین ساختارهای شناختهشده کیهان در اختیار بشریت قرار دهد. اما در صورت شکست، بخش علمی ناسا که هماکنون نیز در حال دستوپنجه نرم کردن با کاهشهای مخرب بودجه است، ناچار خواهد شد آینده خود را با بازنگری جدی همراه کند. مأموریت آرتمیس به سوی ماه موفقیتی چشمگیر برای بخش پروازهای سرنشیندار بود و اکنون بخش علمی سازمان نیز بهشدت نیازمند دستاوردی در همین ابعاد است.
مهندسان ناسا بیش از یک دهه را صرف آمادهسازی رومن برای این لحظه کردهاند. پیش از انتقال به فلوریدا، این تلسکوپ بیش از یک سال را در بزرگترین «اتاق پاک» (Cleanroom) ناسا در مرکز پروازهای فضایی گودارد در گرینبلت ایالت مریلند سپری کرد. برای نزدیک شدن به آن، باید همچون یک مومیایی سرتاپا پوشیده میشدید. هنگامی که در ماه دسامبر از آنجا بازدید کردم، کارکنان ناسا مرا به یک رختکن استریل با نور مهتابی هدایت کردند. آنان یک لباس سرهمی سفید و دو جفت پاپوش با بندهای محکم به من دادند و خواستند که از محافظ ریش و تور مو استفاده کنم، سپس فاصله میان آستینها و دستکشهایم را با سه لایه چسب آبی پوشاندند.
اخترشناسان نمیخواستند هیچ بخشی از پوست من در اتاق پاک نمایان باشد؛ چرا که ممکن بود پوستههای خشک آن جدا شده و روی آینه اصلی و فوقالعاده صیقلی تلسکوپ بنشیند. یکی از آنها هنگامی که از دالانی کوچک با بیش از ۳۰ نازل پرفشار هوا عبور میکردیم گفت: «تو کثیفترین چیز این اتاق خواهی بود.» این جمله را روی کاغذ ویژه سبز نعنایی که ذرات کمتری نسبت به دفترچههای معمولی پراکنده میکند یادداشت کردم و سپس پا به سالن غولپیکر سفیدرنگ هشتطبقهای گذاشتم که طنین صدای شش فن به اندازه اتوبوس مدرسه در آن میپیچید. در مرکز سالن، سازه رومن با ارتفاع بیش از ۴۰ فوت (حدود ۱۲ متر) برافراشته بود و بیش از دوازده نفر با لباسهای سرهمی یکدست پیرامون آن را گرفته بودند. نیمی از آنها در دستههای کوچک مشغول گفتوگو بودند و نیم دیگر سوار بر بالابرهای مکانیکی، با تلسکوپ سرگرم بودند، چسبهای مخصوص میچسباندند و تنظیمات نهایی را انجام میدادند. بیش از هزار نفر روی این پروژه کار کردهاند و کسانی که بخت نزدیک شدن به این سازه را داشتهاند، لذتی ملموس از این تجربه میبرند.
رومن گذشتهای نسبتاً نامتعارف و رازآلود برای یک ابزار علمی دارد. آینه اصلی آن بخشی از هدیهای غافلگیرکننده بود که توسط دفتر ملی شناسایی (NRO) به ناسا واگذار شد. این دفتر یکی از محرمانهترین نهادهای دولتی ایالات متحده بهشمار میرود و ظاهراً یک آینه یدکی همرده با هابل بدون استفاده در اختیار داشته است. سازمانی با تنگنای مالی نمیتواند در مورد منشأ ابزارها وسواس به خرج دهد: بنابراین، ناسا آینهای را تحویل گرفت که در اصل قرار بود برای مقاصد جاسوسی به سوی زمین نشانه برود، اما اکنون آن را رو به سوی ستارگان خواهد چرخاند.
آینه اهدایی انآراو بخشی از معادلات درونی برنامههای علمی ناسا را نیز حلوفصل کرد. رومن برای پایش کیهان در بزرگترین مقیاسها طراحی شده است؛ تا ابرساختارهای کیهانیِ خوشههای کهکشانی را در سراسر فضا نقشهبرداری کرده و چگونگی انبساط جهان در گذر زمان را بررسی کند. این مشاهدات ممکن است به درک دقیقتری از گرانش بینجامد و حتی درهای تازهای در فیزیک نوین بگشاید. با این حال، ایده چنین مأموریتی نخستین بار در اوایل دهه ۲۰۰۰ میلادی، اندکی پس از کشف انرژی تاریک مطرح شد؛ زمانی که پیمایش مقیاس بزرگ کیهان گام منطقی بعدی به نظر میرسید. اما هنگامی که ناسا در اوایل دهه ۲۰۱۰ سرانجام آماده ساخت تلسکوپ شد، کانون توجه در جامعه نجوم به نقاط نزدیکتر تغییر کرده بود: دانشمندان در آستانه کشف هزاران سیاره نوظهور پیرامون ستارگان مجاور بودند و اشتیاق فزایندهای برای یافتن نمونههای بیشتر داشتند. اگرچه برنامه اولیه مأموریت رومن نیز امکاناتی را برای شکار سیارات در بر داشت، اما این آینه جدید دسترسی به شیوهای کاملاً نوین را فراهم کرد.
یافتن دنیایی کوچک دارای جو در میان درخشش کورکننده یک ستاره همجوار، کاری فوقالعاده دشوار است. حتی غولپیکرترین سیارات نیز یک میلیارد بار کمنورتر از ستاره میزبان خود هستند. دومینیک بنفورد، دانشمند برنامه رومن در مقر ناسا، این چالش را به مشاهده پرواز یک کرم شبتاب در مجاورت یک نورافکن عظیم از فاصله چند هزار مایلی تشبیه کرده است. برای تحقق این هدف، اخترشناسان گونهای پیشرفته از تاجنگار (Coronagraph) را درون سازه فلزی رومن تعبیه کردهاند. تاجنگارها در اصل ابزارهایی بودند که با سد کردن نور فوقالعاده درخشان قرص خورشید، امکان رصد زبانه و فورانهای پلاسما را فراهم میکردند؛ ابزاری که به تعبیری، یک کسوف مصنوعی کوچک را در دل تلسکوپ ایجاد میکند. اکنون تاجنگار رومن طراحی شده تا فرآیندی مشابه را برای ستارگان دوردست بازآفرینی کرده و زمینه رؤیت سیارات اطراف آنها را مهیا سازد.
هنگامی که این تلسکوپ به سوی ستارهای در کهکشان راه شیری نشانه میرود، پرتوهای نوری گستردهای را جذب کرده و از سامانه موانع نوری و آینههای تاجنگار عبور میدهد. دو آینه از این مجموعه، از منظر مهندسی حتی از آینه اصلی هشت فوتی و فوقصاف تلسکوپ نیز شگفتانگیزترند. اندازه هر یک از آنها کوچکتر از یک آینه آرایشی جیبی است و بیش از ۱۶۰۰ عملگر مکانیکی دارند که میتوانند بخشهای بسیار ریزی از شیشه را در مقیاسهایی کوچکتر از قطر اتم هلیوم تغییر شکل دهند. اخترشناسان با اعمال صدها مورد از این تغییر شکلهای ظریف در سراسر آینهها، تابش شدید ستاره هدف را منحرف میسازند و تصویری از ستاره را درون حلقهای از تاریکی تقریباً مطلق ایجاد میکنند. آینههای تغییرشکلپذیر پیشتر در رصدخانههای زمینی برای غلبه بر اعوجاج و تاری ناشی از جو زمین استفاده میشدند، اما هرگز نمونهای با این درجه از پیچیدگی راهی فضا نشده است.
تیم تلسکوپ رومن بر این باور است که در مدارهای فضایی، جایی که شرایط رصدی بسیار شفاف و بکر است، رومن توانایی ثبت نخستین تصاویر مستقیم از سیارات دوردست در نور مرئی را خواهد داشت. تاکنون، عمده سیارات فراخورشیدی شناساییشده بهصورت غیرمستقیم رصد شدهاند. در برخی موارد، وجود سیاره بر پایه نیروی گرانشی آن که موجب لغزش ستاره میزبان میشود، استنباط میگردد؛ یا از طریق افت دورهای و منظم روشنایی ستاره به هنگام گذر سیاره از برابر آن شناسایی میشود. دانشمندان تا کنون تنها توانستهاند از شمار اندکی سیاره بسیار جوان، که هنوز سوزان و به شدت درخشان بودهاند، تصویر مستقیم تهیه کنند که آن هم اغلب در طیف فروسرخ بوده است. اما تاجنگار تلسکوپ رومن باید قادر به مشاهده جهانهایی باشد که فاقد هرگونه تابش ذاتی هستند و همچون زمین، تنها با نور مرئی و ملایم خورشید خود روشن میشوند.
