تلسکوپ فضایی Swift ناسا بیش از دو دهه است که به دنبال انفجارها و رویدادهای پرانرژی در کیهان می‌گردد؛ اما حالا خودش با یک چالش جدی روبه‌رو شده است: ارتفاع مدارش به‌تدریج در حال کاهش است. مقاومت لایه‌های رقیق جو در مدار پایین زمین باعث می‌شود Swift انرژی مداری از دست بدهد و به ارتفاع‌های پایین‌تر برود. تلاش ناسا برای نجات این رصدخانه با کمک فضاپیمای رباتیک LINK هم نتوانست مدار Swift را بالاتر ببرد.

با این حال، Swift هنوز داستانی برای گفتن دارد. رصدخانه Neil Gehrels Swift یکی از ابزارهای مهم برای مطالعه انفجارهای پرتو گاما و دیگر رویدادهای گذرای کیهانی است. این تلسکوپ می‌تواند پس از شناسایی یک رویداد، در مدت کوتاهی جهت خود را تغییر دهد و آن را با چند ابزار و در طول موج‌های مختلف بررسی کند؛ قابلیتی که طی سال‌ها به دانشمندان کمک کرده است پدیده‌هایی را مطالعه کنند که ممکن است خیلی زود ناپدید شوند.

ماجرای تلسکوپ Swift ناسا بنابراین فقط درباره پایان یک مأموریت فضایی نیست. کاهش ارتفاع مدار، فعالیت خورشید، رفتار جو زمین و تلاش برای نزدیک‌شدن و سرویس‌دهی به یک فضاپیمای قدیمی، همه در این داستان به هم گره خورده‌اند. برای «جشنواره اندیشمندان و دانشمندان جوان»، Swift نمونه جالبی است از اینکه چطور علوم پایه، از فیزیک و نجوم تا شناخت جو زمین، می‌تواند در کنار فناوری و مهندسی فضایی به حل چالش‌هایی واقعی کمک کند.

تلسکوپ فضایی Swift ناسا چیست و چه چیزی را رصد می‌کند؟

رصدخانه Neil Gehrels Swift در ۲۰ نوامبر ۲۰۰۴ به مدار زمین رفت تا یکی از پرانرژی‌ترین رویدادهای کیهان، یعنی انفجارهای پرتو گاما (GRBs) را مطالعه کند. این انفجارها بسیار کوتاه‌اند و ممکن است تنها از چند میلی‌ثانیه تا چند صد ثانیه دوام داشته باشند؛ بنابراین سرعت واکنش تلسکوپ اهمیت زیادی دارد.

Swift سه ابزار اصلی دارد: تلسکوپ پرتو ایکس (XRT)، تلسکوپ فرابنفش/نوری (UVOT) و Burst Alert Telescope یا BAT برای شناسایی پرتوهای گاما. پس از شناسایی یک انفجار، Swift می‌تواند در کمتر از حدود ۹۰ ثانیه جهت خود را تغییر دهد و پس‌تاب آن را در طول موج‌های مختلف بررسی کند.

این رصدخانه در طول بیش از دو دهه، علاوه بر انفجارهای پرتو گاما، برای مطالعه ابرنواخترها، ستاره‌های فعال، منابع پرتو ایکس و دیگر رویدادهای گذرا نیز به کار رفته است.

اما حالا همین رصدخانه سریع و چابک، با یک مشکل زمینی روبه‌روست: ارتفاع مدارش در حال کاهش است.

چرا مدار Swift در حال کاهش است؟

شاید عجیب به نظر برسد که یک تلسکوپ فضایی، با وجود قرار گرفتن صدها کیلومتر بالاتر از سطح زمین، هنوز با «جو» روبه‌رو باشد. اما مدار پایین زمین کاملاً خالی نیست و مقدار بسیار کمی از ذرات جو در این ارتفاع وجود دارد.

وقتی Swift با این ذرات برخورد می‌کند، نیرویی به نام مقاومت جوی (drag) به فضاپیما وارد می‌شود. این مقاومت به‌تدریج انرژی و سرعت مداری آن را کاهش می‌دهد و در نتیجه، ارتفاع مدار Swift هم پایین‌تر می‌آید.

بیشتر فضاپیماهای فعال در مدار پایین زمین برای مقابله با این اثر، از پیشرانش و مانورهای اصلاح مداری استفاده می‌کنند. اما Swift سامانه‌ای برای افزایش مستقیم ارتفاع مدار خود ندارد؛ بنابراین هرچه مقاومت جوی بیشتر شود، افت ارتفاع آن نیز می‌تواند سریع‌تر اتفاق بیفتد.

