نگاهی به مریخ‌نورد "استقامت"، یکی از پیشرفته‌ترین سازه‌های دست بشر

مریخ نورد "استقامت" که جدیدترین و پیشرفته‌ترین مریخ نورد ناسا توسط دانشمندان و مهندسان این سازمان فضایی محسوب می‌شود، به منظور انجام ماموریت‌های علمی خود ابزارهای علمی زیادی را همراه خود دارد که همگی از پیشرفته‌ترین ابزارهای ناسا برای کاوش سیاره‌ای هستند.

"استقامت" که به اختصار "پرسی"(Percy) نیز گفته می‌شود، سطح مریخ را کاوش می‌کند و تحقیقات علمی زیادی را انجام خواهد داد.

هدف اصلی مریخ نورد "استقامت" که پیشتر "مارس ۲۰۲۰ " نامیده می‌شد و توسط موشک "اطلس۵" به مریخ فرستاده شد، بررسی حیات میکروسکوپی در مریخ است.

"استقامت" پس از گذراندن "۷ دقیقه وحشت" با سرعت ۱۲ هزار مایل در ساعت(۱۹۳۱۲ کیلومتر) از اتمسفر مریخ گذشت و بر روی سیاره سرخ فرود آمد. این عملیات، از آن‌جا که منطقه‌ی فرود در دهانه "جیزرو" با سنگ‌های ناهموار و موانع پر شده بود و هزاران کد نیاز بود تا این مریخ‌نورد بتواند بدون دخالت انسان این ماموریت پیچیده را به اتمام برساند، عملیات سختی بود.

مونتاژ نهایی و آزمایش مریخ‌نورد "استقامت" ناسا در مرکز فضایی کندی در فلوریدا انجام شد و در آخرین مراحل، چرخ‌های آن و چتر نجات آن نصب شدند.

دلیل طراحی نزدیک این مریخ نورد به "مریخ نورد کنجکاوی" کاهش خطر شکست ماموریت و صرفه‌جویی در بودجه و زمان توسعه آن بود.

ناسا در اسفند ماه سال گذشته خبر از ساخت و آزمایش یک برادر دوقلو برای مریخ نورد "استقامت" به نام "خوش‌بینی"(Optimism) داد تا با انجام آزمایش‌های مختلف روی آن در زمین، به عملکرد بهینه "استقامت" در مریخ کمک کند.

شش چرخ "استقامت" با عرض و قطر ۵۲٫۵ سانتیمتر، از جنس آلومینیوم، ضخیم‌تر و بادوام‌تر از چرخ‌های مریخ نورد "کنجکاوی" هستند.

بخش نهایی سیستم مریخ‌نورد "استقامت" از هفت موتور تشکیل شده که قسمت‌های گوناگونی از جمله یک بازوی رباتیک را شامل می‌شوند. کار این بازوی رباتیک، جمع‌آوری نمونه‌های مورد نظر از سطح مریخ و گذاشتن آنها در یک قوطی است تا برای انتقال به زمین آماده شوند.

مجموعه‌ای از تجهیزات علمی مانند رادار زمین‌نفوذ، طیف‌سنج برای بررسی ترکیبات خاک، چندین دوربین برای ثبت تصاویر پانوراما و کلوزآپ از سطح مریخ و ابزاری برای تولید اکسیژن از دی‌اکسید کربن همراه "استقامت" است. همه این تجهیزات به این دلیل طراحی شده‌اند که اکتشافات آینده هم توسط ربات و هم توسط انسان، ساده‌تر و کارآمدتر صورت بگیرد.

این ماموریت، دو هدف دارد. نخستین هدف، بررسی‌های علمی برای درک محیط مریخ در گذشته و حال و همچنین قابل سکونت بودن آن است. دلیل دوم نیز جمع‌آوری نمونه‌هایی از خاک مریخ برای آوردن به زمین است. ماموریت دیگری که برای سال ۲۰۲۶ برنامه‌ریزی شده است، قرار است لوله‌های آزمایشی جمع‌آوری شده توسط مریخ‌نورد "استقامت" را به زمین بازگرداند تا مورد بررسی جامع‌تر قرار بگیرند.

