براعة، التجربة التكنولوجية لوكالة ناسا ، تستعد لمحاولة أول رحلة مأهولة إلى الكوكب الأحمر. عندما تكون العربة الجوالة ناسا المثابرة ستهبط على سطح المريخ في 18 فبراير 2021 ، وستقل راكبًا صغيرًا ولكنه قوي: مروحية المريخ البراعة.
ظهرت المروحية ، التي تزن على الأرض حوالي 1,8 كجم ولها جسم بحجم صندوق المناديل ، قبل ست سنوات على أنها احتمال غير مرجح. عرف المهندسون في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا في جنوب كاليفورنيا أنه من الممكن نظريًا الطيران في الغلاف الجوي الرقيق للمريخ ، لكن لم يكن أحد متأكدًا مما إذا كان بإمكانهم بناء مركبة قوية بما يكفي للطيران والتواصل والبقاء بشكل مستقل مع قيود شديدة على كتلتها. ثم كان على الفريق أن يثبت خلال الاختبارات على الأرض أنه يمكنه الطيران في ظروف المريخ. حاليًا ، يستعد الفريق لاختبار الجهاز في الظروف الحقيقية للمريخ. شهدت الإبداع اهتزازات قوية عند الإطلاق في 30 يوليو 2020 ، حيث غطت في الغلاف الجوي للمريخ على متن المركبة المثابرة.
الإبداع هو تجربة طيران
مروحية Mars Ingenuity هي ما يسمى بعرض التكنولوجيا - مشروع ضيق التركيز والغرض منه اختبار إمكانيات جديدة لأول مرة. تضمنت العروض السابقة للتكنولوجيا الرائدة أول مركبة فضائية على المريخ ، سوجورنر ، ومارس كيوب وان (ماركو) CubeSats التي حلقت فوق المريخ.
لا تحمل المروحية أدوات علمية وليست جزءًا من مهمة المثابرة العلمية. هدف الإبداع هو هدف هندسي: إظهار تحليق مركبة دوارة في الغلاف الجوي الرقيق للغاية للمريخ ، الذي تبلغ كثافته حوالي 1٪ فقط من كثافة غلافنا الجوي على الأرض. سيجري فريق الإبداع ما يصل إلى خمس رحلات تجريبية خلال نافذة العرض التوضيحية التي تبلغ 30 يومًا على كوكب المريخ (31 يومًا من الأرض).
لن يكون المريخ لطيفًا جدًا مع الإبداع
نظرًا لأن الغلاف الجوي للمريخ رقيق جدًا ، فقد تم تصميم الإبداع ليكون خفيفًا ، مع شفرات دوارة أكبر بكثير وتدور بشكل أسرع بكثير من تلك التي ستكون مطلوبة لطائرة هليكوبتر ذات كتلة إبداعية على الأرض.
على الكوكب الأحمر ، تكون درجة الحرارة ليلا أقل من 90 درجة مئوية في فوهة جيزيرو ، مكان هبوط المركبة والمروحية. ستدفع درجات الحرارة هذه حدود التصميم الأصلي للأجزاء النهائية المستخدمة في الإبداع. تُظهر الاختبارات على الأرض في درجات الحرارة المتوقعة أن أجزاء Ingenuity يجب أن تعمل على النحو المنشود ، لكن الفريق يتطلع إلى اختبارات حقيقية على المريخ.
قال تيم كانهام ، مدير عمليات Ingenuity في مختبر الدفع النفاث: "من أول الأشياء التي سيتعين على شركة Ingenuity القيام بها عندما تصل إلى المريخ هي البقاء على قيد الحياة ليلتها الأولى".
البراعة تعتمد على المثابرة
يجلس الإبداع على الجانب أسفل بطن العربة الجوالة المثابرة ، مع غطاء لحمايتها من الحطام المتطاير أثناء الهبوط. تم وضع كل من المركبة والمروحية بأمان داخل كبسولة المركبة الفضائية خلال رحلتها التي تبلغ 471 مليون كيلومتر إلى المريخ. يقوم نظام الطاقة الخاص بالمركبة الفضائية مارس 2020 بإعادة شحن بطاريات Ingenuity بشكل دوري في طريقها إلى هناك.