اینجاست که علوم پایه مستقیماً وارد ماجرا می‌شوند. برای اینکه بتوان وضعیت مدار Swift را پیش‌بینی کرد، باید رفتار جو در ارتفاع بالا، گرانش زمین و نیروهای وارد بر فضاپیما را شناخت و با کمک فیزیک و ریاضیات محاسبه کرد که مدار آن چگونه و با چه سرعتی در حال تغییر است. حتی تغییرات فعالیت خورشید هم می‌تواند در این معادله اثر بگذارد، چون با گرم و منبسط کردن لایه‌های بالایی جو، میزان drag را تغییر می‌دهد.

پس مشکل Swift فقط این نیست که «در حال پایین آمدن» است؛ مسئله این است که چه عواملی باعث این افت ارتفاع شده‌اند و سرعت آن چقدر است؟ پاسخ به همین پرسش، مسیر تصمیم‌گیری برای نجات این رصدخانه را مشخص می‌کند.

فعالیت خورشید چگونه مدار ماهواره‌ها را تغییر می‌دهد؟

مشکل تلسکوپ Swift ناسا فقط وجود جو نیست؛ خورشید هم می‌تواند شرایط را برای آن سخت‌تر کند.

وقتی فعالیت خورشیدی افزایش پیدا می‌کند، انرژی بیشتری به لایه‌های بالایی جو زمین می‌رسد. این انرژی جو را گرم و منبسط می‌کند و در نتیجه، چگالی جو در ارتفاع مدار ماهواره‌ها افزایش می‌یابد.

چگالی بیشتر یعنی ذرات بیشتری در مسیر فضاپیما و در نتیجه، مقاومت جوی (drag) بیشتر. برای ماهواره‌ای مانند Swift که در مدار نسبتاً پایین زمین قرار دارد، این افزایش drag می‌تواند افت ارتفاع مداری را سریع‌تر کند.

فعالیت اخیر خورشید اثر مقاومت جوی بر Swift را تشدید کرد و باعث شد این رصدخانه سریع‌تر از انتظار ارتفاع از دست بدهد. در نتیجه، فرایندی که در ابتدا تدریجی بود، به یک چالش زمانی تبدیل شد: باید پیش از آنکه Swift بیش از حد پایین بیاید، راهی برای نجات آن پیدا می‌شد.

ناسا چگونه می‌خواست تلسکوپ Swift را نجات دهد؟

وقتی مشخص شد ارتفاع مدار تلسکوپ Swift ناسا سریع‌تر از انتظار کاهش پیدا می‌کند، ناسا به سراغ راهی متفاوت برای افزایش عمر این رصدخانه رفت. در سپتامبر ۲۰۲۵، شرکت Katalyst Space مأمور شد تا طرحی را آزمایش کند که در آن یک فضاپیمای رباتیک به نام LINK به Swift نزدیک شود، آن را بگیرد و به مدار بالاتری منتقل کند.

ایده ساده به نظر می‌رسید، اما اجرای آن ساده نبود. Swift اساساً برای سرویس‌دهی یا جابه‌جایی در فضا طراحی نشده بود و LINK باید با یک فضاپیمای قدیمی در مدار ملاقات و سپس آن را به ارتفاع بیشتری منتقل می‌کرد.

زمان هم اهمیت زیادی داشت. برای اجرای این عملیات، Swift باید پیش از رسیدن به ارتفاع حدود ۳۰۰ کیلومتر در شرایط مناسبی باقی می‌ماند. به همین دلیل، تیم مأموریت حتی شیوه بهره‌برداری از خود رصدخانه را تغییر داد تا افت ارتفاع آن تا حد امکان کند شود.

حالا همه‌چیز به LINK و یک سؤال مهم وابسته بود: آیا یک فضاپیمای رباتیک می‌تواند تلسکوپی را که برای چنین عملیاتی ساخته نشده، در مدار بگیرد و نجات دهد؟

چرا فعالیت علمی تلسکوپ Swift ناسا موقتاً متوقف شد؟

تیم تلسکوپ Swift ناسا فقط منتظر رسیدن LINK نماند؛ آن‌ها تلاش کردند با تغییر نحوه قرارگیری رصدخانه در مدار، مقاومت جوی (drag) را کاهش دهند و زمان بیشتری برای مأموریت نجات به دست آورند.

از دسامبر ۲۰۲۵، بخشی از اهداف رصدی Swift به نقاطی از آسمان تغییر داده شد که به قرارگیری فضاپیما در وضعیت کم‌مقاومت‌تری کمک می‌کرد. از فوریه ۲۰۲۶، این روش به‌طور کامل اجرا شد و رصدهای تلسکوپ‌های پرتو ایکس و فرابنفش/نوری موقتاً متوقف شدند.

