ماه آنقدرها هم که به نظر می‌رسد صاف و ساده نیست. در پس این چهره زیبا و فریبنده و در پشت آن نقاب روشن و صورت همیشگی تنها قمر زمین? اسرار زیادی نهفته است. این روزها دو کاوشگر دوقلو برای کنار زدن پرده های اسرارآمیز از وضعیت گرانشی ماه به تعقیب و گریز هم در مدار این جرم سماوی مشغول هستند.
 

دو کاوشگر فضایی گریل در طول ماموریتشان به وسیله امواج رادیویی در ارتباط خواهند بود تا بتوانند تغییرات اندکی که در فاصله میان آنها و تحت تاثیر میدان گرانشی ماه به دست می آید را مشاهده و ثبت کنند.سرانجام پس از سه ماه سفر و به فاصله 25 ساعت از یکدیگر? هر دو کاوشگر گرانشی GRAIL با موفقیت وارد مدار خود به دور ماه شدند. ورود این دو به مداری بر دور ماه به معنی آغاز ماموریت علمی آنها نیست. آنها باید 2 ماه آینده را نیز به اصلاح مدار خود بپردازند تا نهایتا وارد مدار کم ارتفاع قطبی با ارتفاع حدود 50 کیلومتر از سطح ماه شوند.

طبق برنامه‌ریزی‌ها? این دو در طی ماموریتی که تا ابتدای تابستان آینده ادامه خواهد داشت با محاسبه دقیق فاصله خود از دیگری و اندازه‌گیری دقیق دور و نزدیک شدن به هم (این موضوع ناشی از تغییر شدت جاذبه در طول مسیر آنها خواهد بود)، میدان گرانش ماه را بررسی و نقشه گرانشی آن را تهیه خواهند کرد که در نهایت به درک گذشته و چگونگی شکل‌گیری ماه کمک می‌کند.

دهم سپتامبر سال 2011 دو کاوشگر کوچک به نام های GRAIL-A و GRAIL-B سفر طولانی خود به سوی ماه را سوار بر دماغه یک موشک دلتا 2 از پایگاه کیپ کندی در فلوریدای آمریکا آغاز کردند.  این ماموریت که گریل یا GRAIL (به معنی قدح و جام) نام دارد، نام خود را از کنار هم گذاشتن حروف اول عبارت طولانی‌تری کسب کرده است. پروژه بازیابی گرانشی و آزمایشگاه داخلی ماه (Gravity Recovery and Interior Laboratory) ماموریت 496 میلیون دلاری ناسا است که مطابق برنامه در نهایت و در حدود  نوروز امسال دو کاوشگر آن در مدار نهایی خود که تنها 54 کیلومتر با سطح این قمر فاصله خواهد داشت، مستقر خواهند شد و بخش اصلی ماموریتشان که تهیه نقشه دقیق و بی‌نظیر گرانشی ماه است را آغاز خواهند کرد. نقشه‌ای که به دانشمندان امکان می‌دهد تا جستجوی خود برای تعیین ماهیت درونی ماه را دنبال کرده و به نتیجه برسانند.


کاوشگران گریل سال نو میلادی را در مدار ماه جشن گرفتند
    

ماریا زوبر، محقق این پروژه در موسسه فناوری ماساچوست، MIT درباره این ماموریت می‌گوید: «این ماموریت به ما کمک خواهد کرد تا کتاب‌های درسی درباره تحول ماه را دوباره نویسی کنیم.» به گفته او همه سیستم‌های این فضا‌پیماها در طول مسیر به خوبی کار کرده‌اند و آزمون‌های نهایی نشان می‌دهد ابزارهای علمی آن آماده آغاز ماموریت مهم خود هستند.

این کاوشگران دوقلو? سفری طولانی را برای رسیدن به ماه پشت سرگذاشته‌اند.

در حالیکه سفر انسان به ماه در پروژه‌ آپولو تنها 3 روز به طول می‌انجامید? این ماموریت برای رسیدن به هدفش، مسیری طولانی‌تر اما کم مصرف‌تر  را برگزید (مهندسان فضایی به چنین مسیرهایی کم انرژی می‌گویند که نشان از نیاز اندک چنین راه‌هایی به انرژی حاصل از موتور سفینه‌های فضایی است). این مسیر طولانی که از کناره نقطه لاگرانژی زمین–ماه عبور می‌کرد، باعث می‌شد تا کاوشگران دوقلوی گریل به طور کامل با محیط فضا سازگار شوند تا هنگام آغاز عملیات? داده های علمی از حداکثر اعتبار برخوردار باشند. عدم سازگاری و به نوعی آب‌بندی فضاپیما در فضا باعث وارد شدن خطا در داده ها می‌شود.

