شرح: ما الذي يجعل هبوط مركبة الفضاء المثابرة التابعة لناسا على المريخ أمرًا صعبًا؟

عادةً ما تستغرق الرحلة إلى المريخ ، التي تبعد حوالي 300 مليون ميل ، حوالي سبعة إلى ثمانية أشهر. تم إطلاق المثابرة في 30 يوليو 2020 خلال النافذة عندما كان المريخ والأرض أقرب إلى بعضهما البعض.

تستخدم مركبة المثابرة مثقابها لجمع عينة صخرية على المريخ في هذه النشرة الإيضاحية المفاهيمية الفنية غير المؤرخة. (ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / منشور عبر رويترز)

يوم الخميس ، من المتوقع أن تهبط مركبة المثابرة التابعة لوكالة ناسا في حفرة Jezero على الكوكب الأحمر ، وبعد ذلك ستستأنف العمل للبحث عن علامات الحياة الماضية.

الهبوط هو أقصر مراحل المهمة ولكنه أحد أهم مراحل المهمة وصعوبة أيضًا. تقول وكالة ناسا أنه نظرًا لصعوبة ذلك ، فإن 40 بالمائة فقط من المهام التي أرسلتها وكالات الفضاء في جميع أنحاء العالم إلى المريخ كانت ناجحة بسبب مئات الأشياء يجب أن تذهب بشكل صحيح لتساقط الأظافر.

لإعطاء بعض السياق لصعوبة إطلاق بعثات مثل هذه ، هناك مثال على بحث عالمة الرياضيات كاثرين جونسون. في فيلم 2016 شخصيات مخفية لعب تاراجي بي هينسون دور جونسون الذي عمل على اكتشاف حسابات دقيقة تحدد مسار الكبسولة التي ستطلق جون جلين إلى الفضاء في عام 1962.

بعثات أخرى إلى المريخ

مهمة أخرى لكوكب المريخ ، وهي بعثة الأمل الإماراتية - أول مهمة عربية من نوعها - دخلت مدار المريخ الأسبوع الماضي . ومع ذلك ، فهذه مهمة مدارية ولا تنطوي على الهبوط على سطح الكوكب. بصرف النظر عن الإمارات العربية المتحدة ، أطلقت الصين أيضًا مهمة المريخ خلال نافذة يوليو وأغسطس.

في ضوء مثل هذه المهمات الفضائية الطموحة ، أعرب بعض علماء الأحياء الفلكية عن مخاوفهم بشأن 'التلوث بين الكواكب' المحتمل. وهذا يعني نقل الميكروبات الموجودة على الأرض إلى الأجرام السماوية الأخرى وإعادة الميكروبات خارج الأرض إلى الأرض. تضع لجنة أبحاث الفضاء (كوسبار) 'سياسة حماية كوكبية' تهدف إلى الحد من عدد الميكروبات المرسلة إلى الكواكب الأخرى ، فضلاً عن ضمان ألا تسبب الحياة الفضائية فوضى على الأرض.

كيف تصل مركبة فضائية إلى المريخ؟

عادةً ما تستغرق الرحلة إلى المريخ ، التي تبعد حوالي 300 مليون ميل ، حوالي سبعة إلى ثمانية أشهر. تم إطلاق المثابرة في 30 يوليو 2020 خلال النافذة عندما كان المريخ والأرض أقرب إلى بعضهما البعض. هذه النافذة مهمة لأن الكوكبين يدوران حول الشمس بسرعات مختلفة وكل عامين ، يكون الكواكب في وضع يكون فيهما الأقرب لبعضهما البعض. تتطلع وكالات الفضاء إلى إطلاق مركبتهم الفضائية خلال هذه النافذة لأن المسافة الأقرب تعني استخدام وقود صاروخي أقل.

