هيتومي (قمر صناعي)

هيتومي ( باليابانية :ひとみ)، المعروف أيضًا باسمASTRO-Hوتلسكوبالأشعة السينية الجديد(NeXT)، هولعلم الفلك بالأشعة السينية،كلفت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) بدراسات العمليات فائقة الطاقة فيالكون. صُمم المرصد الفضائي لتوسيع نطاق الأبحاث التي يجريهاالقمر الصناعي المتقدم لعلم الكونيات والفيزياء الفلكية(ASCA) من خلال دراسة نطاق الأشعة السينية الصلبة فوق 10كيلو إلكترون فولت. كان يُطلق على القمر الصناعي في الأصل اسم تلسكوب الأشعة السينية الجديد؛ ^{[ 5 ]} وعند إطلاقه كان يُسمى ASTRO-H. ^{[ 6 ]} بعد وضعه في مداره ونشرألواحه الشمسية، أُعيد تسميته إلىهيتومي. ^{[ 7 ]} أُطلق القمر الصناعي في 17 فبراير 2016، وفُقد الاتصال به في 26 مارس 2016، نتيجةً لعدة أعطال فيالتحكم في الوضع، مما أدى إلى دوران غير مُتحكم فيه وتفكك العناصر الضعيفة هيكليًا. ^{[ 8 ]}

يشير الاسم الجديد إلى بؤبؤ العين ، وإلى أسطورة لوحة لأربعة تنانين. ^{[ 6 ]} تعني كلمة "هيتومي" عمومًا " العين "، وتحديدًا البؤبؤ ، أو نافذة العين - الفتحة. وهناك أيضًا أسطورة قديمة ألهمت اسم "هيتومي". "في أحد الأيام، منذ سنوات عديدة، كان رسام يرسم أربعة تنانين بيضاء في أحد الشوارع. انتهى من رسم التنانين، لكن دون "هيتومي". قال الناس الذين نظروا إلى اللوحة: "لماذا لا ترسم هيتومي؟ إنها غير مكتملة". تردد الرسام، لكن الناس ضغطوا عليه. ثم رسم الرسام هيتومي على اثنين من التنانين الأربعة. على الفور، دبت الحياة في هذين التنينين وحلقا في السماء. بقي التنينان بلا حراك بدون هيتومي. استُلهمت هذه القصة من كون هيتومي تُعتبر "الجزء الأخير، ولكنه الأهم"، ولذا نتمنى أن تكون مهمة ASTRO-H أساسية لحل ألغاز الكون بالأشعة السينية . تشير هيتومي إلى فتحة العين، الجزء الذي يمتص الضوء الساقط. ومن هنا، تُذكّرنا هيتومي بالثقب الأسود. سنرصد هيتومي في الكون باستخدام قمر هيتومي الصناعي. ^{[ 9 ]}

كانت أهداف مرصد هيتومي استكشاف البنية واسعة النطاق وتطور الكون، بالإضافة إلى توزيع المادة المظلمة داخل عناقيد المجرات ^{[ 10 ]} وكيفية تطور هذه العناقيد بمرور الوقت؛ ^{[ 6 ]} وكيفية سلوك المادة في مجالات الجاذبية القوية ^{[ 10 ]} (مثل المادة التي تنجذب حلزونيًا إلى الثقوب السوداء)، ^{[ 6 ]} واستكشاف الظروف الفيزيائية في المناطق التي تتسارع فيها الأشعة الكونية، ^{[ 10 ]} بالإضافة إلى رصد المستعرات العظمى. ^{[ 6 ]} ولتحقيق ذلك، صُمم المرصد ليكون قادرًا على: ^{[ 10 ]}

• التصوير والقياسات الطيفية باستخدام تلسكوب الأشعة السينية الصلبة ؛ ^{[ 10 ]}
• الملاحظات الطيفية بدقة طاقة عالية للغاية باستخدام المسعر الدقيق؛ ^{[ 10 ]}
• عمليات رصد حساسة واسعة النطاق على مدى الطاقة 0.3-600 كيلو إلكترون فولت. ^{[ 10 ]}

كان هذا القمر الصناعي السادس ضمن سلسلة أقمار جاكسا للأشعة السينية، ^{[ 10 ]} التي بدأت في عام 1979، ^{[ 7 ]} وقد صُمم لرصد مصادر أضعف بعشرة أضعاف من سلفه، سوزاكو . ^{[ 6 ]} وكانت مدة مهمته المخططة ثلاث سنوات. ^{[ 7 ]} عند إطلاقه، كان قمران صناعيان كبيران آخران للأشعة السينية يجريان عمليات رصد في المدار: مرصد تشاندرا للأشعة السينية ومرصد إكس إم إم نيوتن ، وكلاهما أُطلق في عام 1999. ^{[ 6 ]}

