المريخ بسعر رخيص: العلماء يعملون على إحداث ثورة في الوصول إلى الكوكب الأحمر

في حين أن المسؤولين في وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ، وكذلك المخططين في الصين ، يخططون لبعثات باهظة الثمن ومعقدة لإعادة عينات من المريخ ، هناك عدد متزايد من الباحثين يخططون لطرق منخفضة التكلفة وجديدة لمواصلة استكشاف الأحمر. كوكب.

سواء كان ذلك عبر طائرات هليكوبتر معززة أو مركبات هبوط ومركبات مدارية رخيصة الثمن ، فهم يقولون إن الوقت قد حان لكتابة طرق جديدة لجمع المزيد من البيانات من مجموعة متنوعة من الأماكن في هذا العالم البعيد.

تدعم بيثاني إيلمان ، عالمة الكواكب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا ، كيفية استخدام مركبة منخفضة السعر نسبيًا في جولة تالية من التحقيق.

“المريخ ، مثل الأرض ، متنوع. قال إيلمان لموقع ProfoundSpace.org إن المواقع المختلفة تلتقط لقطات بيئية مختلفة. وأضافت أن هناك الكثير من الاستكشافات التي يجب القيام بها ، مستشهدة بإمكانية زيارة المواقع المذهلة والغريبة التي التقطتها المركبات الفضائية من المدار ، مثل نظام وادي فاليس مارينيريس والقبعات القطبية المريخية.

قال إيلمان: “إن نظامًا معقدًا مثل المريخ يتطلب اتساعًا وعمقًا ، وهذا يعني إيجاد طرق جديدة للاستكشاف في مواقع متعددة عن طريق خفض السعر لكل مهمة مركبة فضائية من خلال التكنولوجيا أو النماذج البرمجية الجديدة والتعاون. تخيل نصف دزينة من مستكشفي المريخ المتنقلين ، تديرهم الجامعات في جميع أنحاء البلاد … من شأن ذلك أن ينشط الطلاب بشأن الوظائف في العلوم والهندسة! “

قال إيلمان إنه بعد عقود من استكشاف المريخ ، لا يمكن الإجابة على العديد من الأسئلة المهمة المتبقية إلا من خلال الأحذية على الأرض ، سواء كانت تلك “الأحذية” الروبوتية أو البشرية.

مقاربات “NewSpace”

كانت وكالة ناسا دائمًا وكالة تتجنب المخاطر. هذا أمر مفهوم تمامًا ، حيث يتم إنفاق أموال دافعي الضرائب ، “قال روبرت ليليس ، المدير المساعد لعلوم الكواكب والبيولوجيا الفلكية في مختبر علوم الفضاء في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي.

يشير ليليس إلى برنامج البعثات الصغيرة المبتكرة لاستكشاف الكواكب (SIMPLEx) التابع لوكالة ناسا باعتباره “جهدًا جريئًا” لتسهيل علوم الكواكب من الدرجة الأولى بجزء بسيط من تكلفة مهمة الاكتشاف النموذجية. (يدعم برنامج ديسكفري التابع لوكالة ناسا جهود الاستكشاف الطموحة ولكن منخفضة التكلفة نسبيًا. يبلغ الحد الأقصى الحالي لتكلفة مهمة الاكتشاف حوالي 500 مليون دولار).

قال ليليس إن SIMPLEx تعمل أيضًا كطريق للتحقيق في المفاضلة بين التكلفة والمخاطر.

على سبيل المثال ، فإن مهمة Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE) هي مهمة SIMPLEx ، وهي مهمة تعد بتحقيق ضجة كبيرة جدًا من حيث العلم لكل دولار ، كما قال Lillis ، وهو الباحث الرئيسي في EscaPADE. التكلفة الإجمالية لمهمة المريخ هذه ، والتي من المتوقع أن تصل إلى مدار حول الكوكب الأحمر في عام 2026 ، تقدر بأقل من 80 مليون دولار.

وقال ليليس إن مجسات EscaPADE المزدوجة ستوفر منظورًا فريدًا “مجسمًا” لنظام الغلاف الجوي العلوي شديد التعقيد للمريخ. “ستزودنا مركبتنا الفضائية – الزرقاء والذهبية – بزوجين من العيون ، مما يمكننا ، لأول مرة ، من فهم الاستجابة في الوقت الفعلي لأنماط المريخ لفقدان الغلاف الجوي للرياح الكهرومغناطيسية وعواصف الرياح الشمسية هذا البوفيه المريخ “، قال.

قال ليليس إن اتباع نهج “NewSpace” لتطوير المركبات الفضائية سيسمح لمجموعات من الأقمار الصناعية الصغيرة باستكشاف ومراقبة الغلاف الجوي للمريخ بإخلاص وتغطية غير مسبوقة. “سنتمكن من رؤية جميع أجزاء الكوكب في جميع الأوقات من اليوم ، من السطح إلى الغلاف الجوي العلوي.”

أضاف ليليس أن هذا النوع من “الوعي الظرفي” سيكون حاسمًا لحماية المستكشفين البشريين في المستقبل ، بطريقتين أساسيتين. أولاً ، يسمح التوصيف الأفضل لضغط الهواء القريب من السطح والرياح بدخول وهبوط وهبوط أكثر أمانًا. ثانيًا ، ستتيح مراقبة الطقس إمكانية التنبؤ الدقيق بالطقس من خلال استيعاب البيانات.

قال ليليس: “عندما نتحدث عن التنبؤ بالطقس على سطح المريخ باعتباره مهمًا لسلامة المستكشفين ، فإننا نتحدث عن العواصف الترابية ، الإقليمية أو العالمية”. “العواصف الترابية تقلل من توليد الطاقة الشمسية والرؤية.”

انقطر إلى الكوكب البعيد

تقنية جديدة للهبوط على المريخ بثمن بخس وبأمان هي مفهوم جهاز الهبوط الصغير للطاقة عالي التأثير (SHIELD) ، وهو الآن قيد الدراسة في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) في جنوب كاليفورنيا.

قال لويس جيرش ، المحقق الرئيسي في SHIELD: “إن SHIELD هي في الأساس مركبة هبوط وامتصاص صدمات في آن واحد”.

وأضاف جيرش: “لن تكون قادرة على وضع مركبة فضائية مثل عربة المثابرة على السطح ، لكنها قد تسمح للعلماء بدراسة المزيد من سطح المريخ أثناء الركوب مع مهمات ناسا الأكبر”. “ما زلنا نقيم أنواع الأدوات العلمية المنطقية ، ولكن أجهزة استشعار الطقس والكاميرات ومقاييس الطيف الكتلي كلها على لوحة الرسم.”

هدف SHIELD هو تقليل تكاليف هبوط المريخ بترتيب من حيث الحجم ، مما يجعل مجموعة واسعة من المهام المحتملة قابلة للتنفيذ. على سبيل المثال ، من المحتمل أن تسمح هذه التقنية لوكالة ناسا بإخماد عشرات الروبوتات الفردية على مدى فترة زمنية قصيرة نسبيًا ، مع تنقيط الكوكب البعيد بمركبات الهبوط.

قال جيرش إن نظام SHIELD سيضع المزيد من القيود على الحمولات العلمية مقارنةً بمركبات هبوط المريخ التقليدية. وقال إن الحمولات العلمية يجب أن تكون أكثر إحكاما ووعورة ، ولكن مع الفائدة المتوقعة من الوصول المتكرر إلى سطح المريخ نتيجة لانخفاض تكلفة المهمة.

نقلة نوعية

وأضاف ناثان باربا من مختبر الدفع النفاث ، مهندس الأنظمة في SHIELD: “إن فرصة الوصول المتكرر إلى المريخ بتكلفة منخفضة متوفرة”. تم فتح هذا الباب عندما أكمل Mars Cube One (MarCO) A و B cubesats ، الملقبان بـ EVE و WALL-E ، تحليقًا ناجحًا للمريخ في نوفمبر 2018. رحلة مع مركبة الهبوط إنسايت المريخ التابعة لناسا.

“يمكن تسليم SHIELD كمركبة هبوط واحدة أو العديد في عملية إطلاق واحدة. وقال باربا إن مركبة هبوط منخفضة التكلفة مثل SHIELD يمكن أن تتيح قياسات لأول مرة أو استكشاف مستكشفات مثل معلومات استكشاف الأرض التي تعتبر بالغة الأهمية للمهام الأكبر والأكثر تكلفة.

وتابع باربا أن زيادة الوصول إلى الفضاء أمر مثير ، “لأنه يعني المزيد من الفرص للعلوم في المريخ. إذا كانت فئة جديدة من المهمات بين الكواكب منخفضة التكلفة تؤتي ثمارها ، فإنها ستعزز مجموعة أكثر تنوعًا من التحقيقات وتوفر فرصة للعديد من العلماء والمهندسين الجدد في بداية حياتهم المهنية “.

قال باربا إن مهام المركبات الفضائية الأصغر والأقل تكلفة يمكن أن توفر علمًا من فئة العقد بالتوازي مع حملة إعادة عينات المريخ. يمكن أن يُعزى التحول النموذجي في القدرة والتكلفة إلى العديد من العوامل ، بدءًا من التخفيض الكبير في تكلفة الإطلاق ، الذي تم تمكينه من خلال مشاركة الرحلات ومركبات الإطلاق الصغيرة الناشئة ، إلى تصنيع أدوات علمية قادرة على الدقة العالية و / أو بشكل أساسي قياسات جديدة ، قال.

لحظات قابلة للتعليم

فكرة أخرى لاستكشاف المريخ في المستقبل قد تم تعزيزها بالفعل من خلال الرحلات المتعددة لمروحية إبداع ناسا. لقد أظهر الإبداع ، وهو أحد مظاهر التكنولوجيا ، بوضوح “أشياء رايت” الجوية – ولكن ماذا سيحدث بعد ذلك؟

قالت شانا ويثرو مازر ، قائدة أنظمة مركبات مروحيات علوم المريخ في مركز أبحاث أميس في وادي السيليكون التابع لوكالة ناسا: “لقد تجاوزت الرحلات الإبداعية ما كنا نتخيله”. قالت لـ Space.com: “كل رحلة تعلمنا أكثر فأكثر وتفتح الأبواب أمام مفاهيم المهام المستقبلية”.

إحدى الأفكار التي تتسرب هي مروحية المريخ المتقدمة ، وهي عبارة عن جهاز سداسي المروحية يمكنه نقل حمولات أكبر والسفر لمسافات أكبر من إبداع الطيران الحالي. قال ويثرو مازر إن نهج مروحية علوم المريخ هذا يتشكل بفضل اللحظات القابلة للتعليم التي توفرها بيانات Ingenuity ، والتي يتم تنزيلها وتقييمها بعد كل رحلة.

قال ويثرو ماسر: “هناك القليل من حبس أنفاسك في كل مرة يطير فيها الإبداع”. “نحن نأخذها رحلة واحدة في كل مرة. إنه يتجاوز بكثير حدود ما تم تصميمه واختباره هنا على الأرض “.

الاستكشاف الجوي

قال ويثرو ماسر إن تحديد طائرة عمودية مستقبلية للمريخ هو مجرد وحش خاص بها. قالت: “نحن قادرون على القيام ببعض الأشياء الرائعة حقًا باستخدام الطائرات العمودية ، تقلع من أي مكان وتحوم أيضًا[ing] على الأشياء محل الاهتمام “.

يجري الآن تقييم عملية نشر سداسية المروحية في الجو في المستقبل ، والتي سيتم إطلاقها جزئيًا من خلال عملية الدخول والنزول والهبوط. من المحتمل أن يتم مسح مجموعة متنوعة من ميزات المريخ التي يصعب أو يستحيل استكشافها على المركبات الجوالة – على سبيل المثال ، القمم القطبية والمنحدرات العمودية والبراكين الطينية.

يمكن للمركبة أيضًا أن تنطلق فوق الخطوط المريخية المظلمة المثيرة للاهتمام والمعروفة باسم خط المنحدر المتكرر ، والتي قد تكون علامات على نشاط الماء السائل. يمكن أن تساعد المروحية السداسية أيضًا في رسم ملامح عمودية للغلاف الجوي أو حتى الغوص في فتحات أنبوب الحمم البركانية.

قال ويثرو ماسر: “لقد بدأ المجتمع للتو في تكوين فكرة عما يمكن فعله باستخدام الاستكشاف الجوي”. “تسمح لنا المركبة الدوارة بالتحرك أبعد وأسرع بكثير. يمكن أن تكون منصات المركبات الجديدة حافزًا لجميع أنواع العلوم. أعتقد أننا في وضع جيد لنكون قادرين على الاستفادة من أي فرص قد تأتي في طريقنا “.

حقوق الطبع والنشر 2021 موقع Space.com، شركة المستقبل. كل الحقوق محفوظة. لا يجوز نشر هذه المواد أو بثها أو إعادة كتابتها أو إعادة توزيعها.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *