ناسا چگونه نمونه‌های مریخ را به زمین خواهد آورد؟
برنامه‌ی ناسا برای بازگرداندن نمونه‌های جمع‌آوری‌شده از مریخ به مرحله‌ی حساسی رسیده است. وسیله صعود مریخی (MAV) یک موشک کوچک و سبک‌وزن سوخت جامد دومرحه‌ای با یک مأموریت بزرگ است: بازگردادن سنگ‌ها، رسوبات و نمونه‌های اتمسفری از مریخ در اوایل دهه‌ی ۲۰۳۰ ازطریق اولین پرتاب موشک فضایی از سطح سیاره‌ای دیگری به‌جز زمین.
وسیله صعود مریخی که توسط شرکت لاکهید مارتین در کلرادو درحال ساخت است، به همراه سطح‌نشین بازیابی نمونه (SRL) که دیگر قطعه‌ی مهم کارزار بازگرداندن نمونه محسوب می‌شود، به‌سوی مریخ پرتاب خواهد شد. این فضاپیمای دوبخشی، شامل وسیله صعود مریخی و سطح‌نشین بازیابی نمونه در نزدیکی دهانه‌ی یزرو فرود خواهد آمد؛ منطقه‌ای که مریخ‌نورد پرسویرنس هم‌اکنون مشغول جمع‌آوری نمونه‌های مریخ در آن است. سطح‌نشین دومی متعلق به آژانس فضایی اروپا که حامل مریخ‌نورد انتقال‌دهنده است، در همین منطقه فرود خواهد آمد.
مریخ‌نورد انتقال‌دهنده نمونه‌های جمع‌آوری‌شده توسط پرسویرنس را به وسیله صعود مریخی منتقل خواهد کرد. سپس این موشک بهسمت مدار مریخ پرتاب می‌شود؛ جایی که مدارگرد بازگشت به زمین، کپسول محتوی نمونه‌ها را از صعودگر تحویل خواهد گرفت. این مدارگرد در ادامه‌ی مأموریت خود، نمونه‌ها را بهسمت زمین حمل کرده و ازطریق سازوکاری به‌نام سیستم ورود به زمین بدون استفاده از چترنجات و باسرعت بالا بهسمت زمین خواهد فرستاد. اگر همه‌چیز طبق برنامه پیش رود کپسول حاوی نمونه‌های مریخی در سال ۲۰۳۳ در صحرای یوتا در ایالات متحده فرود خواهد آمد.
کپسول حاوی نمونه‌های بازگشتی که آن‌هم توسط لاکهید مارتین طراحی شده، از ساختار کامپوزیت سبک‌وزن بهره خواهد برد و در احاطه‌ی یک سپر حرارتی ویژه خواهد بود که ساخت مرکز تحقیقات ایمز ناسا در سیلیکون‌ولی کالیفرنیا است.
استیو سایدز مدیر برنامه‌ی ارشد شرکت لاکهید مارتین در پروژه‌ی سامانه یکپارچه وسیله صعود مریخی (MAVIS) در آلاباما اشاره می‌کند که انسان تاکنون نتوانسته است نمونه‌های دست‌نخورده‌ی سیاره‌ی سرخ را به زمین برگرداند، از این‌رو تیم او در مسیر ممکن کردن این امر با چالش‌های زیادی روبه‌رو شده است.
هدف‌گیری و شلیک
به‌گفته‌ی سایدز وسیله صعود مریخی با تنها ۲٫۸ متر ارتفاع و نیم متر قطر یک موشک نسبتاً کوچک محسوب می‌شود که اساسا باید آن را هدف گرفت و شلیک کرد. لاکهید مارتین تاکنون چند نمونه‌ی آزمایشی از وسیله صعود مریخی و واحد پروازی آن را دراختیار ناسا قرار داده است. قراداد این شرکت با ناسا شامل قسمت‌های طراحی، توسعه، آزمایش و ارزیابی سیستم یکپارچه‌ی وسیله صعود مریخی و طراحی و توسعه تجهیزات پشتیبانی از موشک در سطح مریخ می‌شود.
احتمال دارد قرارداد برنامه‌ی ماویس با درنظر گرفتن تمام هزینه‌ها تا ۱۹۴ میلیون دلار افزایش یابد و به مدت شش سال تمدید شود. اما زمان به‌سرعت در حال سپری شدن است. سطح‌نشین بازیابی نمونه و وسیله صعود مریخی باید در سال ۲۰۲۸ از مرکز فضایی کندی در فلوریدا به فضا پرتاب شوند تا سفر طولانی خود بهسمت سیاره‌ی سرخ را آغاز کنند. سایدز توضیح می‌دهد:
هدف ما این است که اوایل سال در مریخ فرود بیاییم تا قبل از فرارسیدن زمستان مریخی موشک این سیاره را ترک کند.
سبک و جمع‌وجور
یکی از جنبه‌های نوآورانه‌ی طراحی وسیله صعود مریخی استفاده از طرح مفهومی «پرتاب عمودی کنترل‌شده ازقبل» یا به اختصار VECTOR است؛ تکنیکی سبک و جمع‌وجور که به دست مهندسان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در کالیفرنیا ساخته می‌شود.