حمل المسبار أربعة أجهزة وستة كواشف لرصد الفوتونات ذات الطاقات التي تتراوح من الأشعة السينية اللينة إلى أشعة غاما ، بدقة طاقة عالية. ^{[ 10 ] [ 7 ]} بُني هيتومي بتعاون دولي بقيادة وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) بمشاركة أكثر من 70 مؤسسة في اليابان والولايات المتحدة وكندا وأوروبا، ^{[ 10 ]} وأكثر من 160 عالماً. ^{[ 11 ]} بكتلة 2700 كيلوغرام (6000 رطل) ، ^{[ 10 ] [ 7 ]} كان هيتومي عند إطلاقه أثقل مهمة يابانية لرصد الأشعة السينية. ^{[ 1 ]} يبلغ طول القمر الصناعي حوالي 14 متراً (46 قدماً) . ^{[ 7 ]}    

يقوم تلسكوبان للأشعة السينية اللينة (SXT-S، SXT-I)، بأطوال بؤرية تبلغ 5.6 متر (18 قدمًا) ، بتركيز الضوء على مطياف الأشعة السينية اللينة (SXS)، المقدم من وكالة ناسا ، بنطاق طاقة يتراوح من 0.4 إلى 12 كيلو إلكترون فولت من أجل التحليل الطيفي عالي الدقة للأشعة السينية ، ^{[ 10 ]} وجهاز تصوير الأشعة السينية اللينة (SXI)، بنطاق طاقة يتراوح من 0.3 إلى 12 كيلو إلكترون فولت. ^{[ 10 ]}  

يقوم تلسكوبان للأشعة السينية الصلبة (HXT)، بطول بؤري يبلغ 12 مترًا (39 قدمًا) ، ^{[ 10 ] [ 12 ]} بتركيز الضوء على جهازي تصوير للأشعة السينية الصلبة (HXI)، ^{[ 10 ]} بنطاق طاقة يتراوح بين 5 و80 كيلو إلكترون فولت، ^{[ 12 ]} مثبتين على لوحة موضوعة في نهاية المنصة البصرية القابلة للتمديد (EOB) بطول 6 أمتار (20 قدمًا) والتي يتم نشرها بمجرد دخول القمر الصناعي في مداره. ^{[ 10 ]} وقد وفرت وكالة الفضاء الكندية (CSA) نظام القياس الكندي ASTRO-H (CAMS)، ^{[ 13 ] [ 14 ]} وهو نظام محاذاة ليزري سيُستخدم لقياس التشوهات في المنصة البصرية القابلة للتمديد.    

تم تركيب كاشفين لأشعة غاما اللينة (SGD)، يحتوي كل منهما على ثلاث وحدات، على جانبي القمر الصناعي، باستخدام كواشف غير مركزة لرصد انبعاث أشعة غاما اللينة بطاقات تتراوح من 60 إلى 600 كيلو إلكترون فولت. ^{[ 1 ] [ 10 ]}

قام المعهد الهولندي لأبحاث الفضاء (SRON) بالتعاون مع جامعة جنيف بتوفير عجلة المرشحات ومصدر المعايرة لجهاز المطياف . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

• 
  تركيز الأشعة السينية باستخدام نظام بصري من نوع وولتر 1
• 
  مرآة الأشعة السينية اللينة التي جمعتها وكالة ناسا
• 
  مصفوفة المسعرات الدقيقة لجهاز مطياف الأشعة السينية اللينة. يشكل المربع الذي يبلغ طول ضلعه خمسة ملليمترات مصفوفة من 36 بكسل. يبلغ طول ضلع كل بكسل 0.824 ملليمتر. يبلغ مجال رؤية الكاشف حوالي ثلاث دقائق قوسية.

كان من المقرر إطلاق القمر الصناعي في عام 2013 اعتبارًا من عام 2008، ^{[ 17 ]} ثم تم تعديل الموعد لاحقًا إلى عام 2015 اعتبارًا من عام 2013. ^{[ 11 ]} وفي أوائل فبراير 2016، كان من المقرر إطلاقه في 12 فبراير، ولكن تم تأجيله بسبب سوء الأحوال الجوية. ^{[ 18 ]}

أُطلق القمر الصناعي هيتومي في 17 فبراير 2016 الساعة 08:45 بالتوقيت العالمي المنسق ^{[ 6 ] [ 7 ]} إلى مدار أرضي منخفض على ارتفاع 575 كيلومترًا تقريبًا (357 ميلًا) . ^{[ 10 ]} كان مداره دائريًا، بفترة دوران تبلغ حوالي 96 دقيقة، وميل مداري قدره 31.01 درجة. ^{[ 10 ]} أُطلق من مركز تانيغاشيما الفضائي على متن صاروخ إطلاق من طراز H-IIA . ^{[ 10 ] [ 6 ]} بعد 14 دقيقة من الإطلاق، انفصل القمر الصناعي عن الصاروخ. ثم نُشرت الألواح الشمسية وفقًا للخطة، وبدأ القمر الصناعي عملية الفحص في مداره. ^{[ 6 ]}  