سفر در این مسیر طولانی تر در عین حال نیاز به سوخت کمتری داشت و به همین دلیل این امکان فراهم می شد که بخش عمده ای از سوخت ذخیره شده تنها برای مانورهای نهایی استفاده شود و بدین تریب ابعاد فضاپیما به شکل محسوسی کاهش پیدا کرده و این امکان فراهم شد که هر دوی این ماهوراه ها را درون یک پرتابگر قرار دهند و همزمان با هم به فضا بفرستند.

GRAIL-A ،با سرعتی قریب به 7 هزار کیلومتر بر ساعت از زیر قطب جنوب ماه به آن نزدیک شد. در لحظه قاپیده شدن توسط گرانش ماه? موتورهای آن به مدت 40 دقیقه روشن شد و سرعت فضاپیما را تا 687 کیلومتر بر ساعت کاهش داد و بدین ترتیب این ماهواره در مداری بیضی شکل به دور ماه قرار گرفت. GRAIL-B، همین روند را یک روز بعد انجام داد و موتورهایش برای 39 دقیقه روشن بود که در نتیجه سرعت آن به حدود 690 کیلومتر بر ساعت کاهش پیدا کرد.پس از این ترمزگیری و تزریق دو ماهواره به مداری بر گرد ماه? مجموعه ای از مانورها در یک ماه آینده مدار این دو کاوشگر را به شکل دایره ای در خواهد آورد و یک ماه پس از آن نیز صرف هماهنگ کردن و تنظیم دقیق این دو نسبت به یکدیگر در مدارهای قطبی اشان به دور ماه خواهد شد.

چالش اصلی پیش روی این ماموریت قرار دادن و نگاه داشتن این دو فضاپیما در مدار نهایی خود در نزدیکی سطح ماه است. جایی که باید این دو در فاصله دقیق و مشخصی از یکدیگر و در هماهنگی کامل با هم، ماموریت نهایی خود را انجام دهند.

ماموریت اصلی این فضاپیماها برای یک دوره 82 روزه برنامه ریزی شده است که از روز 8 مارس آغاز خواهد شد. در طول این مدت GRAIL-B جلوتر از GRAIL-A ماه را در مداری که تنها حدود 54 کیلومتر با سطح ماه فاصله دارد، دور خواهد زد. فاصله این دو فضاپیما از یکدیگر در طول این مدت بین 100 تا 225 کیلومتر متغیر خواهد بود و این تغییر به این دلیل است که دانشمندان بتوانند نقشه گرانشی ماه را نسبت به عمق های متفاوتی از این قمر به دست آورند.

فاصله این دو فضاپیما از یکدیگر در طول این مدت بین 100 تا 225 کیلومتر متغیر خواهد بود و این تغییر به این دلیل است که دانشمندان بتوانند نقشه گرانشی ماه را نسبت به عمق های متفاوتی از این قمر به دست آورند.این دو در طول ماموریتشان به وسیله امواج رادیویی در ارتباط خواهند بود تا بتوانند تغییرات اندکی که در فاصله میان آنها و تحت تاثیر میدان گرانشی ماه به دست می آید را مشاهده و ثبت کنند. این میدان گرانشی به دانشمندان کمک خواهد کرد تا اطلاعات دقیق تری درباره منشا و ترکیبات درونی ماه به دست آورند. ماموریت این فضاپیما به شکل خیلی ساده شبیه به یک اسکن صوتی از درون بدن انسان است با این تفاوت که به جای استفاده از امواج صوتی از امواج گرانشی ماه استفاده می شود.

این دو فضاپیما در عین حال و در کنار ماموریت اصلی خود در یک برنامه آموزشی نیز مشارکت می کنند. هر یک از این دو دوربینی را با خود حمل می کنند که تصاویری از سطح ماه را برای برنامه آموزشی MoonKAD تهیه خواهند کرد. این برنامه آموزشی از سوی سالی راید، نخستین زن فضانورد آمریکایی، رهبری می شود و در آن دانش آموزان مناطقی از ماه را مشخص خواهند کرد که دوربین های این فضاپیماها از آن نواحی تصویر تهیه خواهند کرد. انتظار می رود نخستین تصاویر یک هفته پس از آغاز ماموریت علمی این فضاپیماها به زمین ارسال شود.