وسیله صعود مریخی ۳۰ لوله‌ی حاوی نمونه‌های جمع‌آوری شده را به‌وسیله‌ی بازوی رباتیک سیستم بازیابی از مریخ‌نورد انتقال‌دهنده دریافت خواهد کرد. سایدز توضیح می‌دهد که این موشک برفراز سطح‌نشین که به‌عنوان سکوی پرتاب نیز به‌کار می‌رود، به درون هوای رقیق مریخ پرتاب خواهد شد و در ارتفاع ۵٫۵ متری، موتور مرحله‌ی اول خود را روشن خواهد کرد. به‌گفته‌ی او پرتاب موشک به هوا و سپس روشن‌کردن آن قبلا آزمایش شده؛ اما هرگز روی مریخ انجام نشده است.
پیش از این سیستم پرتاب روبه‌بالای موشک و روشن شدن موتور آن پس از رسیدن به یک ارتفاع مشخص آزمایش شده است، اما نه روی سطح مریخ. استفاده از راه‌حل وکتور موجب می‌شود که فشار به سطح‌نشین و واژگون‌کردن ناخواسته‌ی آن به‌حداقل برسد. بعد از روشن شدن موتور، موشک به‌سرعت بهسمت مدار مریخ حرکت می‌کند. سایدز می‌گوید:
درنهایت موشک به‌سرعت چهار هزار متر بر ثانیه (یا ۱۴٬۴۰۰ کیلومتر بر ساعت) می‌رسد که سرعت گریز از گرانش مریخ است.
پس از جداسازی مرحله‌ی اول، موتورهای مرحله‌ی دوم برای تثبیت موشک که هنوز درحال سوزش است، فعال خواهند شد. سادز توضیح می‌دهد: «موشک در این مرحله به‌مدت ۱۰ تا ۱۵ روز در مدار باقی می‌ماند. در این مدت یک فرستنده موقعیت موشک را گزارش می‌کند تا این‌که به محل اتصال با مدارگرد بازگشت به زمین برسد.»
قدم‌های اول اما محکم
سایدز توضیح می‌دهد که تاکنون هیچ موشکی در مریخ پرتاب نشده است؛ درنتیجه برای تحقق این هدف فناوری‌های زیادی به‌کار گرفته می‌شوند. اما درعین‌حال قرار است اطلاعات علمی فراوانی نیز از نمونه‌ها به‌دست آوریم. بازگرداندن نمونه‌های مریخ از ده‌ها سال پیش در فهرست وظایف ناسا قرار داشته است. سایدز ادامه می‌دهد: «من این مأموریت را در دسته‌ی کارهای غیرممکن قرار نمی‌دهم اما قطعاً کار دشواری است. بااین‌حال ما اکنون توانایی انجامش را داریم.»
توماس زوربوخن، نایب‌رئیس واحد مأموریت‌های علمی ناسا که در مقر این سازمان در واشنگتن فعالیت می‌کند در ماه فوریه در بیانیه‌ای گفت تعهد ناسا به وسیله صعود مریخی نشانگر «گامی اولیه و محکم در به‌نتیجه‌رساندن جزئیات این پروژه‌ی بلندپروازانه، نه صرفاً برای فرود روی مریخ، بلکه برخاستن از آن است.»
سنگ و خاک مریخ
نمونه‌های مریخی در صحرای یوتا روی زمین سقوط خواهند کرد. مهندسان برای آزمایش سیستم بازگشت نمونه‌های مریخی دست به انجام یک سری آزمایش در محل فرود این محموله‌های باارزش یعنی محدوده‌ی آزمایش و تمرین یوتا در بستر دریاچه‌ی این منطقه زده‌اند.
در جریان آزمایش‌های اخیر نمونه‌ی آزمایشی تولیدشده از یک طرح کاندید برای شکل کپسول از ارتفاع ۳۶۵ متری رها شد تا زمان کافی برای رسیدن به‌سرعت فرود برنامه‌ریزی‌شده را داشته باشد. جیم کورلیس، مهندس ارشد سیستم بازآوری نمونه‌های مریخی در ماه آوریل در این ارتباط بیان کرد:
این نمونه‌ی آزمایشی تولیدشده در جریان آزمایش سقوط بسیار پایدار بوده و تکان‌های آن ناچیز بود. این آزمایش فرود موفقیت‌آمیز بود، به این معنی که هیچ آسیب ساختاری به واحدهای بازیابی‌شده وارد نشد و کپسول ضربه‌ی ناشی از سقوط را همانند پیش‌بینی‌های انجام‌شده تحمل کرد.
زوربوخن نیز در همین ارتباط در بیانیه‌ی ماه فوریه اعلام کرد:
به انتهای مرحله‌ی آزمایش ایده برای مأموریت بازآوری نمونه‌های مریخی نزدیک شده‌ایم. کارها به‌خوبی پیش می‌رود و ما در آینده خواهیم توانست اولین نمونه از یک سیاره‌ی دیگر را به زمین برگردانیم. پس از بازیابی نمونه‌ها می‌توان با ابزارهای پیشرفته‌ای که انتقال به‌فضا و کنترلشان از راه دور بسیار پیچیده است، به تجزیه‌وتحلیل آن‌ها پرداخت.
نظرات