أتاحت قياسات مرصد هيتومي للعلماء تتبع حركة الغاز المُشعّ للأشعة السينية في قلب عنقود مجرات برساوس لأول مرة. وباستخدام مطياف الأشعة السينية اللينة، رسم علماء الفلك خريطة لحركة هذا الغاز في عنقود المجرات، وأظهروا أنه يتحرك بسرعات كونية متواضعة. ووجد أن المدى الإجمالي لسرعات الغاز، سواءً باتجاه الأرض أو بعيدًا عنها، ضمن المنطقة التي رصدها مرصد هيتومي، يبلغ حوالي 590,000 كيلومتر في الساعة (365,000 ميل في الساعة). ويشير نطاق السرعة المرصود إلى أن الاضطراب لا يُمثل سوى 4% تقريبًا من إجمالي ضغط الغاز. ^{[ 19 ]}

• 
  خريطة لحركة الغاز الساخن المنبعث منه الأشعة السينية في عنقود مجرات برساوس. تُظهر الطبقة المربعة، التي تمتد على مسافة حوالي 195000 سنة ضوئية عند مسافة العنقود، المنطقة التي رصدها مرصد هيتومي .
• 
  يكشف طيف الأشعة السينية الذي رصده مطياف التصوير بالأشعة السينية اللينة (SXS) التابع لمرصد هيتومي عن تفاصيل الغاز ذي درجة الحرارة التي تبلغ مليون درجة والذي يملأ عنقود مجرات برساوس.

في 27 مارس/آذار 2016، أفادت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) بانقطاع الاتصال مع القمر الصناعي هيتومي منذ بدء تشغيله في 26 مارس/آذار 2016 الساعة 07:40 بالتوقيت العالمي المنسق. ^{[ 20 ]} وفي اليوم نفسه، أعلن مركز عمليات الفضاء المشترك الأمريكي (JSpOC) عبر تويتر عن رصده تفكك القمر الصناعي إلى 5 أجزاء في الساعة 08:20 بالتوقيت العالمي المنسق في 26 مارس/آذار 2016، ^{[ 21 ]} كما شهد مداره تغيراً مفاجئاً في اليوم نفسه. ^{[ 22 ]} وخلص تحليل لاحق أجراه مركز عمليات الفضاء المشترك إلى أن التفكك حدث على الأرجح حوالي الساعة 01:42 بالتوقيت العالمي المنسق، ولكن لم يكن هناك دليل على تعرض المركبة الفضائية لحطام فضائي. ^{[ 3 ]} وبين 26 و28 مارس/آذار 2016، أفادت جاكسا بتلقيها ثلاث إشارات قصيرة من هيتومي ؛ ورغم أن تردد هذه الإشارات كان منحرفاً بمقدار 200  كيلوهرتز عما هو متوقع من هيتومي ، إلا أن اتجاهها ووقت استقبالها يشيران إلى صحتها. ^{[ 23 ]} إلا أن التحليل اللاحق أثبت أن الإشارات لم تكن من هيتومي ، بل من مصدر لاسلكي مجهول غير مسجل لدى الاتحاد الدولي للاتصالات . ^{[ 23 ] [ 24 ]}

أعلنت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) أنها تعمل على استعادة الاتصال والتحكم بالمركبة الفضائية، ^{[ 20 ]} لكنها أشارت إلى أن "الاستعادة ستستغرق شهورًا، لا أيامًا". ^{[ 25 ]} كانت الاحتمالات الأولية لانقطاع الاتصال هي تسرب غاز الهيليوم، أو انفجار البطارية، أو تعطل أحد محركات الدفع، مما أدى إلى بدء دوران القمر الصناعي، وليس عطلًا كارثيًا. ^{[ 22 ] [ 26 ] [ 27 ]} أعلنت جاكسا في 1 أبريل 2016 أن هيتومي فقدت التحكم في اتجاهها حوالي الساعة 19:10 بالتوقيت العالمي المنسق في 25 مارس 2016. ومع ذلك، بعد تحليل البيانات الهندسية من وقت قريب من انقطاع الاتصال، لم تُلاحظ أي مشاكل في خزان الهيليوم أو البطاريات. ^{[ 28 ]}

في اليوم نفسه، نشر مركز عمليات الفضاء الياباني (JSpOC) بيانات مدارية لعشر قطع من الحطام تم رصدها، أي بزيادة خمس قطع عما تم الإبلاغ عنه في البداية، بما في ذلك قطعة واحدة كانت كبيرة بما يكفي للخلط بينها وبين جسم المركبة الفضائية الرئيسي. ^{[ 29 ] [ 30 ]} رصد هواة التتبع ما يُعتقد أنه مركبة هيتومي الفضائية وهي تدور في مدارها، حيث أفادت التقارير أن جسم المركبة الرئيسي (الجسم أ) يدور مرة كل 1.3 أو 2.6 ثانية، وأن القطعة الأكبر حجماً التالية (الجسم ل) تدور كل 10 ثوانٍ. ^{[ 30 ]}

أوقفت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) جهودها لاستعادة القمر الصناعي في 28 أبريل/نيسان 2016، وحوّلت تركيزها إلى التحقيق في الخلل. ^{[ 24 ] [ 31 ]} وقد تبيّن أن سلسلة الأحداث التي أدّت إلى فقدان المركبة الفضائية بدأت عندما أبلغت وحدة المرجع بالقصور الذاتي (IRU) عن دوران بمقدار 21.7 درجة في الساعة عند الساعة 19:10 بالتوقيت العالمي المنسق (UTC) في 25 مارس/آذار 2016، على الرغم من أن المركبة كانت مستقرة في الواقع. حاول نظام التحكم في الوضع استخدام عجلات رد فعل هيتومي لموازنة الدوران الوهمي، مما تسبب في دوران المركبة في الاتجاه المعاكس. ولأن وحدة المرجع بالقصور الذاتي استمرت في الإبلاغ عن بيانات خاطئة، بدأت عجلات رد الفعل في اكتساب زخم زائد، مما دفع حاسوب المركبة إلى وضع المركبة في وضع "التثبيت الآمن". ثم حاول نظام التحكم في الوضع استخدام محركات الدفع لتثبيت المركبة؛ إلا أن مستشعر الشمس لم يتمكن من تحديد موقع الشمس، وتسبب استمرار تشغيل محركات الدفع في دوران هيتومي بشكل أسرع بسبب إعداد برمجي غير صحيح. بسبب معدل الدوران المفرط هذا، انفصلت عدة أجزاء من المركبة الفضائية في وقت مبكر من يوم 26 مارس 2016، ومن المرجح أن تشمل هذه الأجزاء الألواح الشمسية والمنصة البصرية الممتدة. ^{[ 8 ] [ 23 ]}

ظهرت تقارير عن مهمة بديلة لهيتومي لأول مرة في 21 يونيو 2016. ^{[ 32 ]} ووفقًا لمقال نشرته وكالة كيودو للأنباء ، كانت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) تدرس إطلاق "هيتومي 2" في أوائل العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين على متن صاروخ الإطلاق الياباني الجديد H3 . ^{[ 32 ]} ستكون المركبة الفضائية نسخة شبه مطابقة لهيتومي . ^{[ 32 ]} ومع ذلك، ذكر مقال نُشر في صحيفة نيكاي بتاريخ 27 يونيو 2016 أن بعض المسؤولين في وزارة التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا يعتقدون أنه من السابق لأوانه منح تمويل لمهمة بديلة لهيتومي . ^{[ 33 ]} كما أشار المقال إلى أن وكالة ناسا قد أعربت عن دعمها لمهمة بديلة بقيادة اليابان.

في 14 يوليو / تموز 2016، نشرت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) بيانًا صحفيًا بشأن الدراسة الجارية لمركبة فضائية بديلة. ^{[ 34 ]} ووفقًا للبيان، ستكون المركبة الفضائية نسخة مُعاد تصنيعها مع إضافة تدابير مضادة تعكس كارثة هيتومي ، وسيتم إطلاقها في عام 2020 على متن صاروخ H-IIA . وستعتمد المهمة العلمية لمركبة "ASTRO-H Successor" على جهاز SXS . ^{[ 34 ]} وصرح وزير التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا، هيروشي هاسي ، خلال مؤتمر صحفي عُقد في 15 يوليو/تموز 2016، بأنه سيتم تخصيص تمويل لمركبة هيتومي البديلة في طلب ميزانية السنة المالية 2017، [ 35 ] ^{وأنه يعتزم قبول} مهمة المركبة البديلة بشرط استكمال التحقيق في كارثة هيتومي واتخاذ التدابير اللازمة لمنع تكرارها. ^{[ 36 ]} تمت الموافقة على مهمة التصوير الطيفي بالأشعة السينية (XRISM) من قبل وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA ) ووكالة ناسا في أبريل 2017، وتم إطلاقها بنجاح في سبتمبر 2023. ^{[ 37 ]}

• قائمة تلسكوبات الأشعة السينية الفضائية
• علم الفلك بالأشعة السينية
• قائمة بأخطاء البرامج

• موقع هيتومي الإلكتروني من تصميم وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا).
• موقع Hitomi التابع لمعهد JAXA لعلوم الفضاء والملاحة الفضائية
• موقع هيتومي الإلكتروني التابع لوكالة ناسا