فرود چین بر نیمه‌ی دور ماه

کاوشگر چینی چانگ‌ای-4 (چینی: 嫦娥 | پین‌ین: Cháng'é | معنا: الهه‌ی ماه)، مورّخ دوّم ژانویه‌ی 2019 (12 دی 1397) موّفق به فرود بر سطح ماه شد. امّا چه چیز، این فرود را از تمامی فرودهای دیگر بر سطح ماه، کاملاً متمایز می‌سازد؟

نقشه‌ی کامل از سطح ماه
نقشه‌ی کامل از سطح ماه

ابتدا نگاهی به ماه و زمین در کنار یک دیگر داشته باشیم. برخلاف عطارد و زهره که هیچ قمری ندارند و مرّیخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون که اقمارشان بسیار بسیار کوچک‌تر از خودشان می‌باشد، اندازه‌ی ماه بالغ بر 27% اندازه‌ی زمین است؛ به‌گونه‌ای که می‌توان ماه و زمین را در کنار یک دیگر، یک سیستم سیّاره‌ای دوگانه به حساب آورد (البته معمولاً غیر رسمی) که مرکز چرخششان در 70%ـی شعاع زمین است. یک نمونه‌ی دیگر از چنین پدیده‌ای را می‌توان میان پلوتو و قمرش شارون پیدا کرد. ابعاد شارون نیمی از پلوتو هست وآن‌ها نیز یک سیستم دوگانه می‌سازند.

شواهد بسیاری نشان می‌دهند که ماه در اصل نه یک جسم خارجیِ به دام افتاده در گرانش زمین، بلکه تشکیل شده از خود زمین است. طبق یکی از محتمل‌ترین فرضیه‌ها موسوم به «برخورد بزرگ» زمین در اوایل تشکیل خود مورد برخورد با سیّاره‌ای دیگر - احتمالاً در ابعاد مرّیخ - قرار گرفته و به موجب آن پس از گذشت چندین میلیارد سال، خرده سنگ‌های ناشی از این برخورد، در مدار زمین، ماه را تشکیل داده‌اند.

مقایسه‌ی ابعاد ماه و زمین در کنار هم (تصویر حاصل از ادغام دو تصویر جداگانه می‌باشد.)
مقایسه‌ی ابعاد ماه و زمین در کنار هم (تصویر حاصل از ادغام دو تصویر جداگانه می‌باشد.)

امّا نکته‌ی دیگر این است که به دلیل فاکتورهای مختلفی از جمله جرم ماه و فاصله‌ی آن تا زمین، این قمر به زمین قفل گرانشی (قفل جزر و مدّی - Tidal/Gravitational Locking) شده است. به گونه‌ای که ماه در طول زمان، حرکت وضعی اوّلیه‌ی خود را از دست داده و با حرکت انتقالی‌اش به دور زمین همگام شده است. به موجب این موضوع، همیشه یک نیمه از ماه به سمت زمین قرار گرفته و نیمه‌ی دیگر، همیشه پشت به سطح زمین می‌باشد.

لازم به ذکر هست که پدیده‌ی قفل گرانشی، پدیده‌ی چندان نادری نیست. فوبوس و دیموس هردو به مرّیخ قفل گرانشی شده‌اند. چندین قمر از سیارات مشتری (از جمله هر چهار قمر گالیله‌ای)، زحل (از جمله اقماری چون تایتان و انسلادیوس)، اورانوس و نپتون نیز به سیّاره‌ی خود قفل گرانشی شده‌اند. امّا جالب‌ترین آن، قفل گرانشی پلوتو و شارون است. به دلیل فاصله‌ی کم این سیستم سیّاره‌ای دوگانه و همچنین نسبت ½:1 میان این دو، هردو به یک دیگر قفل گرانشی شده‌اند؛ گویی که این سیاره و قمرش توسّط میله‌ای نامرئی به هم متّصلند!
ضمناً قفل گرانشی ممکن است میان سیّاره و ستاره‌ی خود نیز رخ دهد؛ به طوری که همیشه یک نیمی از سیّاره روز و نیم دیگر آن، شب باشد. عطارد نیز به خورشید، قفل گرانشی ناقص شده است؛ به این صورت که نسبت چرخش عطارد به دور خودش و به دور خورشید، نه 1:1 (قفل گرانشی کامل) بلکه 3:2 است؛ به طوری که بعد از یک چرخش کامل دور خورشید، 1.5دور حول محور خودش چرخیده است.

