استعداد، آزمایش فناوری ناسا، در حال آماده شدن برای انجام اولین پرواز سرنشین دار به سیاره سرخ است. وقتی مریخ نورد ناسا پشتکار در 18 فوریه 2021 روی مریخ فرود خواهد آمد، مسافری کوچک اما قدرتمند را حمل خواهد کرد: هلیکوپتر مریخی Ingenuity.
این هلیکوپتر که روی زمین حدود 1,8 کیلوگرم وزن دارد و بدنه آن به اندازه یک جعبه دستمال کاغذی است، شش سال پیش به عنوان یک چشم انداز بعید ظاهر شد. مهندسان آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در کالیفرنیای جنوبی می دانستند که پرواز در جو نازک مریخ از نظر تئوری امکان پذیر است، اما هیچ کس مطمئن نبود که آیا می توانند وسیله نقلیه ای بسازند که به اندازه کافی قدرتمند باشد که بتواند به طور مستقل پرواز کند، ارتباط برقرار کند و با محدودیت های شدید در جرم آن زنده بماند. سپس تیم مجبور شد طی آزمایشات روی زمین ثابت کند که می تواند در شرایط مریخ پرواز کند. در حال حاضر، تیم در حال آماده شدن برای آزمایش این دستگاه در شرایط واقعی مریخ است. Ingenuity ارتعاشات پرتاب قوی را در 30 ژوئیه 2020 تجربه کرد و در سفینه Perseverance در جو مریخ فرو رفت.
نبوغ یک آزمایش پرواز است
هلیکوپتر Mars Ingenuity یک به اصطلاح نمایش فناوری است - یک پروژه با تمرکز محدود که هدف آن آزمایش احتمالات جدید برای اولین بار است. تظاهرات قبلی فناوری نوآورانه شامل اولین مریخ نورد، Sojourner، و Mars Cube One (MarCO) CubeSats بود که بر فراز مریخ پرواز کرد.
این هلیکوپتر ابزار علمی حمل نمی کند و بخشی از ماموریت علمی استقامت نیست. هدف Ingenuity یک هدف مهندسی است: نشان دادن پرواز یک روتورکرافت در جو بسیار نازک مریخ، که چگالی آن تنها حدود 1% چگالی جو ما روی زمین است. تیم Ingenuity حداکثر پنج پرواز آزمایشی را در طول پنجره نمایشی 30 روز مریخی (31 زمین) انجام خواهد داد.
مریخ با Ingenuity خیلی مهربان نخواهد بود
از آنجایی که اتمسفر مریخ بسیار نازک است، Ingenuity به گونه‌ای طراحی شده است که سبک باشد، با پره‌های روتوری که بسیار بزرگ‌تر هستند و بسیار سریع‌تر از آن‌هایی که برای یک هلیکوپتر به جرم Ingenuity روی زمین لازم است، می‌چرخند.
در سیاره سرخ، دما در شب در دهانه جزرو، محل فرود مریخ نورد و هلیکوپتر منفی 90 درجه سانتیگراد است. این دماها محدودیت‌های طراحی اصلی قطعات نهایی مورد استفاده در Ingenuity را افزایش می‌دهد. آزمایش‌های روی زمین در دمای پیش‌بینی‌شده نشان می‌دهد که قطعات Ingenuity باید همانطور که در نظر گرفته شده است کار کنند، اما تیم مشتاقانه منتظر آزمایش‌های واقعی در مریخ است.
تیم کنهام، مدیر عملیات Ingenuity در JPL می گوید: «یکی از اولین کارهایی که Ingenuity باید انجام دهد این است که از اولین شب خود بگذرد.
نبوغ به پشتکار بستگی دارد
Ingenuity در کناری زیر شکم مریخ نورد Perseverance قرار دارد و پوششی دارد که از آن در برابر زباله های پرتاب شده در هنگام فرود محافظت می کند. هر دو مریخ نورد و هلیکوپتر در طول سفر 471 میلیون کیلومتری خود به مریخ در داخل کپسول فضاپیما قرار دارند. سیستم قدرت فضاپیمای مریخ 2020 به طور دوره‌ای باتری‌های Ingenuity را در مسیر رسیدن به آنجا شارژ می‌کند.
