آزمایشگاه علمی مریخ – بخش ۳
برای مطالعه بخش قبلی این گزارش، اینجا را کلیک کنید.
پوریا ناظمی: کیوریاسیتی (یا کنجکاوی) مریخ‌نورد جدید ناسا با وزنی معادل ۱ تن و هزینه‌ای معادل ۲٫۵ میلیارد دلار پیشرفته‌ترین مجموعه علمی است که تاکنون به سیاره‌ای دیگر ارسال شده است. طرح فرود این مریخ‌نورد با توجه به وزن بسیار زیادش از نمونه‌های قبلی متفاوت است. در نمونه‌های قبلی برای فرود از کیسه‌های هوا استفاده شده بود، اما این بار امکان استفاده از این فناوری وجود نداشت و نوعی سیستم فرود مستقیم بر روی چرخ‌های مریخ‌نورد طراحی شد.
دارا صباحی (نفر سمت چپ در تصویر مجاور)، از مهندسان ارشد JPL ناسا که اکنون مهندس ارشد مأموریت کنجکاوی است، درباره چالش‌های این طرح می‌گوید: «بزرگ‌ترین چالشی که در این سفینه داشتیم ابعاد آن بود. این بزرگ‌ترین مساله‌ای بود که با آن مواجه بودیم و در واقع همه بخش‌های طراحی مراحل فرود و فرستادن آن به دلیل ابعادی که داشت تبدیل به یک چالش جدی و جدید برای ما شده بود. یکی از مسایل مهمی که در این باره با آن مواجه بودیم و آن را حل کردیم، ایده فرود مستقیم بر روی چرخ‌ها بود. ما می‌گفتیم چرخ‌های یک مریخ‌نورد برای این طراحی شده که در شرایط سخت مریخ کارآمد باشد و آن را مثلا از افتادن و سقوط کردن از روی سنگ‌های مریخی محافظت کند؛ خوب چرا ما از این چرخ‌ها برای فرود استفاده نکنیم؟ این مساله و قبولاندن آن به مدیران به یک مبارزه برای ما بدل شد، چون هیچ کس فکر نمی‌کرد چنین راهی هم می‌توان برای فرود در نظر گرفت. ما کار دشواری را پشت سر گذاشتیم تا این مفهوم جدید فرود را توسعه داده و طراحی کنیم. همه ما اعتقاد داشتیم که این روش مسیر آینده است و در واقع تنها راهی است که امکان انجام این کار وجود دارد. همه ما می‌دانستیم ایده هم خیلی دشوار و هم جدید است اما هیچ کدام هم از این مفهوم نمی‌ترسیدیم.»
فیروز نادری مدیر سابق برنامه مریخ و مدیر فعلی برنامه اکتشافات منظومه شمسی در جی.پی.ال که طراحی این مریخ‌نورد در زمان مدیریت او آغاز شد، معتقد است این مأموریت آغاز دوره جدیدی از کاوش‌های مریخ است چرا که با این مأموریت استراتژی کاوش مریخ تغییر کرده است: «استراتژی اصلی دهه قبل ما در زمینه کاوش مریخ این بود که به دنبال آب بگردیم. این هدف‌گیری به دلیل نقش کلیدی بود که آب در به وجود آوردن و حمایت از حیات ایفا می‌کند. سفینه‌هایی که در این مدت به مریخ فرستاده‌ایم، چه مدارگردها، چه سطح‌نشین‌ها و چه مریخ‌نوردها، نشانه‌هایی پیدا کردند که ثابت می‌کرد در دوران قدیم در مریخ آب وجود داشته و گاهی اوقات نیز این آب به طور وسیعی مانند یک دریاچه در سطح جمع می‌شده است. بخشی از این کشف ما به واسطه پیدا کردن مواد معدنی خاصی بود که تنها در مجاورت با آب می‌توانستند شکل بگیرند. در هر صورت از وجود آب مطمئن شدیم.»
اما اکنون ناسا به دنبال گام بعدی است و استراتژی کنونی که خود را به ویژه در مریخ‌نورد کنجکاوی نشان می‌دهد جستجوی نشانه‌های حیات است. دکتر نادری در این باره تاکید می‌کند: «شما برای اینکه زندگی، حداقل به شکلی که در زمین می‌شناسیم را در جای دیگری داشته باشید، حداقل به سه عامل نیاز دارید. اولین آن‌ها آب و مورد دوم، مواد معدنی آلی (ارگانیک) است. یعنی مواد مبتنی بر کربن که می‌توانند ساختارهای مولکولی بزرگ‌تر و پیشرفته تر را بسازند. به همین دلیل ما ابزارهایی را به همراه مریخ‌نورد کنجکاوی به مریخ فرستاده‌ایم که به دنبال این مواد ارگانیک بگردد و بتواند نشانه‌های آن را پیدا کند. سومین عاملی که حیات احتمالی فعلی– و نه در گذشته – لازم دارد، نوعی انرژی شیمیایی است. اگر موجودی الآن وجود داشته باشد، باید بتواند به کمک این انرژی سوخت و ساز خود را انجام دهد. مأموریت اصلی کنجکاوی در این مرحله، جستجوی مواد ارگانیک است.»
موفقیت این مریخ‌نورد تنها به ابزارهای فنی آن و گذر از مراحل دشوار فرود بستگی ندارد بلکه باید این مریخ‌نورد در مکانی مناسب فرود آید. نادری در این باره توضیح می‌دهد: «ما از حدود چهار، پنج سال پیش به کمک مدارگرد‌هایی که در اطراف مریخ داریم به دنبال محل فرود مناسب این مریخ‌نورد بودیم. فهرستی شامل حدود یک‌صد نامزد مناسب برای محل فرود تهیه شد. ما بررسی این‌ها را شروع کردیم و در نهایت سال گذشته از بین آن‌ها محل نهایی فرود را انتخاب کردیم. محل نهایی دهانه‌ای به نام دهانه گیل هست. این دهانه به افتخار یک ستاره‌شناس آماتور استرالیایی قرن نوزدهم که نامش والتر فردریک گیل بود به این نام خوانده می‌شود. این دهانه حدود ۱۵۰ کیلومتر قطر دارد و حدس می‌زنیم حدود ۳٫۵ میلیارد سال پیش به وجود آمده باشد و به تدریج در طی میلیاردها سال بعدی، کم‌کم رسوباتی در آن جمع شده و آن را به شکل لایه لایه پر کرده است. به مرور زمانی بخش‌هایی از حواشی این ساختار رسوبی از بین رفته و در نهایت در میان این دهانه کوهی به ارتفاع حدود ۵۵۰۰ متر را شکل داده است که در مقایسه با ارتفاعات سیاره زمین کوه مرتفعی به شمار می‌رود. این کوه را به افتخار رابرت پی. شارپ، دانشمند سیاره‌شناس کلتک (انستیتو فناوری کالیفرنیا)، به نام کوه شارپ نام گذاشته‌اند. ما کنجکاوی را درون این دهانه و در کوهپایه کوه شارپ فرود می‌آوریم. در طول دو سال این مریخ‌نورد دست به کوهنوردی در این کوه می‌زند و همین طور که از این کوه بالا می‌رود به دلیل ساختار رسوبیِ لایه لایه این کوه، می‌تواند به بررسی شرایط مریخ در دوران‌های تاریخی متفاوت بپردازد.»
تجهیزات کنجکاوی
بامداد دوشنبه ۱۶ مرداد ماه، لحظه حقیقت فرا می‌رسد. مریخ‌نورد کنجکاوی باید ۷ دقیقه نفس‌گیر را با موفقیت پشت سر بگذارد تا بتواند مأموریت علمی خود را آغاز کند. کنجکاوی برای موفقیت به ابزارهای بی‌نظیری مجهز شده است. مجموعه‌ای از دوربین‌های مختلف برای ناوبری و بررسی دقیق و همچنین دوربینی که می‌تواند تصاویر و فیلم‌های با کیفیت بالایی به شکل ۳بعدی تهیه کند، بر این مریخ‌نورد اتمی نصب شده است. اما مریخ‌نورد تنها به دوربین مجهز نیست و ابزارهای علمی چشمگیر دیگری نیز با خود دارد.
(برای مشاهده اینفوگرافیک در ابعاد بزرگ‌تر، اینجا را کلیک کنید. منبع: دانستنیها شماره ۴۲)
مجموعه‌ای از این ابزارها را آن دسته از تجهیزاتی تشکیل می‌دهند که گروهی از طراحان آن را ابزارهای به وجود آورنده خطوط و نمودارهای پر پیچ و تاب می‌نامند. علت این نام‌گذاری هم این است که خروجی این ابزارها نمودارهای مختلف است. برای مثال طیف نگار ذرات آلفا اشعه ایکس (Alpha Particle X-ray Spectrometer) یا APXS نمودارهایی را ارایه می‌دهد که به کمک آن عناصر سازنده یک نمونه را می‌توان مشخص کرد. ابزار شیمی و معدن شناسی (CheMin) نیز از پرتوهای ایکس برای تعیین ساختار شیمیایی و ساختارهای معدنی نمونه‌ها استفاده می‌کند. ابزار (ChemCam) ابزار دیگری است که به یک لیزر قوی مجهز است. با تاباندن این لیزر، مریخ‌نورد به تبخیر بخشی از سنگ‌های هدف از فاصله ۷ متری می‌پردازد و سپس ترکیبات شیمیایی آن را بدون آنکه حتی نیاز باشد به طور مستقیم با آن نمونه در تماس باشد، مشخص می‌کند.
