کاربرد زمین به عنوان تلسکوپ غول پیکر

استفاده از خورشید به عنوان تلسکوپ

سال‌ها پیش ایده‌ای برای اولین‌بار توسط اینشتین ارائه شد؛ استفاده از خورشید به عنوان یک تلسکوپ بزرگ. از این مفهوم در نجوم به عنوان «همگرایی گرانشی» استفاده می‌شود. با توجه به نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین، اجرام غول‌پیکر در جهان، فضا-زمان را خم می‌کنند و مسیر نور را تغییر می‌دهند. عمل خم‌شدن پرتوهایی که از جسمی به چشم بیننده می‌رسند، همگرایی گرانشی و جسم میانی که پرتو را خم می‌کند و بین جرم غول‌پیکر و بیننده است، عدسی گرانشی نام دارد. ستاره‌شناسان از همگرایی گرانشی، این ویژگی مفید کیهان، برای دیدن نور از منابعی که پشت ستارگان و سیاه‌چاله‌ها پنهان شده‌اند استفاده می‌کنند؛ اما دیدن چنین نوری وابسته به مکان قرارگیری آن اجرام عظیم است.

میدان گرانشی خورشید به عنوان یک عدسی کروی عمل می‌کند. درست مانند ذره‌بین که نور را خم می‌کند، خورشید نیز مسیر تابش (مانند نور یا امواج رادیویی) را که از منابع دور می‌رسد، خم می‌کند.

این اثر خمشی، شدت تابش را در امتداد یک خط کانونی نیمه نامتناهی افزایش می‌دهد. خطی نامرئی را تصور کنید که به طور نامحدودی از خورشید امتداد دارد. هر فضاپیمایی که در امتداد این خط کانونی قرار بگیرد می‌تواند از اثر عدسی گرانشی خورشید استفاده کند.

فضاپیمایی روی خط کانونی می‌تواند اجرام کیهانی دوردست را با وضوح بیشتری مطالعه کند. همچنین ممکن است سیگنال‌ها یا تشعشعات منابع دور را رهگیری کند و به‌احتمال زیاد می‌تواند پیام‌ها را در فواصل میان‌ستاره‌ای وسیع منتقل کند.

به طور خلاصه قرار‌دادن یک فضاپیما به صورت استراتژیک در امتداد خط کانونی خورشید می‌تواند قابلیت‌های رصدی و ارتباطی قابل‌توجهی را با استفاده از همگرایی گرانشی ایجاد کند؛ یعنی در طول موج یک میلی‌متر، حداکثر ضریب بزرگ‌نمایی می‌تواند ۱۰۰ میلیون باشد. این ایده مفهومی بسیار جالب است و چیزی نیست که کاملاً خارج از قلمرو‌ی پروژه‌های فضایی دست‌یافتنی در آینده نه چندان دور باشد.

استفاده از زمین به عنوان تلسکوپ

استفاده از زمین به جای خورشید ایده‌ای است که به نظر می‌رسد بیشتر قابل دسترس باشد؛ چرا که نیاز نیست یک تلسکوپ را به فواصل بسیار دور برای نزدیک شدن به خورشید و قرار گرفتن در کانون خورشید ارسال کنیم. ما می‌توانیم با قرار دادن یک تلسکوپ در فاصله 85 درصد از مسیر زمین تا ماه این کار را انجام دهیم. اگر تلسکوپی در امتداد خط کانونیِ ایجاد‌شده توسط همگرایی گرانشی زمین قرار گیرد، تلسکوپی طبیعی به اندازه‌ی کل زمین ساخته می‌شود. با این کار می‌توان فواصل بسیار دورتر از تلسکوپ‌های معمولی را رصد کرد. جو زمین مانند یک عدسی طبیعی به‌کار می‌آید و نور ستاره‌های دور را خم می‌کند. به باور دانشمندی به نام کیپینگ وقتی نور به جو وارد و از جو خارج می‌شود، یک درجه خم می‌شود. پرتوها در نقطه‌ی کانونی درست در فاصله‌ای کمتر از ماه همگرا می‌شوند. این همگرایی یک خط کانونی ایجاد می‌کند که فراتر از زمین گسترش می‌یابد.

با استفاده از چنین سیستمی می‌توان به حدود ۱۰ تا ۴۰هزار برابر افزایش بالقوه قابلیت جمع‌آوری نور، معادل داشتن یک تلسکوپ فضایی ۱۵۰ متری، بسیار بزرگتر از آینه‌ی ۶٫۵ متری تلسکوپ جیمز وب دست یافت.

با اینکه ایده‌ی استفاده از خورشید برای ساخت تلسکوپ جالب است و پتانسیل بالایی دارد، مشکلات زیادی مانند درخشش هوا، تابش و پراکندگی گرمایی از زمین و تداخل نور خورشید وجود دارد که باید بر آن غلبه کرد.

منبع