از ونسا بیلی، کارشناس فناوری ابزار تاجنگار، پرسیدم که آیا ستاره خاصی برای بررسی مد نظر دارد یا خیر. از آنجا که تاجنگار بخشی از مأموریت اصلی تلسکوپ نیست، تنها سه ماه از ۱۸ ماه نخست مأموریت به مشاهدات آن اختصاص خواهد یافت. بیلی اظهار داشت که اخترشناسان از این فرصت برای بررسی سیاراتی استفاده خواهند کرد که پیشتر کشف شدهاند و تنها چند ده سال نوری با ما فاصله دارند. او به منظومه «اپسیلون جویبار» (Epsilon Eridani) اشاره کرد که در آن سیارهای به ابعاد مشتری به دور یک ستاره کوتوله نارنجی گردش میکند. به گفته او، پژوهشگران با استفاده از تاجنگار، ساعتهای متمادی این منظومه را رصد خواهند کرد تا فوتونهای ساطعشده از سیاره بهتدریج انباشته شوند. بیلی افزود: «این تصویر تنها لکهای مبهم و محو خواهد بود؛ با این حال ممکن است بتوانیم ابری یا صاف بودن آسمان آن را تشخیص دهیم و مشخص کنیم که بیشتر به مشتری شبیه است یا به نپتون.»
با این حال، خطر شکست در تمام مراحل وجود دارد. بیلی اذعان کرد که این تاجنگار پیش از این هرگز در خارج از محیط آزمایشگاه ارزیابی نشده و ممکن است در فضا عملکرد مطلوبی نداشته باشد. چنانچه به هر دلیل آینهها از تنظیم خارج شوند یا ابزار دچار نقص فنی گردد، سیارات درون درخشش ستاره ناپدید خواهند شد؛ امری که تلاشهای دیرینه ناسا برای یافتن دنیایی زیستپذیر در کیهان را دستکم برای یک دهه یا بیشتر به تعویق خواهد انداخت. اما در صورت دستیابی به اهداف، این موفقیت مهر تأییدی خواهد بود بر فناوریهای «رصدخانه جهانهای زیستپذیر» (Habitable Worlds Observatory)، تلسکوپ عظیم بعدی ناسا که بیش از یک دهه در دست توسعه بوده است.
تاجنگار رومن تنها قادر به کشف سیارات بزرگی خواهد بود — در ابعاد زحل یا ترجیحاً بزرگتر — که در مدارهای دوردست و سرد به دور ستارگان خود میگردند. اما دانشمندان ناسا قصد دارند تا نسلی بسیار دقیقتر از آن را در رصدخانه جهانهای زیستپذیر به کار گیرند. آن مأموریت بر بیش از ۱۰۰ ستاره نزدیک متمرکز خواهد شد که سن و درخشندگی نسبتاً مشابهی با خورشید دارند. تاجنگار آن تلسکوپ حلقهای بسیار بستهتر از تاریکی ایجاد خواهد کرد تا وجود احتمالی سیارات در مدارهای نزدیکتر و گرمتر — که بستر مساعدتری برای زیست دارند — آشکار شود و حتی ردپای حیات در جو این سیارات بررسی گردد. با این حال، این رصدخانه پیشرفته دستکم تا اواخر دهه ۲۰۳۰ پرتاب نخواهد شد. تا آن زمان، رومن باید درستی این رویکرد را اثبات کند. این تلسکوپ باید تنشهای پرتاب را تاب بیاورد، به فاصله یک میلیون مایلی زمین برسد، نور ستاره را مهار کند و آن را در تاریکی چنان ژرفی فرو برد که دنیایی بیگانه و کمنور رخ بنماید.