در آسمان شب تبلیغ کنید

محبوبه عمیدی: محققان توانسته‌اند با ارسال امواج رادیویی پر‌ قدرت به آسمان، یونوسفر مصنوعی ایجاد کنند. این آزمایش که از ابتدا برای هدف دیگری طراحی شده بود، نه تنها به ایجاد نقاطی روشن در اطراف این یونوسفرهای مصنوعی منجر شده، که می‌تواند راهی تازه برای مخابره امواج رادیویی در سراسر جهان و تقویت سیگنال‌های مورد نیاز این امواج در اختیار انسان بگذارد.

به گزارش نیچر، لایه یونوسفر نزدیک‌ترین پلاسما به کره زمین است که از ارتفاع حدود 150 کیلومتری سطح زمین آغاز شده و تا 550 کیلومتری آن امتداد می‌یابد. این لایه که نقش حفاظتی بسیار‌مهمی برای زمین دارد، رقیق است و از آن‌جا که ذرات باردار (یون‌ها) آن‌را تشکیل داده‌اند، روش‌های همیشگی شناسایی جو در مورد آن کاربرد چندانی ندارند.

حدود دو‌دهه است که برنامه هارپ «پروژه تحقیقاتی یونوسفر با استفاده از امواج رادیویی با بسامد بالا»، در منطقه گاکانا، آلاسکا برای بررسی میدان مغناطیسی زمین و شناخت لایه یونوسفر آغاز به کار کرده است. یکی از ملموس‌ترین نتایج حاصل از آزمایش‌های این گروه، خلق اشکالی نورانی در آسمان شبیه به شفق قطبی بوده است.

شفق قطبی که یکی از زیباترین پدیده‌های طبیعی است، به پرده‌های درخشانی از نور اطلاق می‌شود که تنها در مناطق قطبی زمین، خصوصا مناطق شمالی آن و در فواصل زمانی خاص دیده می شوند. این پدیده حاصل عبور الکترونها و سایر ذرات باردار از لایه حفاظتی مگنتوسفر و سرازیر شدن آنها به لایه‌های پایین‌تر جو زمین است. در ارتفاعی حدود 250 کیلومتری زمین، این ذرات باردار با مولکولهای اکسیژن و نیتروژن برخورد می‌کنند و باعث می‌شوند این مولکول‌ها از خودشان نور ساطع کنند، شبیه به اتفاقی که در داخل لامپ‌های فلورسنت رخ می‌دهد. .

اما پژوهشگران آزمایش هارپ متوجه شدند که امواج رادیویی با بسامد بالا نیز می‌توانند به الکترون‌های موجود در جو زمین شتاب بیشتری دهند و با افزایش انرژی برخورد آنها به یکدیگر، این درخشش را ایجاد کنند. این تکنیک پیش از این برای تولید نقاط نورانی از توانی حدود 1 مگاوات بهره می‌برد، اما امروز توان این تجهیزات به 3.6 مگاوات - چیزی بیش از 3 برابر توان یک فرستنده رادیویی معمولی - افزایش پیدا کرده و این میزان توان قادر است یک شفق مصنوعی کامل ایجاد کند که به راحتی با چشم غیر‌مسلح هم قابل رویت باشد.

یونوسفر مصنوعی
تاد پیدرسون، فیزیک‌دان و محقق آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی ایالات متحده در ماساچوست که مدتی رهبری تیم هارپ را برعهده داشت، در مورد یک تجربه تازه این طور می‌گوید: «ما موفق شدیم الگوهای تازه‌ای از این پدیده را در آسمان شب القا کنیم و این بار به جای رگه‌های درخشان نور با منشائی شبیه یک روزنه در آسمان، با دوایری توخالی به شکل دونات مواجه شدیم که با طرحی نامنظم در آسمان می‌درخشیدند».

تیم مسئول آزمایش تلاش کرد تا از جهت و انرژی ارسال‌شده به آسمان توسط آنتن این مرکز که به ایجاد چنین اشکال عجیبی منجر شده، الگو برداری کند. نتایج احتمال وجود منطقه‌ای متراکم و یک دست از گازهای یونیزهشده را در محل ایجاد این اشکال نشان می‌داد، همان‌طور که اندازه‌گیری رادار‌های زمینی که برای کاوش در یونوسفر به کار می‌روند، نیز این احتمال را پیش از این تأیید کرده بود.

دانشمندان می‌گویند، امواج پروژه هارپ هم می‌توانند با یونیزه کردن گازها، عامل ایجاد این دسته‌های متراکمی از پلاسما باشد. نتایج این تحقیق در Geophysical Research Letters منتشر شده و پیدرسن می‌گوید: «این مهیج‌ترین بخش کار است، چراکه موفق شده‌ایم قطعه‌ای کوچک از یونوسفر را به صورت مصنوعی خلق کنیم».

مایک کووچ، مدیر بخش فضانوردی تجربی دانشگاه لانکستر انگلستان و همکار سابق پیدرسون می‌گوید: «اهمیت این آزمایش به دلیل مشاهده این اشکال نورانی نیست، بلکه به دلیل این واقعیت است که ما توانسته‌ایم الکترونهایی آن‌قدر پرانرژی خلق کنیم که توان تولید پلاسما را داشته باشند. این اتفاقی کاملا متفاوت و تازه را نوید می‌دهد، چیزی که اصلا انتظارش را نداشتیم. ما فکر نمی‌کردیم بشود با استفاده از آنتن‌های رادیویی، آن‌هم از سطح زمین چنین کاری را انجام داد».

منبع انرژی
کووچ دلیل موفقیت تیم هارپ را استفاده از پر قدرت‌ترین آنتن‌ها در سطح جهان عنوان می‌کند، کما این‌که گروه آنتن‌های انجمن علمی اروپاییEISCAT که در نروژ مستقر شده و از رقبای تیم پژوهشی هارپ به شمار می‌رود، تنها توانی معادل 1.2 مگاوات دارد.

کووچ اضافه می‌کند: «این‌که این پروژه مفید است یا نه، داستان دیگری است. ما گاهی به شوخی می‌گوییم روزی می‌رسد که شرکت‌ها برای تبلیغاتشان، فیزیک‌دانان را استخدام می‌کنند تا با استفاده از این فناوری آگهی‌هایشان در آسمان شب بدرخشد. اما از شوخی که بگذریم، قیمت‌ها برای خلق یک آگهی که با چشم غیر‌مسلح قابل‌رؤیت باشد، سرسام‌آور است. فقط هزینه انرژی مصرفی برای به کارگیری تمام توان دستگاه هارپ به مدت یک‌ساعت، بیش از چهار هزار دلار است».

پیدرسون می‌گوید: «دستگاه تولید‌کننده لایه‌های پلاسمای مصنوعی می‌تواند کاربردهای جدی‌تری هم داشته باشد. به عنوان مثال، می‌تواند اطلاعات مخابره شده از یک زیردریایی را بازتاب دهد؛ یا نیروی هوایی ایالات متحده هم که در کنار نیروی هوایی انگلیس و دیگران از سرمایه‌گزاران این پروژه است، می‌تواند از پلاسما برای بازتاب ارتباطات رادیویی مخابره شده و تقویت آنها در سراسر جهان و بدون مواجهه با افت انرژی استفاده کند.

بعد از این به جای وابستگی کامل به یونوسفر طبیعی برای انعکاس امواج رادیویی یا کوتاه، می‌توانیم روی یونوسفر کوچکی که خودمان سازنده‌اش هستیم هم حساب کنیم! نتایج حاصل از آزمایش بهمن پارسال که این‌طور می‌گویند.