چگونه ناسا به دنبال دستیابی به فرود در مریخ با پشتکار زیاد است


اگر آزمایشگاه علوم موبایل برجسته 2.7 میلیارد دلاری ناسا در 18 فوریه با موفقیت به پشتکار در دهانه دریاچه مریخ برسد ، این موفقیت نه تنها فصل جدیدی را در مورد بررسی سیاره سرخ باز می کند ، بلکه اوج پیروزی فرودهای فزاینده چالش برانگیز را در آن نشان می دهد. . مملو از سنگهای رسوبی که ممکن است حاوی موجودات فسیل شده از گذشته گرمتر ، مرطوب و قابل سکونت باشد ، مقصد Perseverance – سیستم خشک شده دلتای دهانه دهانه Jezero – برای یافتن نشانه هایی از زندگی باستان بسیار ایده آل به نظر می رسد. چرا هنوز بازدید نشده است پاسخ ساده است: تلاش برای فرود در چنین زمین های سخت دستورالعمل فاجعه است. حداقل تا الان

هنگامی که اکتشاف رباتیک مریخ در دهه 1970 آغاز شد ، بهترین تصاویر موجود در سطح این سیاره چنان خشن بود که نشان دادن مکان رفتن مانند بازی دارت با چشم بند بود. اولین تلاش های ناسا برای فرود ، مأموریت های وایکینگ 1 و 2 سال 1976 ، قبل از اینکه برنامه ریزان مأموریت بتوانند مکان های فرود را انتخاب کنند ، مجبور به گرفتن عکس از مدار بودند و حتی در این صورت برخی از ایمنی ها چندان تضمین نشده بودند. فناوری قدیمی مأموریت های وایکینگ تنها می تواند اطمینان حاصل کند که هر فرودگر در جایی در بیضی به طول 300 کیلومتر و عرض 100 کیلومتر استراحت می کند ، امیدوارم در نزدیکی نقطه کانونی باشد که دانشمندان برای تحقیق مشخص کرده اند. سرانجام ، مقامات ناسا این “بیضی فرود” را در امن ترین مکان هایی که از مدار می دیدند قرار دادند و هر وایکینگ را در هواپیمایی صاف و تقریباً غیرشخصی قرار دادند که بیش از هزار کیلومتر امتداد داشت.

اتصال به بیضی

در زمان روح و فرصت ، دوقلوهای ناسا در کاوشگرهای کاوشگر مریخ (MER) در سال 2004 به زمین نشستند ، مهندسان آژانس فضایی یاد گرفتند که چگونه بیضه را به 150 در 20 کیلومتر کوچک کنند. این پیشرفت ده برابری نسبت به وایکینگ ها با درک بهتر جو در مریخ و همچنین تکنیک های جدید ناوبری فضاپیماها امکان پذیر شد. در آن زمان ، ناسا نیز نقشه ها و داده های کانی شناسی بسیار بهتری نسبت به مدار خود داشت. دانشمندان از این اطلاعات برای هدایت فرصت به منطقه ای که هماتیت وجود دارد ، ماده معدنی که فقط در حضور آب تشکیل می شود ، به عنوان راهی برای مطالعه یک محیط آبزی باستانی و بیگانه استفاده کردند.

بریونی هورگان ، یکی از بنیانگذاران مأموریت دائمی گفت: “با ترکیب زمین و داده های کانی شناسی یک منطقه و استفاده از به روزرسانی های مهندسی ، فرصت پنجره ای برای آینده راه انتخاب مکان های فرود بود.”

ناسا در نظر داشت مأموریت های MER را در مکانی بسیار غنی تر ، دهانه گیل ، جایی که سرانجام مریخ نورد کنجکاوی در سال 2012 فرود آمد و امروز نیز به کار خود ادامه می دهد ، فرود بیاورد. اما کوه مرکزی این دهانه – که کنجکاوی در نزدیکی آن شواهدی از دریاچه های باستانی ، میکروبی- آب شیرین پیدا کرده است – به خودی خود خطر فرود MER است. بیضی های لاغر فرود MER به اندازه دهانه دهانه بود و خطر واقعی سقوط مریخ نوردان در هنگام سقوط به کوه یا دیواره های دهانه صدها میلیون دلار بود. بنابراین ، مهندسان ناسا به جانشین خود کنجکاوی این توانایی را دادند که جهت جبران انحرافات بزرگی که می تواند در اثر باد ایجاد شود ، هدایت کند و بیضه فرود را به 20 در 7 کیلومتری چشمگیر کاهش دهد.