برای رسیدن به سطح مریخ، نبوغ و پشتکار در هنگام فرود با هم ترک خواهند کرد. سیستم ورود، فرود و فرود مریخ نورد شامل یک چتر نجات مافوق صوت، "مغز" جدید برای اجتناب از خطرات مستقل و اجزایی برای یک جرثقیل قابل مانور است که مریخ نورد را به سطح پایین می آورد. تنها حدود 50 درصد از تلاش های هر آژانس فضایی برای فرود بر روی مریخ موفقیت آمیز بوده است.
هنگامی که یک مکان مناسب برای هلیکوپتر پیدا شد، سیستم تحویل هلیکوپتر مریخ سکوی فرود را رها می کند، هلیکوپتر را به حالت پایین برمی گرداند و Ingenuity را به آرامی به سطح پایین می آورد. در طول کل عملیات راه اندازی و آزمایش های پرواز هلیکوپتر، مریخ نورد ارتباط خود را با زمین حفظ خواهد کرد.
نبوغ برای یک ربات کوچک بسیار هوشمند است
تأخیرها بخشی جدایی ناپذیر از برقراری ارتباط با فضاپیما در فواصل بین سیاره ای است، به این معنی که کنترلرهای پرواز Ingenuity در JPL قادر به کنترل هلیکوپتر با جوی استیک نیستند. در واقع، آنها قادر نخواهند بود داده های مهندسی یا تصاویر پرواز را در حین پیشرفت مشاهده کنند.
به این ترتیب Ingenuity تصمیمات خود را بر اساس پارامترهای تعیین شده توسط مهندسان خود در زمین خواهد گرفت. به عنوان مثال، هلیکوپتر دارای یک نوع ترموستات قابل برنامه ریزی است که آن را در مریخ گرم نگه می دارد. در طول پرواز، Ingenuity داده‌های حسگر و تصاویر زمین را تجزیه و تحلیل می‌کند تا مطمئن شود که در مسیر پروازی که مهندسان پروژه تعریف کرده‌اند باقی می‌ماند.
تیم Ingenuity یک قدم به سمت موفقیت حرکت می کند
با توجه به ماهیت آزمایشی Ingenuity، این تیم فهرست بلندبالایی از نقاط عطفی دارد که هلیکوپتر قبل از بلند شدن و فرود در بهار 2021 باید به آنها دست یابد. تیم آنها را به شرح زیر تعریف کرد:
- در سفر دریایی به مریخ زنده بمانید و یک فرود موفقیت آمیز انجام دهید
- سطح ایمن از زیر پشتکار
- گرمایش خودکار در شب های بسیار سرد مریخی
- شارژ مستقل از پنل خورشیدی روی روتورها
- ارتباط موفقیت آمیز با هلیکوپتر و بازگشت از طریق زیرسیستم معروف به ایستگاه پایه هلیکوپتر مریخ
اگر اولین آزمایش های آزمایشی پرواز در سیاره ای دیگر موفقیت آمیز باشد، تیم Ingenuity چندین پرواز آزمایشی دیگر انجام خواهد داد.
کار موفق Ingenuity آینده اکتشاف مریخ را تغییر خواهد داد
Ingenuity برای نشان دادن فناوری ها و عملیات منحصر به فرد مورد نیاز برای پرواز در جو مریخ طراحی شده است. در صورت موفقیت، این فناوری ها و تجربه پرواز هلیکوپتر در سیاره ای دیگر می تواند منجر به ساخت هواپیماهای روباتیک پیشرفته دیگری شود که می تواند بخشی از ماموریت های رباتیک و انسانی آینده به مریخ شود.
کاربردهای احتمالی هلیکوپترهای آینده در مریخ شامل ایجاد یک نقطه دید منحصر به فرد است که توسط مدارگردها، مریخ نوردها و فرودگرهای کنونی روی زمین ارائه نشده است. تصویربرداری با وضوح بالا و هوش برای ربات ها یا انسان ها؛ و دسترسی به زمین های دشوار برای وسایل نقلیه تمام زمینی. هلیکوپتر آینده حتی می تواند به انتقال محموله های سبک اما حیاتی از یک مکان به مکان دیگر کمک کند.
همچنین بخوانید:
- مریخ‌نورد جدید DuAxle می‌تواند به جایی برود که دیگران هرگز خوابش را ندیده‌اند
- مریخ نورد کنجکاوی ناسا 3000 روز در مریخ را جشن می گیرد