ماموریت اصلی در ماه ژوئن به پایان خواهد رسید. مهندسان این ماموریت را به گونه ای برنامه ریزی کرده اند که در فاصله دو ماه گرفتگی کلی به نتیجه برسد و احتمال می دهند در هنگام رخ دادن ماه گرفتگی کلی در روز چهارم ژوئن سال 2012 به دلیل کاهش انرژی دریافتی از خورشید، باتری های خورشیدی این دو ماهواره نیروی خود را – که برای حفظ آنها در مدار ضروری است – از دست داده و در نتیجه کاوشگران دوقلوی گریل از مدار خود خارج و به سطح ماه سقوط کنند. اما مدیران این طرح به ناسا پیشنهاد داده اند در صورتیکه این ماموریت از این ماه گرفتگی جان سالم به در برد و باتری ها و صفحات خورشیدی آن عملکرد بهتری را از خود نشان دادند، ماموریت آن را برای یک دوره یک ساله دیگر تمدید کنند تا بتوانند یک بار دیگر به نقشه برداری گرانشی از ماه بپردازند اما این بار این کار را از مدار بسیار نزدیک تری به سطح ماه که شاید تنها 24 کیلومتر با سطح قمر زمین فاصله دارد، انجام دهند.

GRAIL-A ،با سرعتی قریب به 7 هزار کیلومتر بر ساعت از زیر قطب جنوب ماه به آن نزدیک شد.اگرچه این ماموریت کمک می کند تا دانشمندان اطلاعات دقیق تری از پیشینه و تحول قمر زمین به دست آورند اما درحالتی کلی تر این اطلاعات آنها را در درک بهتری از شکل گیری و تحول اجرام و سیارات سنگی در سامانه های خورشیدی نیز کمک خواهد کرد.

از آغاز عصر فضا 109 ماموریت فضایی به مقصد ماه اعزام شده اند که از جمله آنها می توان به سفرهای انسان در پروژه آپولو  اشاره کرد اما مجموعه اطلاعات به دست آمده از همه این موارد? تا کنون نتوانسته دید کاملی از این قمر شگفت انگیز زمین در اختیار ما قرار دهد. درباره ماه، منشا پیدایش آن، تحول و آینده آن سوال های بسیاری وجود دارد که باید در سال های آینده به آن پاسخ داد.

ماه یکی از مهمترین قمرهای منظومه شمسی به شمار می رود. اگر به منظومه شمسی نگاه کنید می بینید که غیر از زمین دیگر سیارات داخلی و سنگی منظومه فاقد قمر هستند. (دو قمر فوبوس و دیموس مریخ، در واقع خرده سنگ هایی متعلق به کمربند سیارک ها بوده اند که بعدا به دام گرانش مریخ افتاده اند) با وجود این نه تنها ماه یکی از بزرگترین اقمار منظومه شمسی است که اگر نسبت جرم قمر به جرم سیاره را در نظر بگیرید، ماه به طور چشمگیری در راس این فهرست قرار می گیرد. (دیگر اقمار غول پیکر منظومه شمسی مثل تیتان در اطراف سیارات گازی بسیار بزرگی مانند مشتری قرار دارند). این نسبت به گونه ای است که ماه و زمین برروی هم تاثیرات مستقیمی می گذارند، (نیروهای کشندی ماه و زمین باعث بروز جزر و مد روی زمین و همچنین قفل شدن ماه در مدار خود به دور زمین شده است) و باعث می شود گاه از این منظومه زمین و ماه به مجموعه سیاره ای دوقلو یاد شود.

تا کنون ایده های مختلفی در باره نحوه پیدایش قمر زمین در ابتدای شکل گیری منظومه شمسی ارایه شده است. مطابق نظریه ای رایج? در ابتدای شکل گیری منظومه شمسی (در حدود چهار و نیم میلیارد سال قبل) جرم بزرگی در ابعاد مریخ با زمین برخورد کرده و ماه از بقایای این برخورد شکل گرفته است. در عین حال نظریه دیگری نیز وجود دارد. نظریه ای که گزارشی از آن در مجله نیچر منتشر شده است و بر اساس آن زمین در دوران نوجوانی‌اش دارای دو قمر بوده که ماه فعلی ما حاصل برخورد این دو قمر است.