در آوریل نیز Burst Alert Telescope یا BAT خاموش شد تا مصرف انرژی کاهش پیدا کند و صفحات خورشیدی در وضعیتی قرار بگیرند که مقاومت جوی کمتری ایجاد شود. این ماجرا نشان می‌دهد که گاهی برای حل یک چالش پیچیده، باید با امکانات موجود راه‌حل‌های تازه‌ای پیدا کرد؛ رویکردی که در «جشنواره اندیشمندان و دانشمندان جوان» نیز در مسیر تبدیل ایده به راه‌حل مورد توجه قرار می‌گیرد.

فضاپیمای LINK برای نجات Swift چه شد؟

LINK در ژوئیه ۲۰۲۶ با موشک Pegasus XL به فضا پرتاب شد تا به Swift نزدیک شود، آن را بگیرد و به مدار بالاتری منتقل کند. اما مشکلاتی در کنترل وضعیت و جهت‌گیری باعث شد ناسا و Katalyst در ۱۹ اوت اعلام کنند که عملیات افزایش مدار Swift دیگر انجام نخواهد شد.

با این حال، LINK پیش از پایان مأموریت خود توانست در اوایل سپتامبر تا حدود ۱۲ تا ۱۵ کیلومتری Swift نزدیک شود و برخی فناوری‌های مربوط به نزدیک‌شدن و عملیات رباتیک در مدار را آزمایش کند. این عملیات دیگر قرار نبود به گرفتن یا جابه‌جایی Swift منجر شود.

در نهایت، LINK در ۲۵ سپتامبر ۲۰۲۶ وارد جو زمین شد و مأموریتش به پایان رسید. بنابراین، LINK نتوانست Swift را نجات دهد، اما تجربه این مأموریت می‌تواند برای توسعه فناوری‌های آینده در زمینه بازرسی، سرویس‌دهی و جابه‌جایی فضاپیماها در مدار مفید باشد.

Swift  و LINK؛ دو فضاپیما با دو مأموریت متفاوت

برای اینکه داستان مأموریت نجات Swift روشن‌تر شود، باید نقش این دو فضاپیما را از هم جدا کنیم:

سامانه / ابزار	نقش اصلی	وضعیت مأموریت
Swift	رصد انفجارهای پرانرژی و دیگر رویدادهای گذرا	همچنان در حال فعالیت علمی، اما با کاهش ارتفاع مدار
LINK	نزدیک‌شدن، گرفتن و افزایش مدار Swift	عملیات افزایش مدار لغو شد؛ مأموریت فناوری در ۲۵ سپتامبر به پایان رسید
BAT	شناسایی پرتوهای گاما	در سپتامبر دوباره فعال شد
XRT	رصد پرتو ایکس	دوباره فعال شده است
UVOT	رصد فرابنفش و نور مرئی	دوباره فعال شده است
Pegasus XL	وسیله پرتاب LINK	LINK را در ژوئیه ۲۰۲۶ به فضا برد

با وجود لغو عملیات اصلی، LINK  توانست در اوایل سپتامبر تا حدود ۱۲ تا ۱۵ کیلومتری Swift نزدیک شود و از همین فاصله، برخی قابلیت‌های خود را برای عملیات نزدیک‌مداری آزمایش کند. این فضاپیما در همین فاصله باقی ماند و قرار نبود به Swift نزدیک‌تر شود.

در نتیجه، LINK دیگر ناجی Swift نبود؛ اما تجربه به‌دست‌آمده از این عملیات می‌تواند به توسعه فناوری‌های آینده برای نزدیک‌شدن، بازرسی و سرویس‌دهی به فضاپیماها در مدار کمک کند.

Swift حالا در چه ارتفاعی قرار دارد؟

در اواخر سپتامبر، ارتفاع تلسکوپ Swift ناسا به حدود ۳۲۵ کیلومتر رسیده است. ناسا پیش‌بینی کرده که رصدخانه در اوایل تا اواسط اکتبر به ارتفاع حدود ۳۰۰ کیلومتر برسد؛ محدوده‌ای که پس از آن، انجام فعالیت‌های علمی دشوارتر می‌شود و سرعت کاهش ارتفاع نیز افزایش می‌یابد.

این یعنی Swift هنوز در مدار و در حال فعالیت است، اما زمان باقی‌مانده برای ادامه رصدهای علمی محدود شده است. رسیدن به زیر ۳۰۰ کیلومتر لزوماً به معنای ورود فوری فضاپیما به جو نیست؛ بلکه نشان‌دهنده مرحله‌ای است که شرایط مداری برای ادامه فعالیت علمی مناسب‌تر نخواهد بود.

با این حال، پس از لغو عملیات افزایش مدار، ابزارهای علمی Swift دوباره فعال شدند تا تیم مأموریت بتواند از زمان باقی‌مانده بیشترین استفاده را ببرد. بنابراین، داستان Swift هنوز تمام نشده است؛ این رصدخانه همچنان به جمع‌آوری داده از کیهان ادامه می‌دهد، در حالی که ارتفاع مدارش به‌تدریج کاهش پیدا می‌کند.

