همه چیز درباره فرود مریخ نورد استقامت؛ ترکیبی از پیچیدگی فنی و کمی دیوانگی

درست قبل از ساعت چهار بعد از ظهر پنجشنبه به وقت نیویورک (حوالی 00:30 بامداد جمعه، یک اسفند به وقت تهران)، مریخ نورد پرسویرنس (پشتکار یا استقامت :Perseverance) ناسا روی سیاره سرخ فرود خواهد آمد. پشتکار درست مانند نمونه قبلی خود، کنجکاوی (Curiosity)، یک آزمایشگاه علمی نیمه خودکار به اندازه یک خودروی کوچک زمینی است.

مریخ نورداستقامت طوری طراحی شده است که برای چندین سال روی مریخ زندگی کند و به دنبال شواهد حیات در گذشته این سیاره باشد. شاید بتوان گفت که پشتکار، بلند پروازانه‌ترین ماموریتی است که تا به امروز برنامه‌ریزی شده است.مریخ نورد پشتکار ترکیبی از پیچیدگی فنی و سرحدی از دیوانگی را در خود دارد چراکه علاوه بر به ثمر رساندن اهداف پیچیده علمی، دانشمندان قصد دارند یک هلیکوپتر کوچک را در مریخ به پرواز در بیاورند.

تفاوت پشتکار و کنجکاوی در چیست؟

با توجه به تجربه‌ای که جی‌پی‌ال (آزمایشگاه پیش رانش جت ناسا) با «مریخ‌نورد کنجکاوی» به دست آورده است، «پشتکار» تبدیل به یک نسخه بزرگ‌تر، با دوام‌تر و توانمندتر شده است. این در حالی است که طراحی هر دو مریخ‌نورد تقریبا مشابه است به طوری که هر دو از یک مولد ترموالکتریکی ایزوتوپی همسان استفاده می‌کنند.

«پشتکار» فقط چند سانتی‌متر از «کنجکاوی» بزرگ‌تر است؛ اما وزن آن حدود صد کیلوگرم بیشتر است. بیشتر این وزن اضافه به دلیل وجود یک برجک سنگین در انتهای بازوی رباتی پشتکار است که شامل یک مته سوراخ‌کننده نیز می‌شود.

«استقامت» پنج دوربین بیشتر از «کنجکاوی» دارد که یعنی در کل شامل ۲۳ دوربین است. در حالی که همچنان رزولوشن دوربین‌ها دو مگاپیکسل است، دوربین‌های جدید پشتکار دارای لنز زوم ۲۸-۱۰۰ میلی‌متر هستند که به آن‌ها اجازه زوم اپتیکال می‌دهد. همچنین «پشتکار» چند میکروفون را با خود حمل می‌کند و برای اولین بار می‌توانیم صدای مریخ را نیز بشنویم!

یکی از مشکلات اساسی «کنجکاوی»، پوشش چرخ‌های آن بود. به همین دلیل چرخ‌های «پشتکار» ضخیم‌تر طراحی شده‌‌اند. رینگ آلومینیومی این چرخ‌ها، یک میلی‌متر ضخیم‌تر است و بافت روی پوشش آن محکم‌تر است و در برابر سنگ‌های تیز روی سطح مریخ بیشتر دوام می‌آورد. متاسفانه چیز جالبی که در این طراحی جدید حذف شد، طرح روی چرخ‌های «کنجکاوی» بود که هنگام حرکت، اسم «جی‌پی‌ال» را با کد مورس روی مریخ می‌نوشت.

شاید مهم‌ترین تفاوت در نرم‌افزار پشتکار و کنجکاوی این است که پشتکار با برنامه‌ریزی خودکار تعداد بیشتری از تسک‌ها را اتوماتیک انجام می‌دهد. پرسویرنس همچنین می‌تواند ادامه مسیر خود را طولانی‌تر مشخص کند و هر روز مسافت بیشتری را طی کند.

