ايسنا: چه خطرات احتمالي «كاسيني» و تجهيزات رادار آن را در اين سفر طولاني فضايي تهديد مي‌كند؟
« به طور كلي موارد زيادي هستند كه مي‌توانند در سيستمي به پيچيدگي «كاسيني» به طور غير طبيعي كار كرده و دچار نقص شوند ولي با طراحي دقيق و اقدامات مهنسي سعي شده است كه در پروژه اين مشكلات پيش‌بيني شده و طرح‌هاي پشتيباني و سيستمهاي تصادفي براي جلوگيري از مشكلات و نواقص بزرگ وجود داشته باشد. ده‌ها و صدها سناريوي احتمالي خطا براي هر زيرسيستم بر روي زمين در نظر گرفته شده و هر يك اصلاح مي‌شوند.
البته هنوز ممكن است سناريوهاي ديگري نيز وجود داشته باشند كه ما نمي‌توانيم پيش‌بيني كنيم. گاهي اوقات ساده‌ترين مشكلات ناديده گرفته مي‌شوند (مانند مورد طراحي ايتاليايي از سيستم ارتباطاتي ميان كاسيني و هويگنس كه در سوالات قبل شرح داده شد.) در اين موقعيت‌ها، ما به بهبودپذيري سيستمهاي موجود و تجربه و خلاقيت بسياري از مهندسان و دانشمندان باهوش براي حل مشكلات در دقايق آخر اطمينان مي‌كنيم. گاهي اوقات مشكلاتي وجود دارند كه نسبت به آنها نه كنترل و نه راه حلي در اختيار داريم.
نه تنها در مورد «كاسيني» بلكه در مورد هر ماموريت فضايي ديگر، اگر براي مثال زيرسيستم برق دچار نقص شود، هيچ سيستم ديگري كار نخواهد كرد كه بديهي است اين امر مضر است.
خوشبختانه از طريق چندين ماموريت پيشين قابل اطمينان بودن اين زيرسيستم‌هاي اصلي ثابت شده است.
براي تصور سيستم راداري اين قبيل مشكلات مشاهده نشده‌اند ولي براي هر سيستم الكترونيك، آنچه ممكن است در نهايت عمر ماموريت را محدود كند در بياني ساده استهلاك و فرسودگي است.»
ايسنا: آيا امكان تغيير مسير «كاسيني» براي جلوگيري از برخوردهاي احتمالي مثلا برخورد با شهاب سنگها و اجرام كوچك آسماني وجود دارد؟ سيستمهاي حساس راداري و ساير بخش‌هاي كاسيني چگونه در مقابل حوادث احتمالي محافظت مي‌شوند؟
« ابعاد كاسيني حدودا دو برابر يك خودروي كوچك است. اندازه آن در حدود هفت متر در چهار متر است و تقريبا دو هزار و 500 كيلوگرم وزن دارد؛ بنابراين برخورد اجرام كوچك به سفينه تاثير مهمي بر عملكرد و مسير آن ايجاد نمي‌كند. برخورد كاسيني با يك جرم بزرگتر مانند يك شهاب سنگ اگرچه غير ممكن نيست اما احتمال آن بسيار اندك است، به ويژه اگر احتمال برخورد دو نقطه در حال حركت را در يك چنين فضاي بزرگي در نظر بگيريد. به منظور حفاظت عليه اجرام خارجي ديگر، زيرسيستم‌هاي مختلفي كه درباره آن شرح داده شد، به كار گرفته مي‌شوند.»
