اولین بار در پرواز: ناسا به تازگی ثابت کرده است که پرواز به مریخ امکان پذیر است – بعدی منظومه شمسی است



صحنه را تصور کنید: یک هواپیمای بدون سرنشین کوچک به اندازه یک چمدان در یک شکاف تاریک مریخی فرود می آید – شاید یک لوله گدازه باشد که میلیاردها سال پیش توسط فعالیت های آتشفشانی در سیاره سرخ تشکیل شده است. این پهپاد محیط اطراف خود را روشن می کند و مناظر دیگری را که قبلاً هرگز توسط چشم انسان دیده نشده ثبت می کند ، زیرا مجموعه ابزارها به دنبال نشانه هایی از زیست بیگانه گذشته یا حال هستند. سرانجام ، هنگامی که شناسایی کامل شد ، هواپیمای بدون سرنشین به منطقه فرود سطح پرواز می کند تا داده های ارزشمند را به زمین منتقل کند. وی پس از جذب نور خورشید مریخ برای شارژ مجدد باتری های خود ، به کاوش در زمین ادامه داد ، که برای ماشین های دیگر غیرقابل دسترسی است.

به دور از پرواز خارق العاده چشم ستاره ، چنین مأموریتی به زودی می تواند به واقعیت تبدیل شود ، به لطف موفقیت بزرگ موتور روترافت Ingenuity ناسا ، که گاهی اوقات هلی کوپتر یا هواپیمای بدون سرنشین نامیده می شود ، یک تظاهرات فناوری که طی چند هفته گذشته در مریخ انجام شد. این ماشین کوچک ، با مریخ نورد Perseverance ناسا که در 18 فوریه لمس کرد ، به این سیاره منتقل شد ، اولین تلاش برای پرواز کنترل شده در دنیای دیگر بود – بیش از یک قرن پس از تسخیر همان شاهکار بر روی زمین توسط برادران رایت MiMi Aung ، مدیر پروژه آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا (JPL) ، در سخنرانی خود پس از اولین پرواز موفقیت آمیز در 19 آوریل ، در گفتگو با تیم کنترل ماموریت خود گفت: “اکنون می توانیم بگوییم که انسانها در سیاره دیگری پرواز کرده اند.” “اکنون ما لحظه برادران رایت را با هم داریم.”

با موفقیت درایت ، دانشمندان فضایی در حال بررسی نقش هایی هستند که هواپیماها می توانند در مطالعه ما درباره منظومه شمسی ایفا کنند. تعداد کمی از جهان شرایط لازم برای پرواز آیرودینامیکی پیشرانه را دارد ، یعنی جو و سطح سنگی مانند مریخ یا زمین ، اما دو جهان قابل توجه دیگر وجود دارد. “تکنیکهای عمومی ترافیک هوایی در مکانهایی مانند [Saturn’s moon] تیتان و ناهید ، “گفت: باب بالارام ، مهندس ارشد تیم نبوغ ، در یک جلسه مطبوعاتی پس از پرواز اول. درجه حرارت و فشار فوق العاده دومی چالشهای منحصر به فردی را به وجود می آورد: “پل نزدیك به سطح آب نزدیك به شنا است” ، دانشمند سیاره در دانشگاه ایالتی كارولینای شمالی گفت: “نزدیك به سطح آب نزدیك به شنا است. با وجود بالگردهای وگای اتحاد جماهیر شوروی در سال 1985 ، پرواز در آنجا غیرممکن است. با یک موتور سیکلت به نام Dragonfly ، که قبلاً برای بازدید از تیتان در دهه آینده طراحی شده بود و همچنان بر روی یک جانشین مفهومی برای ابتکار کار می کند ، آینده برای اکتشاف هوای جهان های فرازمینی روشن به نظر می رسد. بیرن گفت: “این می تواند آغاز یک دوره جدید باشد.”

اولین پرواز نبوغ ، از یک نوار زمینی در دهانه جیزرو مریخ ، که اکنون میدان برادران رایت نامیده می شود ، متوسط ​​اما چشمگیر بود: جو این سیاره فوق العاده نازک است ، فقط 1٪ از زمین است ، بنابراین تولید آسانسور بسیار دشوار است. بن پیپنبرگ ، مهندس پیمانکار دفاعی AeroVironment که به ایجاد نبوغ کمک می کند ، گفت: “این زمین مانند زمین در حدود 100000 فوت از سطح زمین است. نبوغ با پشتکار و تماشای از فاصله ایمن ، پره های خود را با دور 2500 دور در دقیقه چرخاند تا به ارتفاع سه متری برسد ، جایی که 30 ثانیه در آن نگه داشت و یک چرخش 96 درجه انجام داد. وی سپس با چهار بار نشستن روی زمین ، در حالیکه چهار پرواز 39.1 ثانیه بود ، دوباره به زمین نشست.

از آنجا همه چیز پیچیده تر شد. پرواز دوم 51.9 ثانیه طول کشید و به ارتفاع پنج متر رسید. و این شامل یک حرکت پهلو در حدود دو متر بود ، چیزی که در محفظه آزمایش زمین آزمایش نشده است ، جایی که نبوغ ابتدا در شرایط شبیه سازی شده در مریخ پرواز کرد. پرواز سه دید که نبوغ به نیمی از طول یک زمین فوتبال ، حدود 50 متر می رسد و حداکثر سرعت آن کمی بیش از دو متر در ثانیه است. پرواز چهارم در تاریخ 30 آوریل یک بار دیگر پاکت را هل داد ، نبوغ را برای مدت زمان نزدیک به دو دقیقه – 117 ثانیه – در هوا حفظ کرد و به سرعت قابل توجه 3.5 متر در ثانیه رسید زیرا در آینده یک منطقه بالقوه برای فرود را به عنوان بخشی از سفر بازگشت جستجو کرد . بیش از 260 متر پنجمین پرواز Ingenuity – که در 7 ماه مه انجام شد و در ابتدا قرار بود آخرین پرواز باشد – او را به یک سفر یک طرفه به منطقه جدید فرود فرستاد تا در انتظار ورود Perseverance ، کشتی مادرش باشد.

اکنون این پهپاد بسیار موفقیت آمیز فناوری در حال ورود به مرحله جدیدی از ماموریت خود است – ماه دوم آزمایش های عملیاتی جاه طلبانه تر. دیو لاوری ، مدیر اجرایی نبوغ در مقر ناسا در واشنگتن دی سی ، گفت: این آزمایشات برای نشان دادن این است که چگونه هواپیماهای بدون سرنشین “می توانند در یک ماموریت علمی مریخ نورد آینده نقش فعالی داشته باشند” ، اگرچه این نبوغ به طور مستقیم از اهداف علمی پشتیبانی نخواهد کرد استقامت – یعنی جستجوی علائم زندگی گذشته در مریخ – این به شما کمک می کند مسیر بالقوه مریخ نورد را به جلو بررسی کنید زیرا تیم برنامه ریزی مسیر بهینه از طریق غنای دهانه Jezero را دارد. و این صنعت می تواند از مکانهای اطراف که در مسیر برنامه ریزی شده استقامت نیستند ، عکاسی کند. حتی اگر این کشتی زنده بماند ، احتمال کمی وجود دارد که نبوغ از مأموریت بعدی مریخ نورد پشتیبانی کند. لاوری می گوید: “ما می توانیم نمای بالقوه ای را از لبه دهانه مشاهده کنیم.”

درباره اینکه چگونه این وسایل نقلیه می توانند روزی از مأموریت های انسانی پشتیبانی کنند ، کارهای زیادی انجام شده است ، به عنوان هواپیماهای بدون سرنشین شناسایی برای شناسایی مناطق مورد علاقه در نزدیکی محل فرود یا حمل ابزار بین مکان ها. در کوتاه مدت ، چشم انداز علوم رباتیک هیجان انگیز تری در آستانه قرار دارد – شاید به همان روشی که مریخ نورد Sojourner در سال 1997 ، نمونه اولیه مطالعه چرخ ها و بخشی از مأموریت Pathfinder ناسا ، راه را برای جانشینان خود هموار کرد ، فرصت ، کنجکاوی و اکنون پشتکار. مایکل مایر ، دانشمند برجسته برنامه اکتشاف مریخ ناسا در مقر آژانس گفت: “من فکر می کنم در آینده برخی از وسایل نقلیه پرنده را خواهیم دید.” “اکنون این بخشی از نمونه کارهای تحقیقاتی ما خواهد بود. چیزهایی وجود دارد که می توانید با هلی کوپتر انجام دهید ، اما با سکوهای دیگر این کار را نمی کنید. “

بعنوان مثال می توان به بررسی لوله های گدازه فوق الذکر یا شاید نزدیک شدن به دیواره های دهانه – بسیار بلند و شیب دار برای اندازه گیری مریخ نورد – اشاره کرد که در آن یک هلیکوپتر می تواند از آنها عکس گرفته و آنالیزهای نزدیک را انجام دهد. مثال دیگر ممکن است مطالعه خطوط تکراری شیب دار باشد ، جریان های تاریک مریخ که احتمالاً با جریان آب مایع روی سطح مرتبط هستند. برعکس ، این احتمال آب است – و همچنین خطر آلودگی به باکتری های وارد شده از زمین – که اساساً هر کسی یا هر چیز را از قدم گذاشتن در آنجا (یا چرخاندن) منع می کند تا به دنبال نشانه هایی از زندگی محلی مریخ باشد. اما ممکن است هواپیمای بدون سرنشین آویزان دست نخورده به نظر برسد و راهی جدید برای اکتشاف ارائه دهد. بیرن می گوید: “Rotorcraft به ما این امکان را می دهد كه به چیزی كه در غیر این صورت برای مریخ نورد نامناسب تلقی می شود ، برویم و از نزدیك نگاهی بیندازیم ،” یا به دلیل مشكلات مربوط به دفاع سیاره ای یا بسیار خطرناك. “

مفهوم یک هواپیمای احتمالی فراتر از نبوغ در حال حاضر مورد بررسی قرار گرفته است. این هگزاکوپتر شش گرمی شش گرمی به عنوان یک هلی کوپتر علمی در مریخ شناخته می شود نزدیک 30 کیلوگرم وزن دارد. و مجهز به ابزارهایی به ارزش چند کیلوگرم برای تجزیه و تحلیل مناطق مختلف سطح مریخ خواهد بود و توانایی پرواز به مدت چند کیلومتر را دارد. “ما سعی می کنیم از نبوغ یاد بگیریم و از خود بپرسیم ،” اگر حرکت رو به جلو داشته باشیم به چه نتیجه خواهیم رسید؟ ” “، می گوید تئودور تسانتوس از JPL ، که بخشی از تیم مفهومی هلیکوپتر مریخ است. علمی که چنین صفاتی را مجاز می داند بسیار عظیم خواهد بود ، ناگهان به قسمتهای زیادی از سطح مریخ می رسد. رکورد کنونی فاصله تا مریخ توسط مریخ نورد Opportunity ناسا نگهداری می شود که در بیش از 11 سال بیش از 42 کیلومتر مسافت طی کرده است. یک هلی کوپتر می تواند همان شاهکار را طی چند هفته انجام دهد.

ایده های دیگر شامل استفاده از موتور روتور برای انجام تحقیقات یخ آب باز در مناطقی از سطح مریخ است که برای مریخ نوردان قابل دسترسی نیست. Shana Warrow-Maser ، Mars Science Helicopter Vehicle Systems می گوید: هواپیماهای بدون سرنشین می توانند مانند دره ماورث والیس به عمق دو کیلومتر به دره های مریخ شیرجه رفته و به دنبال شواهدی از رسهای مربوط به استروبیولوژی باشند و یا شاید از ابزارهایی برای حفاری قسمت های پایین جو مریخ استفاده کنند. به سرپرستی مرکز تحقیقات ایمز ناسا. و همه اینها را می توان همراه با یک مأموریت بزرگتر مریخ نورد یا به عنوان مأموریت های مستقل مقرون به صرفه تر و بسیار راحت تر انجام داد ، که امکان مطالعه گسترده تری از سایت های مختلف مریخ را فراهم می کند. Arrow-Maser می گوید: “من شخصاً از این موضوع خوشحال خواهم شد.”

در جای دیگر منظومه شمسی ، گزینه های پرواز محدودتر است. می توان تصور کرد که یک چرخش در جو یکی از غول های گازی مانند مشتری یا زحل وجود دارد ، جایی که پرواز از نظر تئوری امکان پذیر است. اما در واقع رسیدن به آنجا یک مشکل است. برن گفت: “مسلماً ، كاهش سرعت و میزان انرژی لازم برای آن كاهش می یابد.” اما تیتان ، ماه جذاب زحل با جو فوق العاده متراکم و دریاچه های هیدروکربن در سطح آن ، یک چشم انداز بسیار هیجان انگیز است. در سال 2019 ، ناسا ماموریتی را انتخاب کرده است که سعی خواهد کرد یک روتورکرفت Dragonfly را بر روی ماه مستقر کند. Dragonfly قرار است از سال 2026 پرتاب شود و در سال 2034 وارد شود ، و تیم او موفقیت Ingenuity را از نزدیک کنترل می کند.

الیزابت لاک پشت ، رئیس مأموریت سنجاقک در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز گفت: “ما با علاقه زیادی در حال پیگیری هستیم.” “ما بسیار مضطرب هستیم که ببینیم در کنار Dragonfly چه درسی می توانیم بیاموزیم.” مانند نبوغ ، Dragonfly به صورت مستقل پرواز خواهد کرد ، بنابراین از قابلیت های پردازش تصویر مشابهی در داخل هواپیما برای تعیین محل فرود روی سطح تیتانیوم استفاده خواهد کرد. (نبوغ نقشه زمین را می گیرد و در هر ثانیه از زمین 30 تصویر می گیرد.) اما Dragonfly در مقایسه با نبوغ یک ماموت است ، وزن آن تقریباً نیمی از یک تن متریک است و از پلوتونیوم نیرو می گیرد. و این یک مأموریت مستقل است ، نه پیاده روی به عنوان نبوغ. “مثل استقامت است [in scale]با این تفاوت که ما به جای رانندگی روی سطح پرواز می کنیم. “

اگرچه تیتان یک دنیای بیگانه بسیار دورتر از مریخ است – با یک مسافرت سبک حدود یک ساعت از زمین ، در مقایسه با حدود 20 دقیقه برای سیاره سرخ – پرواز در آنجا نسبتاً آسان تر است. گرانش تیتان تنها 14 درصد از زمین و بسیار کوچکتر از مریخ است ، در حالی که جو بسیار متراکم ماه ، تولید یک آسانسور را نسبی نسبی می کند. لاک پشت می گوید: “می توان بالهای خود را گذاشت و از سطح تیتان بالا رفت.” بادهای تایتان نیز بسیار کندتر هستند ، کمی بیش از یک کیلومتر در ساعت در مقابل ده ها کیلومتر در ساعت در مریخ. و در حالی که تیغه های نبوغ برای بلند کردن بدن شکننده 1.8 پوندی خود از سطح ، به 2500 دور در دقیقه نیاز دارد ، یک تن نیم متر Dragonfly چالش اصلی تیتان درجه حرارت آن است که فقط در حدود -180 درجه سانتیگراد است – از این رو نیاز به یک منبع پلوتونیوم با حرارت و تولید طولانی مدت وجود دارد. لاک پشت می گوید: “قطعاً هوا سرد است.” “این یک چالش غیر پیش پا افتاده است.”

با Dragonfly در افق و شاید ماموریت های آینده مانند هلیکوپتر Mars Science در حال توسعه ، چیزی برای تحریک فراتر از نبوغ وجود دارد. این ماشین کوچک برای اولین بار ثابت کرد که پرواز به دنیای فرازمینی – چه از نظر جسمی و چه از نظر لجستیکی – امکان پذیر است. اکنون این دوره جدید هیجان انگیز کشف در انتظار است و اگرچه تعداد انگشت شماری از جهان شرایط مناسبی را برای این روش اکتشاف فراهم می کنند ، اما آسمان تا حد زیادی علمی است که می تواند توسط هواپیماها در این آسمانهای بیگانه انجام شود. مایر گفت: “مواردی وجود دارد که باید مرتب شوند.” “سپس من فکر می کنم که ما شروع به دیدن برخی از سیستم عامل های هلی کوپتر جدید و بهبود یافته می کنیم که در واقع می توانند محموله های فریبنده ای را حمل کنند.”


منبع: khabar-nab.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*