ناگفته نماند که کنجکاوی در ماه گذشته، سه هزار روز حضور در مریخ و ۲۴ کیلومتر مسافت طی شده روی این سیاره را ثبت کرد و همچنان در راه رسیدن به قله شارپ است.

اهداف علمی مریخ نورد استقامت چه هستند؟

ناسا گفته است که هدف این مریخ‌نورد، مطالعه جزئی گذشته مریخ و یافتن علائم حیات در گذشته این سیاره است. ماموریت پشتکار، جمع آوری سنگ‌های ارزشمند و نمونه‌هایی از خاک مریخ است تا در ماموریتی دیگر در آینده به زمین آورده شوند و بررسی دقیق‌تری روی آن‌ها انجام پذیرد. همچنین پشتکار از تکنولوژی‌هایی استفاده می‌کند که در آینده روی انسان‌ها و کاوش‌های فضایی تاثیر خواهند گذاشت.

مریخ نورد پرسویرنس هفت ابزار علمی زیر را با خود به مریخ می‌برد:

• MastCam-z: دوربین رنگی که تصاویر پانوراما و استریوسکوپی می‌اندازد. به احتمال زیاد تمام عکس‌های زیبایی که از این ماموریت می‌بینیم با این دوربین گرفته شده‌اند.
• SuperCam: ترکیبی از دوربین، لیزر rock-vaporizing و اسپکترومتر است که ماهیت سنگ و خاک‌های مناطق غیرقابل دسترس را شناسایی می‌کند.
• SHERLOC: یک دوربین نزدیک‌برد میکروسکوپی و اسپکترومتر که پشتکار با حرکت آن روی یک تکه سنگ می‌تواند آنالیز دقیق‌تری انجام دهد. همچنین این ابزار، تکه‌هایی از لباس فضانوردی را با خود می‌برد تا تحمل این لباس را در اتمسفر مریخ مشاهده کند.
• PIXL: یک ابزار میکروسکوپی که شامل یک اسپکترومتر اشعه ایکس است تا تغییرات در ابعاد بسیار کوچک را در بافت سنگ‌ها مشاهده و ثبت کند.
• RIMFAX: یک رادار زمین‌نفوذ است که می‌تواند آب و یخ را تا عمق ده متری در زیر خاک مریخ را تشخیص دهد.
• MEDA: مجموعه‌ای از سنسور‌ها که دما، فشار، رطوبت، سرعت و جهت وزش باد و غبار درون اتمسفر مریخ را اندازه‌گیری می‌کند.
• MOXIE: این ابزار تلاش می‌کند تا اتمسفر مریخ، که ۹۶ درصد کربن دی اکسید است، را به اکسیژن و کربن مونواکسید تبدیل کند. چنین فرآیندی در یک الکترولیزر در دمای ۸۰۰ درجه سلسیوس انجام می‌پذیرد و به گفته ناسا مانند عکس فرآیند یک سلول سوختی است.
• پشتکار از این اکسیژن استفاده نمی‌کند اما اگر چنین تکنولوژی جواب بدهد، انسان‌ها در آینده از آن برای تنفس و در سوخت راکت‌ها استفاده می‌کنند.
• سیستم ذخیره نمونه‌ها: قسمتی از وزن زیاد پشتکار به نمونه‌برداری از مریخ و بررسی و نگهداری از آن‌ها اختصاص داده شده است. این نمونه‌ها بسته‌بندی شده و روی سطح مریخ رها می‌شوند تا شاید در ده سال آینده ربات دیگری به مریخ برود و آن‌ها جمع آوری کند و به زمین بفرستد. قسمت آخر این داستان هنوز مشخص نشده است اما در هر صورت پشتکار اولین قدم را برمی‌دارد.

و آخرین چیزی که مریخ نورد پرسویرنس با خود حمل می‌کند یک هلیکوپتر است!

ماجرای هلیکوپتر مریخی چیست؟

کمی بعد از فرود موفقیت‌آمیز، مریخ نورد پرسویرنس به سمت یک زمین صاف می‌رود تا هلیکوپتر را آنجا مستقر کند تا در یک دوره سی روزه، پنج پرواز انجام دهد. سپس پشتکار به جایی می‌رود که دید مناسبی به هلیکوپتر و پرواز‌های آن داشته باشد.

این هلیکوپتر به نام نبوغ (Ingenuity)، کار علمی خاصی انجام نمی‌دهد و هدف اصلی آن، پرواز در اتمسفر مریخ است اما قطعا تصاویر زیبایی از این پروازها خواهیم داشت.

محل فرود مریخ نورد پرسویرنس کجاست؟

محل فرود این مریخ‌نورد در انتهای دهانه برخوردی به شعاع ۵۰ کیلومتر به نام «جزرو» است که در گوشه شمال غربی دهانه برخوردی بزرگتری به نام «ایزیدیس» قرار دارد.

در زبان‌های اسلاوی، جزرو به معنی دریاچه است و از آنجایی که در تصاویر هوایی این دهانه مانند یک دریاچه بزرگ است، این نام را انتخاب کردند. ناگفته نماند دلیل انتخاب این دهانه برای فرود، احتمال بیشتر وجود حیات در مکان‌هایی است که احتمالا در گذشته دور دریاچه بوده‌اند.

فرود مریخ نورد پرسویرنس

فرود پشتکار بسیار شبیه به فرود کنجکاوی در سال ۲۰۱۲ میلادی است که با استفاده از یک چتر نجات و موتور فرود و سیستم اسکای کرین فرود ‌آمد.

بزرگترین بهبودی که در فرود پشتکار به وجود آمده است، سیستم موقعیت‌یابی بصری است که پشتکار را به طور خودکار به نقطه مناسب برای فرود هدایت می‌کند و فرود ایمن‌تری را فراهم می‌کند.

فردا چه اتفاقی برای مریخ نورد پرسویرنس می‌افتد؟

در اکثر مواقع اتفاق خاصی نمی‌افتد و ما به دلیل اختلاف زمان در ارسال و دریافت سیگنال‌ها، هیچ اتفاقی را آنی مشاهده نمی‌کنیم. تنها کاری که می‌توانیم انجام دهیم، همراهی با مرکز کنترل جی‌پی‌ال است که موفقیت یا عدم موفقیت هر مرحله از ماموریت را اعلام می‌کند.

همراهی و مشاهده ماموریت‌های فضایی همیشه هیجان انگیز است اما با توجه به فاصله بسیار زیاد بین زمین و مریخ، هر اتفاقی که ما متوجه آن بشویم، چندین دقیقه قبل اتفاق افتاده است.

جی‌پی‌ال دقیقا می‌داند که هر سیگنال را چه زمانی دریافت کند و عدم دریافت هر سیگنال در موقعیت مناسب، به معنی عدم موفقیت در هر مرحله است. گرچه عدم دریافت هر سیگنال می‌تواند هزاران دلیل داشته باشد که لزوما شکست ماموریت را رقم نزند. حتی ممکن است ساعت‌ها و روزها طول بکشد تا دلیل از دست دادن یک سیگنال را بفهمیم.

در آخر، اگر همه چیز درست پیش برود، مریخ نورد پرسویرنس سیگنال‌هایی مبنی بر فرود موفقیت آمیز روی مریخ و پایدار بودن شرایط به زمین می‌فرستد و اولین عکس از محل فرود را به زمین مخابره می‌کند.

احتمالا اولین عکسی که از پشتکار خواهیم دید، عکس بی‌نظیری نیست، چون در آن لحظه از دوربین خطر برای عکاسی استفاده می‌کند که هنوز محافظ پلاستیکی رو لنز دوربین وجود دارد. برای دیدن عکس‌های با شکوه از مریخ باید منتظر باشیم تا پشتکار دوربین اصلی خود را باز کند و عکاسی را شروع کند.

بعد از فرود مریخ نورد پرسویرنس، تیم جی‌پی‌ال عجله‌ای برای به حرکت درآوردن مریخ‌نورد ندارد و پس از شادی موفقیت ماموریت، سرعت انجام کارها بسیار پایین می‌آید.