مریخ نورد استقامت پیشرفته‌ترین وسیله‌ای است که آژانس فضایی تاکنون ساخته و چشمان آن نیز از این قاعده مستثنی نیستند.

مجموعا ۲۳ دوربین در "استقامت" وجود دارد که پنج دوربین بیشتر از مریخ نورد "کنجکاوی" است و نوید تصاویر رنگی و سه بعدی بیشتری را از مریخ می‌دهد. دوربین موسوم به  "Mastcam-Z" این مریخ نورد، قابلیت تصویربرداری استریوسکوپی به همراه زوم را نیز دارد که منجر به زاویه دید بازتر دوربین‌ها می‌شود. این مریخ نورد دارای ۹ دوربین مهندسی، ۷ دوربین علمی و ۷ دوربین ورودی و فرود است.

نام این دوربین‌ها عبارتند از: دوربین(Navcams) "ناوکمز" ، دوربین"هزکمز"(Hazcams) ، دوربین "سوپرکم"(SuperCam) و دوربین "مست کم زد"(Mastcam-z) که همگی آنها مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. دوربین‌های "ناوکمز" برای ثبت تصاویر پانوراما، دوربین‌های "هزکمز" برای ثبت تصاویر از مکان‌هایی که رفتن به درون آنها مشکل است، دوربین "سوپرکم" برای مطالعه سنگ‌های مریخی با تأکید بر جستجوی نشانه‌های حیات در گذشته یا حال مورد استفاده قرار می‌گیرد و دوربین "مست‌کم زد" نیز تصاویر چند وجهی را ثبت خواهد کرد.

ناسا در یک وبلاگ نوشت: مریخ نورد "استقامت" که مجهز به "ابزارهای علوم بینایی"(visionary science instruments)، پس از نصب چندین دوربین تحت "آزمایش چشم" قرار گرفت. این مریخ نورد شامل یک دسته از دوربین‌ها با قابلیت‌های تصویربرداری بالا است که هر کدام از آنها قابلیت‌های متفاوت و خوبی دارند. این قابلیت‌ها به این مریخ نورد اجازه می‌دهد تا به راحتی در سیاره سرخ کاوش کند و به طور تخصصی هر آنچه در آنجا رخ می‌دهد را مورد بررسی و مطالعه قرار دهد.

اما با وجود اینکه تاکنون هشت ماموریت روانه مریخ شده‌اند هنوز هیچ صدایی به طور مستقیم از این سیاره به زمین مخابره نشده است و این موضوع به زودی با ارسال مریخ نورد "استقامت" به سیاره سرخ تغییر خواهد کرد.

اولین تلاش برای ضبط صدا در مریخ، اجرای تعبیه یک میکروفن در "فرودگر مارس پولار" متعلق به ناسا بود، اما متأسفانه این فضاپیما پس از پرتاب در سال ۱۹۹۶ سقوط کرد. 

سپس در سال ۲۰۰۴ "انجمن سیاره‌ای" شانس خود را با مأموریت مریخی فرانسه به نام "نتلندر"(Netlander) آزمود، اما این ماموریت هم لغو شد. 

چند سال بعد، فضاپیمای "مارس فونیکس" به معنای "ققنوس مریخ" متعلق به ناسا به میکروفن مجهز شد، اما ناسا به دلیل مشکلات فنی مجبور شد آن را قبل از پرتاب خاموش کند.

اکنون این طلسم با مریخ نورد "استقامت"(Perseverance) در حال شکستن است و جدیدترین ماموریت مریخی ناسا نه تنها یک، بلکه مجهز به دو میکروفن برای ضبط صدای سیاره سرخ است.

میکروفن اول بخشی از سیستم "EDL"(ورود، کاهش ارتفاع و فرود) است که فرود امن "استقامت" را بر سطح مریخ تضمین می‌کند. صدای فرود این مریخ نورد با تصاویر دوربین‌های آن جفت شد تا نخستین تجربه یک تصویر همراه با صدا را از فرود یک ماموریت بر سطح مریخ داشته باشیم.

میکروفن دوم نیز یک نسخه بهبود یافته از ابزار اندازه گیری لیزری "SuperCam" تعبیه شده روی مریخ نورد "کنجکاوی"(Curiosity) است. 

"استقامت" از سیستم "ChemCam" دقیقاً مانند نسخه قدیمی خود بر روی سطح سیاره سرخ استفاده خواهد کرد. "ChemCam" از شلیک لیزر مادون قرمز برای گرم کردن و تبخیر سنگ‌ها و خاک مریخ استفاده می‌کند. همین‌طور که لیزر کار خود را انجام می‌دهد، یک دوربین، ترکیب شیمیایی مواد تبخیر شده را تجزیه و تحلیل کرده و به دنبال ترکیبات آلی می‌گردد. 

اما صدایی که از این سنگ‌های در حال متلاشی شدن در می‌آید، می‌تواند به دانشمندان سرنخ‌هایی راجع به ترکیب آنها بدهد. 

این میکروفن خارجی همچنین صدای محیط را در حالی که این مریخ نورد در حال گشت و گذار در مریخ است، ضبط می‌کند و این یک مزیت دیگر برای تیم به همراه دارد. 

"گِرِگ دلوری" مسئول این میکروفن‌ها می‌گوید: شنیدن صدای چرخش دکل، چرخیدن چرخ‌ها یا شنیدن صدای سایر ابزارها می‌تواند یک ابزار مهم تشخیصی مهندسی باشد. ما هنوز نمی‌دانیم که دقیقا چه چیزهایی خواهیم شنید. آیا طوفان‌های سطح مریخ صدایی شبیه به رعد و برق‌های زمین دارند؟ آیا باد در مریخ نیز مانند زمین زوزه می‌کشد؟ باید منتظر ماند و شنید.

این مریخ‌نورد بامداد روز جمعه گذشته با کمک دو فناوری جدید به هدف اول خود یعنی فرود موفق بر سطح مریخ رسید، فناوری‌ فرودی که مریخ نورد "کنجکاوی" در اختیار نداشت. یکی از آنها با نام "range trigger" به این مریخ‌نورد اجازه داد تا چترش را درست در زمان مناسب باز کند و دیگری به نام "terrain-relative navigation" به آن اجازه داد تا دهانه‌ی "جیزرو" را بررسی کند و در برابر خطرات احتمالی هنگام فرود آماده باشد.

اما این مریخ نورد دارای یک ابزار بدیع و جدید دیگری نیز هست که برای اولین بار در تاریخ مورد آزمایش قرار می‌گیرد؛ بالگردی موسوم به "نبوغ"(Ingenuity) که برای اولین بار در تاریخ بشر در آسمان یک جرم آسمانی غیر از سیاره زمین به پرواز درخواهد آمد.

بالگرد "نبوغ" در شکل یک مأموریت، یک پرواز آزمایشی برای آزمودن قابلیت پرواز در هوای جایی جز زمین و ایجاد سرمشق برای مأموریت‌های آینده است و جز این قرار نیست کار خاصی انجام دهد. وزن تقریبی آن ۱.۸ کیلوگرم است و پرواز موفقیت آمیز این بالگرد کوچک، درهای منافع علمی و تجاری جدیدی را در مریخ باز می‌کند.

"هاوارد گریپ" رئیس پروژه "نبوغ" از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا(JPL) در بیانیه‌ای در وب‌سایت ناسا گفت: برادران "رایت" نشان دادند که پرواز در جو زمین با استفاده از یک هواپیمای آزمایشی امکان پذیر است. [حالا] ما با "نبوغ" در تلاشیم که همین کار را در مریخ انجام دهیم.

بال‌های "نبوغ" با سرعت ۲۴۰۰ دور در دقیقه می‌چرخند تا پرواز در جو نازک مریخ را امکان‌پذیر کنند.

در حالی که مریخ نورد "استقامت" مملو از ابزار علمی است، بالگرد "نبوغ" به عنوان یک آزمایش جداگانه و خودمختار طراحی شده است.

"نبوغ" برای پرواز در جو بسیار نازک مریخ که ۹۹ درصد نازک‌تر از جو زمین است، بسیار سبک وزن طراحی شده است و با فاصله تنها حدود ۵۰ سانتی‌متری از سطح مریخ پرواز خواهد کرد.

این بالگرد کوچک دارای چهار تیغه بزرگ ساخته شده از فیبر کربن است که ۱.۲ متر طول دارند. هنگامی که تلاش برای پرواز آغاز شود، بال‌ها در جهت مخالف هم تقریباً با سرعت ۲۴۰۰ دور در دقیقه می‌چرخند که بسیار سریع‌تر از سرعت چرخش بال بالگردهای زمینی است.