ايسنا: يكي از مهمترين استدلال‌هايي كه طرفداران ماموريت‌هاي پرخرج فضايي در برابر مخالفان دارند اين است كه ماموريت‌هاي فضايي به توسعه فني و تكنولوژيك در ساير زمينه‌هاي مورد نياز انسان منجر مي‌شود. به نظر شما ماموريت «كاسيني» و به ويژه سيستم راداري آن كه شما از نزديك با آن آشنايي داريد چه دستاوردي علمي و تكنولوژيك براي بشر داشته است؟
« مهمترين سهم كاسيني تهيه اطلاعات جديد و بي‌سابقه درباره قسمت مهمي از منظومه شمسي ما و در نتيجه تهيه سرنخ‌هايي از منابع پيداش آن خواهد بود. بعلاوه، اين ماموريت مهمترين همكاري ميان ايالات متحده و آژانس فضايي اروپا در زمينه يك ماموريت فضايي بوده و راه را به سوي ساير همكاري‌هاي فعلي و آتي ميان اين دو آژانس باز كرده است.
اين ماموريت بدون همكاري تمام شركا امكان‌پذير نمي‌شد و در همين راستا نمادي از روح همكاري و موفقيت بوده است. همچنين تاثيرات آموزشي اين ماموريت را نمي‌توان ناديده گرفت. اين ماموريت تلاش‌ها‌ي بسياري را براي تدريس و اطلاع‌رساني به محصلان مدارس و دانشجويان و دانش‌پژوهان درباره ماموريت‌هاي فضايي، منظومه شمسي، حسگرهاي مختلف كنترل از راه دور، فناوري‌هاي ابزار مستقر و نيز ديناميك‌هاي مداري در پي داشته است.»
ايسنا: لطفا كمي درباره برنامه‌ها و طرح‌هاي «ناسا» درباره سياره زمين توضيح دهيد. ناسا در سياره ما چه اهدافي را دنبال مي‌كند؟
« ناسا اهداف علمي بسياري براي زمين در نظردارد. مطابق با آنچه از اسناد و مدارك ناسا نقل شده است، هدف اين آژانس در علم زمين مشاهده، درك و الگو برداري از نظام اين سياره براي كشف نحوه تغييرات آن در حال حاضر، پيش‌بيني بهتر اين تغييرات و درك نتايج و پيامدهاي زندگي بر روي زمين مي‌باشد.در اين راستا چندين حوزه تحقيقاتي مهم مورد تاكيد قرار مي‌گيرند:
1) سيستم خورشيد- زمين كه در آن خورشيد، بادهاي خورشيدي و سيارات به عنوان يك سيستم واحد مطالعه مي‌شوند و اطلاعات درباره ارتباطات آنها در نهايت براي پيش‌بيني تاثيرات تغييرات خورشيد بر روي ما و زيرساخت حيات ما مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
2) تغييرات جوي و آب و هوايي در جايي كه داده‌هاي مقياس جهاني مستقر شده بر روي سيستم‌هايي چون اقيانوس‌ها و كهكشان‌ها جمع‌آوري شده و مورد تجزيه و تحليل قرار مي‌گيرند.
3) چرخه جهاني كربن و اكوسيستم‌ها در شرايطي كه انتشار و چرخه كربن در خشكي، اقيانوس و اتمسفر مشاهده و تحليل شده و براي تعيين كميت توليد جهاني، جريان‌هاي كربن و ديناميك‌هاي پوشاننده خشكي‌ها بكار مي‌روند. همچنين پيش‌بيني روند‌هاي آتي از چرخه كربن از اهداف اصلي اين مبحث علمي است.
4) سطح و داخل زمين، با هدف ارزيابي موقعيت‌هاي فعلي و بررسي روش‌هايي براي پيش‌بيني خطرات طبيعي نشات گرفته از داخل زمين كه در قالب زمين‌لزره‌ها، فوران‌هاي آتشفشاني و زمين لغزه‌ها بروز مي‌كنند.
5) تركيبات اتمسفر براي مطالعه تغييرات در تركيبات شيميايي اتمسفر با گذشت زمان، شامل تاثيرات تغييرات ايجاد شده از سوي بشر مانند سوزاندن سوخت‌هاي فسيلي .