بحسب أ التحليل الذي أجرته جامعة بوردو ، تقدر تكلفة وقود الدفع الصاروخي الصلب بـ 5 دولارات للكيلوغرام. ومع ذلك ، فإن العربة الجوالة بحجم السيارة تستخدم نظامًا يعمل بالطاقة النووية. في غضون ما يقرب من 30 عامًا ، ستصبح أول روفر تستخدم البلوتونيوم المنتج محليًا الذي تم إنشاؤه بواسطة المختبرات الوطنية في الولايات المتحدة. سيتم تشغيل العربة الجوالة بواسطة مولد يقوم بتحويل الحرارة الناتجة عن التحلل الطبيعي للبلوتونيوم 238 إلى كهرباء ، مما سيبقي العربة الجوالة وأدواتها تعمل بمجرد هبوطها على سطح المريخ.

ما هي تكلفة مهمة المثابرة؟

تشير التقديرات إلى أن وكالة ناسا تنفق 2.7 مليار دولار على المهمة ، والتي تشمل تطوير المركبات الفضائية وعمليات الإطلاق وتكاليف صيانة العمليات بمجرد هبوطها على سطح المريخ.

وفق جمعية الكواكب أدى استخدام البلوتونيوم 238 كوقود إلى زيادة تكلفة المهمة نظرًا لأن المواد النووية مرتبطة بقواعد البيئة والسلامة المرتفعة. تقول الجمعية إن التكلفة الإجمالية للمهمة تعادل المبلغ الذي تجنيه Google في ستة أيام ، أو مبلغ الأموال التي ينفقها الأمريكيون على حيواناتهم الأليفة كل 10 أيام أو ما يعادل 33 ​​ساعة من إدارة وزارة الدفاع الأمريكية.

نضم الان :شرح اكسبرس قناة برقية

لماذا يصعب الهبوط على المريخ؟

الدخول والنزول والهبوط (EDL) هي أكثر مراحل مهمة مارس 2020 كثافة. لكي تهبط مركبة المثابرة على المريخ بنجاح ، هناك عدد من الأشياء التي يجب أن تسير في الاتجاه الصحيح. تبدأ مرحلة EDL عندما تصل المركبة الجوالة إلى قمة الغلاف الجوي للمريخ بسرعة 20 ألف كيلومتر في الساعة. يتمثل التحدي هنا بالنسبة للمركبة الجوالة في تقليل سرعتها من حوالي 20000 كيلومتر في الساعة إلى الصفر وفي نفس الوقت تهبط على سطح ضيق في فوهة البركان.

تقول ناسا إن مرحلة EDL ستنتهي في غضون سبع دقائق عندما تكون العربة الجوالة ثابتة على سطح الكوكب. بعد ذلك ، يجب استخدام المكابح بحذر شديد ، وبطريقة إبداعية وصعبة.

قبل دخول الغلاف الجوي بعشر دقائق ، ستُلقي المركبة الجوالة مرحلتها البحرية ، والتي تتكون من الألواح الشمسية وأجهزة الراديو وخزانات الوقود التي يتم استخدامها أثناء الرحلة. فقط الهوائي الواقي ، الذي يتكون من العربة الجوالة ومرحلة الهبوط ، سوف يقوم بالرحلة إلى سطح الكوكب. الآن ، كمركبة فضائية يدخل سطح المريخ ، سيتم إبطائها عن طريق السحب ، وهو عندما يعمل احتكاك الغلاف الجوي للكوكب على سطح مركبة فضائية ، وبالتالي يبطئها ويخفض ارتفاعها المداري.

بينما يؤدي السحب إلى إبطاء المركبة الفضائية ، فإنه يسخنها أيضًا وتحدث ذروة التسخين بعد حوالي 80 ثانية من دخول المسبار إلى الغلاف الجوي. لكن هذا لا يؤثر على العربة الجوالة ، الموجودة داخل الهوائي في درجة حرارة الغرفة.

أثناء هبوطها عبر الغلاف الجوي ، ستحتاج المركبة الفضائية إلى إطلاق محركات دفع صغيرة للبقاء في مسارها ، حيث يمكن دفعها بعيدًا عن مسارها بسبب جيوب الهواء الصغيرة ذات الكثافة المتفاوتة. بعد ذلك ، سيؤدي الدرع الحراري إلى إبطاء المركبة الفضائية إلى حوالي 1600 كيلومتر في الساعة ، وعند هذه النقطة (حوالي 240 ثانية بعد الدخول) سيتم نشر المظلة الأسرع من الصوت.