هوا در منطقه دهانه "جیزرو"؛ جایی که استقامت در آن فرود آمده، سرد است و دمایی حدود منفی ۹۰ درجه سانتی‌گراد دارد. به همین دلیل، مقدار زیادی از قدرت "نبوغ" مستقیماً به وسایل گرمایشی منتقل می‌شود تا تجهیزات را از توقف بر اثر سرمای فوق‌العاده حفظ کند.

از آنجا که مریخ برای مخابره رادیویی بی‌نقص بسیار دور است، کنترل کننده‌های پرواز "نبوغ" در ناسا نمی‌توانند آن را در حالی که در مریخ در حالت پرواز است، کنترل کنند. این بدان معناست که دستورات مربوط به دستورالعمل‌های پروازی از قبل به آن ارسال می‌شود و تیم عملیات باید پس از فرود "استقامت" یک بار دیگر "هفت دقیقه وحشت" را تا دریافت گزارش از پرواز "نبوغ" تجربه کند.

"مت والاس" مدیر پروژه ماموریت "مارس ۲۰۲۰" گفت: این یک فناوری است که واقعاً یک روش اکتشافی جدید را برای ما ایجاد می‌کند، دقیقاً مانند کاری که ۲۰ سال پیش مریخ نورد "سوجورنر" کرد که برای اولین بار در مریخ حرکت کرد.

مریخ نورد "سوجورنر"(Sojourner) یک مریخ نورد رباتیک بود که در تاریخ ۴ ژوئیه ۱۹۹۷ در منطقه "Ares Vallis" مریخ فرود آمد. این مریخ نورد اولین وسیله نقلیه چرخ‌دار بود که سیاره دیگری را پیمود و بخشی از مأموریت "رهیاب مریخ" بود. این مریخ نورد مجهز به دوربین عقب و جلو و سخت افزار ویژه برای انجام چندین آزمایش علمی بود، برای مأموریتی به مدت ۷ روز مریخی با احتمال گسترش تا ۳۰ روز مریخی طراحی شده بود که در نهایت برای ۸۳ روز مریخی فعال بود. "سوجورنر" مسافت کمی بیش از ۱۰۰ متر را طی ماموریت خود طی کرد. 

نبوغ همچنین دوربین خاص خود را دارد. با توجه به قابلیت پیگیری لحظه‌ای این ماموریت توسط ناسا، کسانی که از زمین به صورت زنده آن را تماشا می‌کنند، علاوه بر مشاهده پرواز "نبوغ" از دید مریخ نورد "استقامت"، می‌توانند عکس‌های هوایی منتشر شده از بالگرد را نیز مشاهده کنند.

قبل از اینکه "نبوغ" در آسمان مریخ پرواز کند، باید چندین آزمایش را پشت سر بگذارد که برخی از آنها از جمله سالم ماندن در هنگام پرتاب موشک و سپس جدا شدن از مریخ نورد در سطح مریخ با موفقیت انجام شده است.

این بالگرد کوچک از صفحات خورشیدی برای شارژ باتری لیتیوم-یون خود و برای پرواز ۹۰ ثانیه‌ای خود استفاده خواهد کرد. تیم ناسا پس از شارژ کامل این باتری، پرواز آزمایشی "نبوغ" را آغاز خواهد کرد، اما عجله‌ای برای آن وجود ندارد.

"جیا-روی کوک" ناظر رویدادها و پروژه‌های خبری در ناسا گفت: ما در حال حاضر تاریخ‌های مشخصی نداریم، زیرا تیم‌های عملیات "استقامت" و "نبوغ" برای بررسی ربات‌های خود به زمان نیاز دارند و ما نمی‌توانیم کاملاً پیش‌بینی کنیم که این کار چه مدت طول خواهد کشید.

پرواز "نبوغ" در آسمان مریخ می‌تواند به بررسی منابع احتمالی، مأموریت‌های علمی آینده و تعیین مکان‌های بکر برای اسکان نهایی در مریخ، زمینه را برای پرواز دیگر هوانوردها در جهان‌های دیگر فراهم کند.