6) آب و هوا، با هدف مطالعه ديناميك‌هاي اتمسفر و تعاملات داخلي آن با خشكي‌ها و اقيانوس‌ها كه در مقابل بر روي پروسه‌هايي كه در كوتاه مدت و طولاني مدت بروز مي‌كنند تاثير مي‌گذارند.
يك حوزه آشكار از اين مطالعه بهبود وضعيت پيش‌بيني شرايط آب و هوايي بويژه براي پيش‌بيني‌هاي طولاني مدت است.
7) چرخه جهاني آب و انرژي در شرايطي كه انتقال آب و انرژي در كل سيستم زمين مورد بررسي قرار مي‌گيرد. اين سيستم شامل انتقال آب در قالب‌هاي مختلف از جمله بارش، ذخائر، آب تخليه شده و آب‌هاي تبخير شده مي‌باشد. اگرچه اهداف علمي به اين بخش‌هاي مجزا تقسيم مي‌شوند، با توجه به اينكه ظاهرا كار سيستم زمين و به طور كلي عملكردهاي آن به هم مرتبط هستند، يك تصوير منفرد و قابل درك تشكيل مي‌دهد.
براي درك اين اهداف، ناسا مقادير قابل توجهي در زمينه مدارگرد‌هاي زميني و ابزار هواي حسي از راه دور از جمله رادارها، ابزار نوري چند طيفي و ماوراء طيفي و حسگرهاي مستقر سرمايه‌گذاري كرده و اين سرمايه‌گذاري هم‌چنان ادامه دارد. اين آژانس همچنين سرمايه‌گذاري مهمي بر روي آزمايش‌هاي زميني و توسعه فناوري براي اثبات مفاهيم مختلف ارزيابي داشته است. به علاوه تحليل‌هاي تئوريك و توسعه الگويي حوزه ديگري از تاكيدات ناسا است.»
ايسنا: لطفا درباره Team X ناسا و مسووليت و فعاليت‌هاي خود در آن توضيحاتي بفرماييد. اين تيم چه برنامه‌هايي را دنبال مي‌كند؟
« تيم X » نام گروهي از مهندسان و دانشمندان است كه با يكديگر و به طور همزمان ماموريت‌هاي مدار زميني يا فضايي را در مدت زماني كوتاه طراحي مي‌كنند. اين يك فضاي مهندسي همزمان است؛ جايي كه افراد با تجارب مختلف مي‌توانند در طراحي ماموريت شركت كنند و با يك طراحي ابتدايي روبرو شوند كه نيازها و ضروريات از نقطه نظر تمام زيرسيستم‌ها را به حساب مي‌آورد.
اين يك فضاي بسيار پويا با گامي سريع است كه طي آن يك مفهوم ابتدايي ارزيابي علمي به يك طراحي ماموريتي در الگويي زماني تبديل مي‌شود.
نقش من در گروه زماني كه در آزمايشگاه JPL بودم اين بود كه مطمئن شوم ماموريت‌ها و ابزار طراحي شده در اقدامات علمي مورد نياز بكار گرفته شوند. به عبارت ديگر، من پل ارتباطي ميان دانشمندان و مهندسان براي حصول اطمينان از اين امر بودم كه دستاورد‌هاي علمي و محدوديت‌هاي مهندسي مي‌توانند همزمان و هماهنگ باشند.»