انیمیشن سمت راست، نداشتن چرخش ماه را نشان می‌دهد و انیمیشن سمت چپ، چرخش وضعی و انتقالی همگام ماه به دلیل پدیده‌ی قفل گرانشی با نسبت 1:1
انیمیشن سمت راست، نداشتن چرخش ماه را نشان می‌دهد و انیمیشن سمت چپ، چرخش وضعی و انتقالی همگام ماه به دلیل پدیده‌ی قفل گرانشی با نسبت 1:1


البته چرخش‌های وضعی و انتقالی ماه نیز کاملاً هماهنگ نبوده و کمی «تلو تلو»‌ی رفت و برگشتی دارد (چرا که مسیر حرکت ماه دور زمین، بیضوی است). لذا از روی زمین، نه 50% سطح ماه بلکه کمی بیشتر و چیزی حدود 60% از سطح ماه قابل مشاهده می‌باشد. این موضوع دا در انیمیشن زیر می‌توانید مشاهده کنید.

امّا در نیمه‌ی دور ماه (در ادبیات عامّه، به اشتباه «نیمه‌ی تاریک ماه» نیز شناخته می‌شود) که همیشه پشت به زمین است چه خبر است؟ برای قرن‌ها انسان‌ها افسانه‌های بسیاری از سرزمین عجایبی واقع در نیمه‌ی دور ماه است ساخته بودند. در سال 1959 (1337 هـ.ش) و پس از چندین تلاش، فضاپیمای بدون سرنشین لونا-3 (روسی: Луна | معنا: ماه) ساخت اتّحاد جماهیر شوروی، موفّق به مخابره‌ی اوّلین تصویر از نیمه‌ی دور ماه گشت.

اوّلین تصویر مخابره شده از نیمه‌ی دور ماه
اوّلین تصویر مخابره شده از نیمه‌ی دور ماه

از آن زمان تا کنون، بشر به دست‌آوردهای بسیاری در خصوص ماه دست پیدا کرده است. از ارسال مدارگردها (Orbiter)، برخوردکننده‌ها (Impactor)، سطح‌نشین‌ها (Lander) به مدار/سطح ماه توسّط کشورهای مختلفی از جمله اتّحاد جماهیر شوروی، ایالات متّحده‌ی آمریکا، ژاپن، اتّحادیه‌ی اروپا، چین و هند گرفته تا مأموریت‌های سرنشین‌دار آپولو. هم‌اکنون نیز چندین مدارگرد و سطح‌نشین در ماه مشغول فعّالیت هستند. همچنین برنامه‌های متعدّد بسیاری نیز توسّط روسیه، ایالات متّحده، اتّحادیه‌ی اروپا، آلمان، اسرائیل، هند، چین، ژاپن، کره‌ی جنوبی و حتّی کره‌ی شمالی و همچنین برخی از شرکت‌های خصوصی برنامه‌ریزی شده است.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_missions_to_the_Moon

سطح ماه اکنون به طور کامل نقشه‌برداری شده است. حتّی می‌توانید با مراجعه به Google Maps، نقشه‌ی باکیفیتی از سطح ماه مشاهده کنید:

https://www.google.com/moon/

امّا یک چالش تا به امروز همچنان بر سر جای خود باقی بوده است: فرود بر نیمه‌ی دور ماه.
علارغم این که نیمه‌ی دور ماه توسّط مدارگردها به طور کامل نقشه‌برداری شده است، تمامی فرودهای سرنشین‌دار و غیر سرنشین‌دار در نیمه‌ی نزدیک ماه صورت گرفته است. چرا که با رفتن به نیمه‌ی دور ماه، تمامی ارتباطات رادیویی با زمین قطع می‌شود (چرا که خود ماه میان کاوشگر و زمین قرار گرفته و مانع از ارسال مستقیم سیگنال به زمین می‌شود). لذا امکان ارتباط و هدایت مستقیم کاوشگری که در نیمه‌ی دور ماه فرود آمده است ممکن نیست و در صورت اعزام انسان نیز مادامی که در نیمه‌ی دور قرار گرفته باشند، نمی‌توانند هیچ ارتباطی با مرکز کنترل زمینی داشته و کوچک‌ترین اشکال خارج از کنترل فضانوردان، منجر به زمین‌گیر (ماه‌گیر!) شدن همیشگی آنان می‌شود.

ولی اخیراً چین موفّق شده است این چالش را پشت سر بگذارد. این کشور که بیش از یک دهه است توجّه ویژه‌ای به ماه داشته، اکنون با چانگ‌ای-4 ساخت CNSA موفّق به فرود بر نیمه‌ی دور ماه شده است. برای حلّ مشکل عدم ارتباط با زمین، چانگ‌ای-4 درواقع از سه بخش مجزّا تشکیل شده است:

  • سطح‌نشین چانگ‌ای-4 (چینی: 嫦娥 | پین‌ین: Cháng'é | معنا: الهه‌ی ماه)
  • کاوشگر متحرّک یوتو-2 (چینی: 玉兔 | پین‌ین: Yùtù | معنا: خرگوش یشمی)
  • مدارگرد رله (relay) کویکیاو (چینی: 鹊桥 | پین‌ین: Quèqiáo | معنا: نام پُلی افسانه‌ای)

مدارگرد کویکیاو پیش‌تر در ماه می 2018 (اردیبهشت 1397 - شش ماه زودتر از پرتاب چانگ‌ای-4) پرتاب و در مدار Halo میان ماه-زمین قرار داده شده است؛ جایی که هم نیمه‌ی دور ماه و هم زمین در دیدرسش قرار دارند (جزئیات بیشتر راجع به این مدار در مدخل Halo Orbit ویکی‌پدیا). این مدارگرد به عنوان رله عمل کرده و به عنوان یک واسط، میان زمین و چانگ‌ای-4 تبادل سیگنال می‌نماید. به این ترتیب کنترل، برنامه‌ریزی و هدایت چانگ‌ای-4 و یوتو-2 واقع در نیمه‌ی دور ماه، از سطح زمین میسّر می‌شود.

به این ترتیب بشر موفّق شده است این چالش را نیز پشت سر بگذارد "سرزمین عجایب" پیشینیان را از فاصله‌ی نزدیک ببیند... هم‌اکنون برخی از تصاویر گرفته شده توسّط چانگ‌ای-4 که همین امروز - مورّخ 4 ژانویه‌ی 2019 م. / 14 دی 1397 هـ.ش) به زمین مخابره شده‌اند توجّه نمایید:

کاهش ارتفاع جهت فرود نرم به سطح ماه
کاهش ارتفاع جهت فرود نرم به سطح ماه
فرود
فرود
یوتو-2 درحال خروج از چانگ‌ای-4
یوتو-2 درحال خروج از چانگ‌ای-4
چانگ‌ای-4 در حال باز کردن ریل‌ها جهت خروج یوتو-2 (برخی از خبرگزاری‌ها به اشتباه این تصویر را به خود یوتو-2 نسبت دادند.)
چانگ‌ای-4 در حال باز کردن ریل‌ها جهت خروج یوتو-2 (برخی از خبرگزاری‌ها به اشتباه این تصویر را به خود یوتو-2 نسبت دادند.)
یوتو-2 در حال خروج از چانگ‌ای-4
یوتو-2 در حال خروج از چانگ‌ای-4

به زودی تصاویر و اخبار جالب‌تری نیز مخابره خواهد شد؛ چرا که برنامه‌های جالبی برای این مأموریت در نظر گرفته شده است؛ از جمله حمل محفظه‌ای مهر و موم شده شامل تعدادی کرم ابریشم و برگ جهت تغذیه در چانگ‌ای-4 جهت بررسی رشد موجودات زنده در گرانش کم ماه!

شاید مشاهده‌ی چند تصویر قدیمی‌تر نیز برای شما جالب توجّه باشد:

فعّالیت یوتو-1 در سطح ماه از نمای چانگ‌ای-3 | نیمه‌ی نزدیک ماه | سال 2013
فعّالیت یوتو-1 در سطح ماه از نمای چانگ‌ای-3 | نیمه‌ی نزدیک ماه | سال 2013
پرتاب چانگ‌ای-4 | دسامبر 2018
پرتاب چانگ‌ای-4 | دسامبر 2018
وضعیت ماه در زمان فرود چانگ‌ای-4 از دید ناظر زمینی
وضعیت ماه در زمان فرود چانگ‌ای-4 از دید ناظر زمینی