للوصول إلى سطح المريخ ، سيترك الإبداع والمثابرة معًا عند الهبوط. يشتمل نظام دخول المركبة وهبوطها وهبوطها على مظلة أسرع من الصوت ، و "أدمغة" جديدة لتجنب المخاطر الذاتية ، ومكونات لرافعة قابلة للمناورة من شأنها أن تخفض العربة الجوالة إلى السطح. فقط حوالي 50٪ من محاولات أي وكالة فضاء للهبوط على المريخ كانت ناجحة.
بمجرد العثور على موقع مناسب للطائرة الهليكوبتر ، سيقوم نظام تسليم مروحية المريخ بإسقاط منصة الهبوط ، وإعادة المروحية إلى موضع هبوط ، وخفض الإبداع برفق إلى السطح. خلال حملة التكليف بأكملها واختبارات طيران المروحية ، ستحافظ المركبة الجوالة على الاتصال بالأرض.
البراعة ذكية جدًا بالنسبة لإنسان آلي صغير
تعتبر التأخيرات جزءًا لا يتجزأ من الاتصال بالمركبة الفضائية على مسافات بين الكواكب ، مما يعني أن أجهزة التحكم في الطيران المبتكرة في JPL لن تكون قادرة على التحكم في المروحية باستخدام عصا التحكم. في الواقع ، لن يتمكنوا من عرض البيانات الهندسية أو صور الرحلة أثناء تقدمها.
بهذه الطريقة ، ستتخذ Ingenuity قراراتها الخاصة بناءً على المعايير التي وضعها مهندسوها على الأرض. على سبيل المثال ، تمتلك المروحية نوعًا من منظم الحرارة القابل للبرمجة والذي سيبقيها دافئة على سطح المريخ. أثناء الرحلة ، ستقوم شركة Ingenuity بتحليل بيانات المستشعر وصور التضاريس للتأكد من بقائها على مسار الرحلة الذي حدده مهندسو المشروع.
يتجه فريق الإبداع نحو النجاح خطوة بخطوة
نظرًا لطبيعة Ingenuity التجريبية ، فإن الفريق لديه قائمة طويلة من المعالم التي يجب أن تلتقي بها المروحية قبل أن تتمكن من الإقلاع والهبوط في ربيع عام 2021. حددها الفريق على النحو التالي:
- ابقَ على قيد الحياة في رحلة بحرية إلى المريخ وقم بهبوط ناجح
- سطح آمن من تحت المثابرة
- تدفئة ذاتية في ليالي المريخ شديدة البرودة
- شحن مستقل من الألواح الشمسية على الدوارات
- التواصل الناجح مع المروحية والعودة عبر نظام فرعي يعرف باسم محطة قاعدة مروحيات المريخ
إذا نجحت اختبارات الطيران التجريبية الأولى على كوكب آخر ، فسيقوم فريق الإبداع بعدة رحلات تجريبية أخرى.
سيؤدي العمل الناجح لشركة Ingenuity إلى تغيير مستقبل استكشاف المريخ
تم تصميم الإبداع لإظهار التقنيات والعمليات الفريدة المطلوبة للطيران في الغلاف الجوي للمريخ. إذا نجحت هذه التقنيات وتجربة قيادة طائرة هليكوبتر على كوكب آخر ، فقد تؤدي إلى إنشاء طائرات روبوتية متقدمة أخرى يمكن أن تصبح جزءًا من مهام روبوتية وبشرية مستقبلية إلى المريخ.
تشمل الاستخدامات المحتملة لطائرة هليكوبتر مستقبلية على سطح المريخ توفير وجهة نظر فريدة لا توفرها المركبات المدارية والمركبات الجوالة ومركبات الإنزال الحالية على الأرض ؛ التصوير عالي الدقة والذكاء للروبوتات أو البشر ؛ والوصول إلى التضاريس الصعبة للمركبات الصالحة لجميع التضاريس. يمكن لطائرة هليكوبتر المستقبل أن تساعد في نقل الحمولات الخفيفة ولكن الحيوية من مكان إلى آخر.
اقرأ أيضا:
- يمكن لعربة DuAxle الجوالة الجديدة أن تذهب إلى حيث لم يحلم بها الآخرون أبدًا
- تحتفل مركبة Curiosity Rover التابعة لناسا بـ 3000 يوم على سطح المريخ