ايسنا: لطفا درباره رادار SAR، نحوه عملكرد و كاربردهاي آن، مزيت آن نسبت به ساير سيستمهاي راداري و استفاده‌هايي كه در آزمايشگاه JPL از آن مي‌شود توضيحاتي بفرماييد؟
« رادار دهانه تركيبي (Synthetic Aperture Radar) يا SAR يك رادار قدرتمند است كه با وجود تركيب يك روزنه آنتني بزرگ از يك روزنه فيزيكي كوچك در آن اين امكان براي ما پيش مي‌آيد كه به تصاوير دقيق و واضح دسترسي پيدا كنيم. در اصل يك آنتن داراي يك ردپا است كه به اندازه آن بسته به طول موج سيگنال دريافتي يا ارسالي بستگي دارد. اين فاكتور دقت رادار را محدود مي‌كند چرا كه هر چه فركانس‌ها كاهش مي‌يابد اندازه فيزيكي آنتن‌ها آنقدر بزرگ مي‌شود كه مي‌تواند تصاوير قابل‌قبولي را در زمين از فضا يا حتي هوا تهيه كند. براي مثال از يك مدار از فاصله 500 كيلومتري و فركانس 2/1 گيگا هرتز ( طول‌موج حدود 25 سانتي متر ) يك آنتن با طول تقريبا يك كيلومتر نياز است تا تصويري با رزولوشن 100 بر روي زمين دريافت شود.
SAR بر اساس تركيب روزنه عمل مي‌كند كه به معني استفاده از يك آنتن كوچكتر بين 10 تا 15 متر است اما يك روزنه بزرگ و موثر به طور مصنوعي همزمان با حركت آنتن با ماهواره يا هواپيما ايجاد مي‌شود و در هر موقعيت ركوردي از سيگنال‌هايي كه از سطح زمين بازگردانده مي‌شوند، گرفته مي‌شود، سپس از راه پردازش كافي سيگنالي تصاوير با وضوح بالا در مقايسه با رزولوشني حاصل آنتن‌هاي بزرگتر بدست مي‌آيد. در واقع در حالت تئوري از اين راه مي‌توان به رزولوشني برابر با نيمي از طول آنتني در راستاي خط پرواز دست پيدا كرد.»
ايسنا: در پايان، لطفا درباره فعاليت‌هاي خود در حوزه رادار SAR و همچنين طرح spaceborne SAR instrument for global measurement of deep and subsoil moisture نيز توضيحاتي بفرماييد. اجراي آن از كي آن شده و چه هدفي را دنبال مي‌كند؟ اين طرح به چه فناوري‌ها و تكنيك‌هايي نياز دارد؟ مسووليت شما در اين طرح چيست؟
« من سال‌ها در حوزه كلي SAR فعاليت كرده‌ام. اين فعاليت شامل جنبه‌هاي مختلف از قبيل مهندسي سيستم‌ها، درجه‌بندي و تفسير داده‌ها، بازگرداندن تحليل‌هاي پراكنده و طراحي ماموريت‌هاي جديد بوده است.
پروژه‌اي كه به آن اشاره كرديد نيز ايده‌اي ناشي از تجربه من با بسياري از سيستمهاي راداري ديگر و مشاهده آن است كه آنچه در مطالعه انواع مختلف زيرسطح‌ها وجود نداشت، رادارهايي با فركانس‌هاي پايين بود. هر چه فركانس كمتر باشد نفوذ بيشتر شده و موارد كمتري از قلم مي‌افتد؛ بنابراين من اين ايده را براي ماموريتي با عنوان Microwave Observatory of Subcanopy ارائه كردم.
اين ايده شامل سيستم راداري با فركانس پايين است كه مي‌تواند به جنگل‌ها و درون خاك نفوذ كند و اطلاعات را به سوي دريافت‌كننده رادار درباره شماري از خصوصيات زيرسطح حمل كند.
اين يك سيستم SAR است كه به رغم تكنيك‌هاي روزنه تركيبي هنوز به يك آنتن بزرگ در ترتيب 30 متري نيازمند است. چنين آنتني به طور طبيعي چندين تن وزن دارد اما ما روشي ارائه كرده‌ايم كه اين حجم را تا يك دهم كاهش مي‌دهد.
در حال حاضر اين پروژه در مرحله تحليل و توسعه فناوري است. هنوز نمي‌توان گفت كه اين ماموريت به حقيقت مي‌پيوندد يا خير؛ چرا كه به بسياري از مسائل فني و مالي بستگي دارد. من پژوهشگر اصلي اين پروژه هستم.»
منبع :groups.yahoo.com/group/physics_iran