به لطف منبع تغذیه هسته ای ، Curiosity می تواند مسافت بسیار طولانی تری از MER را نیز طی کند و چندین سال طول می کشد تا چندین ماه مأموریت داشته باشد. این امر در انتخاب گیل به عنوان محل فرود کنجکاوی بسیار مهم بود ، زیرا مهندسان پس از فرود ایمن اکنون می توانستند مریخ نورد را به کوه برسانند. ملیسا رایس ، همکار MER و یکی از محققان Mastcam-Z گفت: “حتی اگر مریخ نورد MER با خیال راحت در Gale فرود بیاید ، نه تنها ماموریت بسیار متفاوت خواهد بود ، بلکه هیچ یک از آنها نمی توانستند به کوه بروند.” .

جهت به JZERO

برای سازگاری ، موفقیت قبلی Curiosity اجازه داده است بسیاری از مکانهای فرود در نظر گرفته شوند. آخرین مریخ نورد ناسا تقریباً یک کلون کنجکاوی است و از همان روش خیره کننده “جرثقیل آسمانی” برای لمس دقیق ربات استفاده می کند. Chloe Sackier ، مهندس سیستم های EDL برای Perseverance ، می گوید ، داده های Curiosity’s Entry، Descent and Landing (EDL) به مهندسان كمك كرده است كه بیضی از فرود را 50٪ كاهش دهند. او می گوید: “در حالی که EDL برای پشتکار به ظاهر کنجکاوی است ، اما در داخل بسیار هوشمندانه تر است.” “ما یک فناوری جدید به نام Range Trigger داریم که می تواند چتر نجات مافوق صوت را بر اساس مکانی که فضاپیما فکر می کند قرار دهد ، در مقابل سرعت از پیش تعیین شده ، که باعث می شود کنجکاوی کمی بیشتر در جو مریخ پرواز کند.”

پس از اینکه مأموریت های قبلی تصویری از یک مریخ پرآب و قابل سکونت را ترسیم کردند ، ناسا خواست که استقامت به طور فعال به دنبال نشانه هایی از زندگی گذشته باشد. برنامه ریزان ماموریت همچنین داده های ماهواره ای بسیار بیشتری برای بازی داشتند. رایس گفت: “برخی سایتها که برای اولین بار برای کنجکاوی پیشنهاد شده بودند ، پس از افشای اطلاعات بیشتری از مواد معدنی و انواع سنگهای موجود در آن مکانها ، مدعی جدی برای ماندگاری شدند.”

بیش از 150 دانشمند مجهز به تصاویر با وضوح بالا تا 30 سانتی متر در هر پیکسل و نقشه های معدنی دقیق ، بیش از 60 سایت امیدوار کننده را با دقت مطالعه کردند ، آنها را به مدت پنج سال فیلتر کردند و بهترین ها را به خود اختصاص دادند. در فیلتر نهایی بزرگ سال 2017 این مسابقه برای انعطاف پذیری زیستگاه و زمین شناسی ، سه سایت به قله های صعود کردند.

این تصویر ترکیبی از مقصد کنجکاوی در دهانه گیل ، بیضه فرود این مریخ نورد را با چندین مأموریت دیگر مریخ مقایسه می کند و از افزایش چشمگیر دقت فرود در چند دهه گذشته حکایت دارد. بیضی فرود پایداری حتی کوچکتر از کنجکاوی است. اعتبار: NASA / JPL-Caltech / ESA

اگرچه هر سه سایت ، مکانهای باستانی بالقوه قابل سکونت را نشان می دهد ، اما Jezero برنده شد زیرا سیستم دریاچه-دلتا آن به طور منحصر به فردی طیف گسترده ای از محیط را برای کاوش نشانه های زندگی گذشته ارائه می دهد. هورگان گفت: “این دریاچه ممكن است از بهترین دلتای باستان ، بیشترین سكونتگاه در تاریخ مریخ برخوردار باشد ، زمانی كه شاهد وجود رودخانه هایی در سراسر نیمكره جنوبی هستیم.”

با این حال ، دلتای Jezero حتی با بهبودهای ایجاد شده در بیضی فرود Curiosity نمی تواند به طور م effectivelyثر مورد هدف قرار گیرد. امیدوار کننده ترین ویژگی دلتا – پایه کشیده و غنی از رسوب آن – خطر فرود به دلیل صخره های مرتفع و مرتفع مجاور بود. در بهترین حالت ، استقامت می تواند در شرق دلتا فرود بیاید و ماه ها با ماشین به پایگاه برسد.

حداقل تا سال 2019 چنین بود که ناسا فاش کرد که Permanence از فناوری جدیدی به نام “Relation Field Navigation” یا TRN استفاده خواهد کرد. یک سفینه فضایی با TRN می تواند به جای فرود با مریخ با چشم نابینا ، به ویژگی های زمین زیر آن نگاه کند و آن را با نقشه های از قبل بارگیری شده مقایسه کند تا بداند کجاست و به آن امکان می دهد تا به طور مستقل و با انعطاف پذیری دقیق تر حرکت کند. با این دستاوردها ، بیضی فرود پرم در حال حاضر 7.7 در 6.6 کیلومتر بود.

معرفی TRN بازی را کاملاً برای دانشمندان تغییر داد. رایس گفت: “TRN به ما اجازه داد تقریباً در هر نقطه ای كه می خواهیم در مناطق فرود دست و پا بزنیم.” “فرود درست در نزدیکی پایگاه حفظ شده دلتای یزرو ، جایی که رودخانه ها مواد آلی غلیظ را در آن رسوب می دهند ، امکان پذیر بود. TRN مأموریت را “زمین” و نه “عبور” قرار داد. “

ساكیر می گوید: “از نظر تاریخی ، ما باید به دنبال” پارکینگ های “بزرگ و روان برای فرود در مریخ بودیم. “ما هم اکنون می توانیم سایتهایی مانند Jezero را باز کنیم ، بیشتر به دلیل وجود TRN ، که به ما امکان می داد چندین پارکینگ کوچک را به جای یک غول پیکر در بیضی فرود هدایت کنیم.”

پس از فرود ، Permanence باید دو یا سه سال آینده را در سفر از طریق جوی های خشک دلتا تا لبه دهانه Jezero ، جستجو کند تا بیوگرافی های مختلف را جستجو کند. این نمونه از امیدوار کننده ترین یافته های خود را جمع آوری و ذخیره می کند ، برخی از آنها را برای بازیابی احتمالی از “مریخ نورد بازیابی” از ماموریت مشترک برای بازگرداندن نمونه ها به NASA و ESA ، که زودتر از سال 2026 راه اندازی شده است ، ذخیره می کند. مهندسان از داده های EDL Perseverance استفاده می کنند برای محکم کردن بیشتر بیضی فرود غلتک ، که امیدواریم مسافتی را که برای عبور از سطح سیاره لازم است کاهش دهد.

از کجا دنبال کنید؟

حتی با وجود این دستاوردهای چشمگیر ، برخی از اشیا on موجود در مریخ برای فرود فضاپیماها غیرقابل دسترسی هستند و احتمالاً در آینده قابل پیش بینی همچنان باقی خواهند ماند. به عنوان مثال ، دانشمندان نمی توانند بر روی اجسام با ارتفاع زیاد مانند Olympus Mons فرود بیایند زیرا جو بالای سر آنها بسیار ضعیف است و به اندازه کافی سرعت یک فضاپیما را کاهش نمی دهد. مناطقی که دارای زمین بسیار ناهموار یا شیب تند هستند ، حتی با TRN نیز از مرزها خارج هستند. علاوه بر این ، ویژگی هایی مانند یخ های قطبی ، دره ها ، لوله های گدازه و تپه های شنی چشم انداز خوبی برای مریخ نوردان چرخدار ندارند و به انواع مختلف تحرک نیاز دارند.

با این وجود ، فن آوری های فرود دقیق که ناسا برای چندین دهه برای مریخ توسعه داده است ، امکان مطالعه مکان های کشف نشده در منظومه شمسی را فراهم می کند. رایس گفت: “به عنوان مثال TRN ، ضمن جلوگیری از سنگهای یخی بزرگ ، صخره ها و موانع دیگر ، می تواند به یک فضاپیما اجازه دهد بر روی ماه مشتری اروپا فرود بیاید.”

پرداختی برای برنامه مریخ ناسا فقط فنی نیست. “ما یاد گرفتیم که چگونه می توان به طور موثر یک سفینه فضایی را برای مدت زمان طولانی در یک سیاره دیگر کنترل کرد. ما دستورات کنجکاوی را سه تا چهار روز قبل می دهیم و آنها را به صورت نیمه مستقل اجرا می کند. هورگان گفت: “این تجربه اجازه می دهد تا چیزهای بلند پروازانه روی ماه وجود داشته باشد ، با سفر آینده VIPER (پرتاب در سال 2023) تا حد زیادی به طور مستقل در مناطق تحت الشعاع قطب های ماه به طور مستقل کاوش می کند.”

TRN همچنین به مأموریتهای رباتیک و خدمه آرتمیس ناسا اجازه می دهد تا در قطب جنوبی ماه که فاقد مناطق مسطح بزرگ است ، دقیق فرود بیایند. پایگاه های ماه نیز در آینده از TRN بهره مند می شوند ، زیرا مأموریت های حمل بار رباتیک پس از فرود فقط باید مسافت های کوتاه را طی کنند.

به لطف تلاش بلندپروازانه و طولانی مدت ناسا به مریخ ، دوره جدیدی از فرود دقیق در کل منظومه شمسی می تواند در جریان باشد.


منبع: khabar-nab.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*