Swift چگونه دوباره به رصد رویدادهای کیهانی برگشت؟

در ۱۸ سپتامبر، تیم مأموریت اعلام کرد که Burst Alert Telescope یا BAT دوباره قادر به شناسایی پرتوهای گاما است. چند روز بعد، در ۲۱ سپتامبر، قابلیت «تغییر جهت خودکار» نیز فعال شد؛ قابلیتی که به Swift اجازه می‌دهد پس از شناسایی یک انفجار پرتو گاما، به‌سرعت به سمت آن بچرخد و آن را در طول موج‌های مختلف بررسی کند.

این بازگشت در حالی انجام شد که ارتفاع مدار Swift همچنان در حال کاهش است. بنابراین، تیم مأموریت باید میان ادامه رصدهای علمی و مدیریت شرایط مداری فضاپیما تعادل برقرار کند تا از زمان باقی‌مانده بیشترین استفاده را ببرد.

این بازگشت فقط روی کاغذ نبود. در ۲۵ سپتامبر، Swift انفجار پرتو گامایی با نام GRB 260925A را شناسایی کرد و حدود ۱۱۰ ثانیه بعد، تلسکوپ پرتو ایکس آن رصد این رویداد را آغاز کرد؛ نشانه‌ای از اینکه Swift، با وجود کاهش ارتفاع مدار، هنوز می‌تواند رویدادهای گذرای کیهانی را ثبت و بررسی کند.

چرا نجات Swift فقط درباره یک تلسکوپ نیست؟

در نگاه اول، داستان Swift فقط پایان تدریجی عمر یک ماهواره قدیمی به نظر می‌رسد. اما مأموریت LINK یک سؤال بزرگ‌تر را مطرح کرده است: آیا هر فضاپیما با پایان سوخت یا تغییر شرایط مداری، باید برای همیشه از دست برود؟

یکی از پاسخ‌های آینده صنعت فضایی می‌تواند سرویس‌دهی در مدار باشد؛ یعنی فضاپیماهای مخصوص بتوانند به ماهواره‌های دیگر نزدیک شوند، آن‌ها را جابه‌جا یا تعمیر کنند و عمرشان را افزایش دهند.

مأموریت LINK با وجود نرسیدن به هدف اصلی، تجربه‌ای درباره نزدیک‌شدن و عملیات در کنار یک فضاپیمای دیگر فراهم کرد؛ تجربه‌ای که برای توسعه فناوری‌های آینده اهمیت دارد.

اجرای چنین مأموریت‌هایی به شناخت دقیق حرکت، گرانش و مقاومت جو نیاز دارد. اینجا فیزیک و ریاضیات از مفاهیم پایه به ابزارهایی برای حل یک چالش واقعی در فضا تبدیل می‌شوند.

شاید مهم‌ترین درس Swift همین باشد: آینده فضا فقط به ساخت ماهواره‌های جدید وابسته نیست؛ شاید بتوانیم ماهواره‌های موجود را هم برای مدت طولانی‌تری در خدمت نگه داریم.

آیا تلسکوپ Swift به پایان راه رسیده است؟

فعلاً نه؛ اما پایان مأموریت تلسکوپ Swift ناسا نزدیک شده است.

ناسا اعلام کرده که بدون مداخله، Swift تا پایان سال ۲۰۲۶ وارد مرحله‌ای می‌شود که بازگشت آن به جو زمین اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. تلاش برای افزایش مدار نیز دیگر ادامه ندارد؛ با این حال، ابزارهای علمی آن دوباره فعال شده‌اند تا از زمان باقی‌مانده برای جمع‌آوری داده‌های ارزشمند استفاده شود.

داستان Swift فقط درباره یک تلسکوپ قدیمی نیست. این مأموریت نشان می‌دهد که افزایش عمر یک فضاپیما می‌تواند به اندازه ساخت یک مأموریت جدید پیچیده باشد؛ فرایندی که علوم پایه، مهندسی و رباتیک را در کنار یکدیگر قرار می‌دهد.

برای «جشنواره اندیشمندان و دانشمندان جوان»، چنین نمونه‌ای یادآور یک مسیر مهم است: گاهی یک چالش فناورانه از دل یک پرسش علمی شکل می‌گیرد و برای حل آن باید از دانش و تخصص چند حوزه در کنار یکدیگر استفاده کرد.

Swift شاید به پایان مسیرش نزدیک شده باشد، اما مسئله‌ای که به جا می‌گذارد تازه در حال جدی‌تر شدن است: وقتی یک فناوری برای علم ساخته می‌شود، آیا پایان عمرش حتماً باید پایان مأموریتش باشد؟

منبع: Science Daily