مهمة متعددة المقاييس للغلاف المغناطيسي

مهمة المقاييس المغناطيسية المتعددة (MMS) هي مهمة فضائية آلية تابعة لوكالة ناسا لدراسة الغلاف المغناطيسي للأرض ، باستخدام أربع مركبات فضائية متطابقة تحلق بتشكيل رباعي الأوجه . ^{[ 1 ]} أُطلقت المركبات الفضائية في 13 مارس 2015 الساعة 02:44 بالتوقيت العالمي المنسق . ^{[ 2 ]} صُممت المهمة لجمع معلومات حول الفيزياء المجهرية لإعادة الاتصال المغناطيسي ، وتسارع الجسيمات عالية الطاقة، والاضطراب - وهي عمليات تحدث في العديد من بلازما الفيزياء الفلكية . ^{[ 3 ]} اعتبارًا من مارس 2020، كان لدى مركبة MMS الفضائية وقود كافٍ للبقاء عاملة حتى عام 2040. ^{[ 4 ]}

تستند هذه المهمة إلى فرضية مهمة كلوستر التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، لكن أجهزة مهمة MMS تتفوق عليها في الدقة المكانية والزمنية، مما يسمح لأول مرة بقياس منطقة انتشار الإلكترونات الحرجة، وهي الموقع الذي يحدث فيه إعادة الاتصال المغناطيسي. وقد تم تحسين مدارها لقضاء فترات طويلة في مواقع معروفة بحدوث إعادة الاتصال فيها: عند الغلاف المغناطيسي النهاري ، وهو المكان الذي يتساوى فيه ضغط الرياح الشمسية مع المجال المغناطيسي للكوكب؛ وفي ذيل الغلاف المغناطيسي ، الذي يتشكل بفعل ضغط الرياح الشمسية على الغلاف المغناطيسي للكوكب، والذي يمكن أن يمتد لمسافات شاسعة بعيدًا عن الكوكب الذي نشأ منه.

بهدف تحديد البنية ثلاثية الأبعاد لإعادة الاتصال المغناطيسي على نطاقات مكانية متفاوتة، تدور المركبات الفضائية الأربع المتطابقة التابعة لمهمة MMS حول الأرض في تشكيل رباعي الأوجه بمسافات فاصلة قابلة للتعديل. يُمكّن هذا من أخذ عينات متزامنة من البلازما والمجالات عند نقاط متعددة في الفضاء لقياس التدرجات المكانية والتغيرات الزمنية. تُعدّ هذه القياسات ضرورية لتحديد كميات الحدود في معادلات ماكسويل التي تصف تطور المجالات الكهرومغناطيسية، وتُمكّن من التمييز بين البنى المكانية والزمنية. تُعدّ القدرة على إجراء قياسات متعددة النقاط أمرًا بالغ الأهمية لدراسة إعادة الاتصال المغناطيسي، ولا يُمكن تحقيقها بمهمة مركبة فضائية واحدة. ^{[ 5 ]}

إعادة الاتصال المغناطيسي في الغلاف المغناطيسي للأرض هي إحدى الآليات المسؤولة عن الشفق القطبي ، وهي ذات أهمية بالغة لعلم الاندماج النووي المُتحكم به ، لأنها إحدى الآليات التي تمنع الحصر المغناطيسي لوقود الاندماج. تُدرس هذه الآليات في الفضاء الخارجي من خلال قياس حركة المادة في الأغلفة الجوية النجمية، مثل غلاف الشمس. إعادة الاتصال المغناطيسي ظاهرةٌ يُمكن فيها نقل الطاقة بكفاءة من المجال المغناطيسي إلى حركة الجسيمات المشحونة. ^{[ 6 ]}

تتألف مهمة MMS من أربع مركبات فضائية. تبلغ كتلة كل منها عند الإطلاق 1360 كيلوغرامًا (3000 رطل) . ^{[ 7 ]} في وضعية الإطلاق المخزنة، يبلغ حجم كل منها حوالي 3.5 × 1.2 متر (11.5 × 3.9 قدم) ، وعند تكديسها معًا، يصل ارتفاعها الإجمالي إلى 4.9 متر (16 قدمًا) . ^{[ 7 ]} بعد وضعها في المدار، يتم نشر ثمانية أذرع محورية وسلكية، بما في ذلك أربعة أذرع سلكية من نوع Spin-Plane Double Probe (SDP) يبلغ طول كل منها 60 مترًا (200 قدم) . ^{[ 7 ]}        

تُثبَّت مركبات مهمة MMS الفضائية بالدوران، حيث تدور بمعدل ثلاث دورات في الدقيقة للحفاظ على اتجاهها. تحتوي كل مركبة على 12 محركًا دافعًا متصلة بأربعة خزانات وقود هيدرازين. تُوفَّر بيانات الموقع بواسطة أجهزة GPS عالية الحساسية، بينما يُحافظ على الاتجاه بواسطة أربعة أجهزة تتبع للنجوم ، ومقياسَي تسارع ، ومستشعرَي شمس . ^{[ 7 ]}

تنقسم المهمة إلى ثلاث مراحل. ستستمر مرحلة التشغيل التجريبي حوالي خمسة أشهر ونصف بعد الإطلاق، بينما ستستمر المراحل العلمية عامين. ستركز المرحلة العلمية الأولى على الحدود المغناطيسية بين الأرض والشمس (عمليات الجانب النهاري) لمدة عام ونصف، حيث يدور تشكيل المركبة الفضائية حول الأرض على ارتفاع 2550 × 70080 كيلومترًا (1580 × 43550 ميلًا) . أما المرحلة العلمية الثانية، فستدرس إعادة الاتصال المغناطيسي في ذيل المجال المغناطيسي للأرض (عمليات الجانب الليلي) لمدة ستة أشهر، مما يزيد المدار إلى ارتفاع 2550 × 152900 كيلومترًا (1580 × 95010 ميلًا) . ^{[ 7 ]}    

تحمل كل مركبة فضائية عدة تجارب، مقسمة إلى ثلاث مجموعات: مجموعة البلازما الساخنة، ومجموعة كاشف الجسيمات النشطة، ومجموعة المجالات. ^{[ 8 ]}

الباحث الرئيسي هو جيمس إل. بيرش من معهد ساوث ويست للأبحاث ، ويساعده فريق دولي من الباحثين، من بينهم قادة الأجهزة وخبراء النظريات والنمذجة. ^{[ 13 ]} أما عالم المشروع فهو توماس إي. مور من مركز غودارد لرحلات الفضاء . ^{[ 14 ]} ويُعدّ التعليم والتوعية العامة جانبًا أساسيًا من المهمة، حيث يجري تطوير أنشطة طلابية، وتحويل البيانات إلى صوت، وعروض في القبة السماوية.

تم اختيار المهمة للدعم من قبل وكالة ناسا عام ٢٠٠٥. وقد تولى مركز غودارد لرحلات الفضاء في ماريلاند هندسة النظام، وتصميم هيكل المركبة الفضائية، والتكامل، والاختبار . ويجري حاليًا تحسين الأجهزة، مع الاستفادة من الخبرات الواسعة المكتسبة من مشاريع أخرى، مثل مهمات IMAGE و Cluster و Cassini . في يونيو ٢٠٠٩، سُمح لمهمة MMS بالانتقال إلى المرحلة ج، بعد اجتيازها مراجعة التصميم الأولي . واجتازت المهمة مراجعة التصميم الحاسمة في سبتمبر ٢٠١٠. ^{[ ١٥ ]} أُطلقت المركبة الفضائية على متن صاروخ الإطلاق أطلس ٥ ٤٢١، ^{[ ١٦ ]} في مارس ٢٠١٥. ^{[ ٢ ] [ ١٧ ]}

لجمع البيانات العلمية المطلوبة، يجب على كوكبة الأقمار الصناعية الأربعة التابعة لمهمة MMS الحفاظ على تشكيل رباعي الأوجه ضمن منطقة محددة ذات أهمية في مدار بيضاوي الشكل. ويتم الحفاظ على هذا التشكيل باستخدام جهاز استقبال GPS عالي الارتفاع ، يُدعى Navigator ، لتوفير معلومات المدار، بالإضافة إلى مناورات منتظمة للحفاظ على التشكيل . ^{[ 18 ]} وبفضل Navigator ، حطمت مهمة MMS الرقم القياسي العالمي في موسوعة غينيس مرتين لأعلى ارتفاع تم تحديده لإشارة GPS (على ارتفاع 70,000 كيلومتر (43,000 ميل) و 187,200 كيلومتر (116,300 ميل) فوق سطح الأرض في عامي 2016 و2019 على التوالي). ^{[ 19 ] [ 20 ]}    

في عام 2016، كانت مهمة MMS أول مهمة ترصد بشكل مباشر إعادة الاتصال المغناطيسي ، وهي الظاهرة التي تُحرك الطقس الفضائي في الغلاف المغناطيسي للأرض. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

رصدت مهمة MMS منذ ذلك الحين إعادة اتصال مغناطيسي في أماكن غير متوقعة. ففي عام 2018، حققت المهمة أول رصد لإعادة الاتصال المغناطيسي في الغلاف المغناطيسي ، وهي منطقة من الفضاء كان يُعتقد سابقًا أنها شديدة الفوضى وعدم الاستقرار بحيث لا تسمح باستمرار إعادة الاتصال. ^{[ 23 ]} كما رصدت المهمة ظواهر أخرى، مثل حبال التدفق المغناطيسي ودوامات كلفن-هيلمهولتز، حيث خالفت التوقعات. ^{[ 4 ]}

في أغسطس 2019، أفاد علماء الفلك أن مهمة MMS أجرت أول قياسات عالية الدقة لموجة صدمة بين الكواكب قادمة من الشمس. ^{[ 24 ]}

أفادت ورقة بحثية نُشرت عام 2025 باكتشاف انعكاس مغناطيسي في المجال المغناطيسي للأرض باستخدام بيانات من مهمة MMS. ^{[ 25 ]}

• IMAGE ، جهاز التصوير الخاص بمشروع الاستكشاف العالمي للغلاف المغناطيسي إلى الشفق القطبي، وهو قمر صناعي سابق لأبحاث الغلاف المغناطيسي
• لكمة
• المؤشرات

• موقع مهمة المغناطيسية متعددة المقاييس التابع لمركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا
• موقع مهمة المقاييس المغناطيسية المتعددة التابع لمديرية المهمات في وكالة ناسا
• موقع مهمة المقاييس المتعددة للغلاف المغناطيسي التابع لمعهد أبحاث الجنوب الغربي
• موقع مهمة المقاييس المتعددة للغلاف المغناطيسي التابع لجامعة رايس
• قناة مهمة قياس الغلاف المغناطيسي على يوتيوب