بعد عشرين ثانية من نشر المظلة ، ينفصل الدرع الحراري ويتعرض المسبار للغلاف الجوي للكوكب لأول مرة. في هذه المرحلة ، تعمل المظلة على زيادة إبطاء السيارة. ولكن لأن الغلاف الجوي للمريخ رقيق ، فإن المركبة لا تزال تتحرك باتجاه السطح بسرعة 320 كم في الساعة. لذلك ، من أجل الهبوط الآمن ، تحتاج المركبة الجوالة إلى التخلي عن المظلة والقيام ببقية الرحلة باستخدام الصواريخ ، وهي جزء من مرحلة الهبوط ، والتي سيتم إطلاق محركاتها عندما تكون المركبة الجوالة على ارتفاع حوالي 2100 متر فوق السطح.

تبلغ سرعة الهبوط النهائي للمركبة الجوالة حوالي 2.7 كيلومتر في الساعة ، وهي أبطأ مما يمكن للإنسان العادي أن يغطيه سيرًا على الأقدام في ساعة - حوالي 5 كيلومترات. في هذه المرحلة ، مع بقاء حوالي 12 ثانية على الهبوط على السطح على ارتفاع حوالي 66 قدمًا فوق السطح ، يتم إنزال العربة الجوالة على مجموعة من الكابلات. عندما تستشعر العربة الجوالة أن عجلاتها قد لامست الأرض ، فإنها تقطع الكابلات ، مما يؤدي بعد ذلك إلى هبوطها المستقل غير المنضبط على السطح ، في مكان ما بعيدًا عن العربة الجوالة.

صاروخ أطلس V من United Launch Alliance يحمل مركبة Mars 2020 Perseverance Rover التابعة لوكالة ناسا تقلع من محطة كيب كانافيرال الجوية في كيب كانافيرال ، فلوريدا ، الولايات المتحدة ، 30 يوليو ، 2020. (NASA / Joel Kowsky / Handout via Reuters)

ما الذي ستفعله مركبة المثابرة على المريخ؟

ستقضي المثابرة سنة واحدة على كوكب المريخ (سنتان على الأرض) على الكوكب ستستكشف خلالها منطقة موقع الهبوط. كانت فوهة جيزيرو التي ستهبط فيها ذات يوم موقعًا لدلتا نهر قديم (يعرف العلماء ذلك بسبب الأدلة التي تم جمعها خلال المهمات السابقة للهبوط والمدار والتي تشير إلى ظروف رطبة على الكوكب منذ مليارات السنين).

إذا كان المريخ يؤوي ذات مرة جوًا أكثر دفئًا يسمح بتدفق الماء في ماضيه القديم (3.5-3.8 مليار سنة) ، وإذا كانت توجد عليه حياة ميكروبية ، فمن المحتمل أنه موجود في مناطق خاصة حتى اليوم.

تحمل العربة الجوالة معها سبعة أدوات ، من بينها نظام كاميرا متقدم مع إمكانية التكبير ، وكاميرا SuperCam ، وهي أداة ستوفر التصوير وتحليل التركيب الكيميائي ومقياس طيف. ومع ذلك ، فإن أحد أكثر الأدوات إثارة للاهتمام على متن المركبة هو MOXIE ، والذي ينتج الأكسجين من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للمريخ. إذا نجحت هذه الأداة ، فيمكن لرواد الفضاء المستقبليين (حتى الآن ، لم يبق أي إنسان على سطح المريخ) استخدامها لحرق وقود الصواريخ للعودة إلى الأرض.

ستحمل المركبة الجوالة أيضًا Ingenuity ، أول طائرة هليكوبتر تطير على سطح المريخ. سيساعد هذا في جمع عينات من السطح من المواقع التي لا يمكن للمركبة الوصول إليها. بشكل عام ، تم تصميم العربة الجوالة لدراسة علامات الحياة القديمة ، وجمع العينات التي قد يتم إرسالها إلى الأرض خلال المهمات المستقبلية واختبار التكنولوجيا الجديدة التي قد تفيد البعثات الروبوتية والبشرية المستقبلية إلى الكوكب.

شارك الموضوع مع أصدقائك: