استطاعت بالونات شمسية عملاقة مزودة بميكروفونات حساسة، من التقاط أصوات غير متوقعة بعد أن وصلت إلى ارتفاع 70 ألف قدم من السطح حيث ولجت داخل طبقة “ستراتوسفير”.
طبقة الغلاف
وبحسب وكالة الفضاء الأميركية (ناسا) فإن “ستراتوسفير”، هي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي للأرض، وعند مستواها الأدنى توجد طبقة الأوزون، التي تمتص أشعة الشمس فوق البنفسجية وتبديدها، موضحة أن الهواء الرقيق والجاف في طبقة “ستراتوسفير”، حيث تصل الطائرات النفاثة ومناطيد الطقس إلى أقصى ارتفاع لها عبارة عن طبقة جوية هادئة نسبيًا، ونادرًا ما تتأثر بالاضطرابات.
ويركز العالم الرئيسي في مختبر سانديا الوطني في ولاية نيو مكسيكو، دانيال بومان، على استكشاف المشهد الصوتي لتلك الطبقة من الغلاف الجوي، وذلك بعد استلهامه لهذه البحوث من خلال دراسته للأصوات منخفضة التردد التي تنتجها البراكين، وتعرف تلك الظاهرة علميا باسم الموجات فوق الصوتية والتي لا تستطيع الأذن البشرية أن تسمعها.
وعمد بومان وفريقه في السابق إلى تركيب كاميرات على بالونات الطقس بغية التقاط صور للسماء السوداء في الأعلى والأرض في الأسفل”، ومن بعدها قاموا بصنع وإنشاء منطادهم الشمسي بنجاح.
واقترح بومان ربط مسجلات الأشعة تحت الحمراء بالبالونات لتسجيل أصوات البراكين، بيد أنه أدرك عقب ذلك وبالتعان مع مستشاره، جوناثان ليس، من جامعة نورث كارولينا أن أحدا لم يحاول أحد وضع الميكروفونات في بالونات التي تصل لطبقة “ستراتوسفير” لمدة نصف قرن
ويوضح بومان: “لذلك قررنا المضي قدما لاستكشاف ما يمكن أن تفعله هذه المنصة الجديدة، وذلك بالتعاون مع ليس المختص بعلوم الأرض والمحيطات والبيئة بالإضافة إلى خبرته في إجراء أبحاث في علوم الزلازل والبراكين.
وبحسب بومان فإن تلك البالونات مزودة بأجهزة استشعار أسرع مرتين من الطائرات التجارية، وأضاف في رسالة بالبريد الإلكتروني: “في بالوناتنا الشمسية سجلنا انفجارات كيميائية ورعد وأمواج المحيط المتلاطمة والطائرات المروحية وأصوات المدينة وإطلاق الصواريخ الإضافية والزلازل وقطارات الشحن والطائرات النفاثة”، “لقد سجلنا أصواتا أخرى، ولكن أصلها غير واضح”.
وفي تسجيل شاركه بومان من منطاد تابع لوكالة ناسا يدور حول القارة القطبية الجنوبية، تبدو الموجات فوق الصوتية لتحطم أمواج المحيط وكأنها صوتت تنهيدة مستمرة، بيد أن الانفجارات والصدمات الأخرى مجهولة المصدر.
وقال بومان خلال تلك المشاركة، إنه “في داخل طبقة ستراتوسفير كان بعض الطائرات لديها إشارات غامضة بالأشعة تحت الحمراء بضع مرات في الساعة، لكن مصدرها غير معروف تمامًا”
وأجرى بومان ومعاونوه البحث باستخدام بالونات ناسا ومقدمي خدمات طيران آخرين، لكنهم قرروا بناء بالونات خاصة بهم، حيث يتراوح قطر كل منها من 6 إلى 7 أمتار.
ونبه إلى أنه بالإمكان العثور على مواد صنع تلك البالونات في متاجر مستلزمات الأجهزة والألعاب النارية، بالإضافة إلى إمكانية تجميع البالونات في ملعب كرة سلة
وقال بومان عبر البريد الإلكتروني: “كل بالون مصنوع من بلاستيك الرسام وشريط الشحن وغبار الفحم، وتكلفة الواحد قد تصل إلى نحو 50 دولارًا”
وأكمل: “يمكن لطاقم مكون من شخصين بناء بالون واحد خلال زمن لا يتجاوز 3 ساعات ونصف الساعة، وإذا جرى إطلاقه في يوم مشمس بعد امتلائه بالهواء، فيمكن أن يحمل ما وزن رطل واحد وأن يصل إلى ارتفاع 70 ألف قدم.
وعادة ما يتم وضع غبار الفحم داخل تلك البالونات لتعتيمها، وعندما ينعكس ضوء الشمس عليها فإن الهواء الموجود بداخلها مما يجعلها تطفو في الجو وتحلق بعيدا.
ويقدر بومان أنه أطلق العشرات من البالونات الشمسية لجمع التسجيلات دون الصوتية من العام 2016 إلى أبريل من هذا السنة الجارية، وقد جرى ربط المقاييس الدقيقة، المصممة أصلاً لرصد البراكين، بالبالونات لتسجيل الأصوات منخفضة التردد.
وعمد الباحثون بتتبع بالوناتهم باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أثناء قطعها مئات الأميال قبل هبوطها في أماكن بعيدة.
وكانت أطول رحلة حتى الآن على منطاد الهليوم التابع لوكالة ناسا 44 يومًا، وسجلت بيانات بقيمة 19 يومًا قبل نفاد البطاريات الموجودة في الميكروفون.
وتتمثل ميزة الارتفاع العالي الذي تصل إليه البالونات في انخفاض مستوى الضوضاء وزيادة نطاق الكشف، كما أنه يمكن استكشاف كوكب الأرض بأكمله
ورغم ذلك تمثل البالونات تحديات للباحثين، فطبقة الستراتوسفير هي بيئة قاسية تتقلب فيها درجات الحرارة بين الحار والبارد.
وقال بومان: “البالونات الشمسية واهية بعض الشيء، وقد دمرنا القليل منها في الأدغال في محاولة لإطلاقها”.
وزاد: “كان علينا المسير عبر الوديان والجبال للحصول على حمولاتنا، وذات مرة اضطر زملاؤنا في ولاية أوكلاهوما إلى قضاء الليل بأكمله في أحد الحقول للعثور على بالون قبل إطلاقه مرة مرة ليحلق طوال اليوم”.
وجعلت الدروس المستفادة من العديد من رحلات المنطاد العملية أسهل نوعا ما، ولكن التحدي الأكبر الآن للباحثين هو تحديد الإشارات المسجلة أثناء الرحلات الجوية
وقال بومان: “هناك الكثير من البالونات التي ترصد إشارات لا نفهم أصلها.. لا ريب أنها عادية أو ناجمة عن اضطراب جوي”.
وأضاف: “أو ربما تكون أصوات عاصفة شديدة بعيدة أو نوع من العوامل البشرية، كأن يكون أصوات قطار الشحن، ولكن في بعض الأحيان يكون من الصعب تحديد ماهيتها بسبب عدم وجود بيانات واضحة أو كافية”.