شاید هیجان‌انگیزترین ابزار در این رده، ابزاری به نام تحلیل نمونه در مریخ یا SAM باشد. این مجموعه از ۳ آزمایشگاه مینیاتوری تشکیل شده که دقیق‌ترین بررسی‌های ممکن را در جستجوی مولکول‌های آلی بر سطح مریخ به انجام خواهند رساند. برای مثال اگر در مریخ متان وجود داشته باشد، این ابزار می‌تواند آن را پیدا کند. اگرچه برخی از دانشمندان گمان می‌کنند متان ممکن است در پی رویدادهای زمین‌شناسی در مریخ تولید شوند، گروه دیگری به این مشکوک هستند که متان ممکن است محصول جنبی فعالیت‌های حیاتی گونه‌ای از موجودات زنده ابتدایی باشد که در زیر سطح مریخ وجود دارند. حتی اگر مریخ اکنون فاقد حیات باشد، SAM قادر است برخی از آثار انگشت شیمیایی مربوط به بقایای مولکول‌های ارگانیک را تشخیص دهد و به این ترتیب مشخص کند که در گذشته بر مریخ حیات وجود داشته است.
یکی از بخش‌های چشمگیر، محموله مریخ‌نورد کنجکاوی را سیستم پیچیده‌ای تشکیل می‌دهد که برای جمع آوری و انتقال نمونه‌ها به این آزمایشگاه‌های کوچک مریخ‌نورد مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ابزارها شامل مته، بیلچه و دیگر تجهیزاتی است که در هماهنگی با هم از هدف مشخص شده نمونه‌برداری کرده و نمونه‌ها را برای بررسی به دو ابزار SAM و CheMin که درون بدنه مریخ‌نورد جاسازی شده‌اند، منتقل می‌کند.
این مریخ‌نورد همچنین یک ایستگاه هواشناسی را به سیاره سرخ می‌برد. این ابزار به یک سنجش‌گر تابش‌های موجود بر سطح مریخ مجهز است که اطلاعات آن می‌تواند در برنامه‌ریزی سفرهای آینده انسان به مریخ نقش مهمی داشته باشد. همچنین یک آشکارساز نوترون که به منظور جستجوی شواهدی از آب و یا یخ آب در زیر سطح و یا درون ساختار سنگ‌ها و مواد معدنی طراحی شده است، در این مجموعه قرار دارد. در مجموع، مجموعه‌ای از توانمندی‌های متعدد و متفاوت و بی‌نظیر که قابلیت بررسی از راه دور و از نزدیک مواردی که مریخ‌نورد ممکن است بر سطح مریخ با آن‌ها مواجه شود، به همراه کنجکاوی عازم مریخ شده است.
سفر مرگ و زندگی
اینک همه چشم‌ها به موفقیت کنجکاوی خیره شده است. شکست و یا پیروزی کنجکاوی می‌تواند آینده برنامه‌های کاوش مریخ را رقم بزند. در شرایطی که به دلیل مشکلات اقتصادی بودجه کاوش‌های روباتیک ناسا کاهش پیدا کرده، فرود موفق و یا پیدا کردن نشانه‌هایی از حیات می‌تواند علاقه مردم را به این کاوش‌ها بار دیگر زنده کند و باعث شود سیاستمداران بودجه کاوش‌های بعدی را تامین کنند. در عین حال شکست این مأموریت می‌تواند تا مدتی طولانی برنامه‌های کاوش مریخ را تحت تاثیر قرار دهد.
دارا صباحی برنامه‌های آینده مریخ را به طور جدی وابسته به اتفاقی مهم در این مأموریت می‌داند: «اگر بخواهیم کاوش‌های گران‌قیمت بعدی را انجام دهیم باید چیزی تغییر کند؛ چیزی در بودجه، فلسفه یا یافته‌های علمی. مثلا اگر آزمایشگاه علمی مریخ یک چیز جالب پیدا کند همه چیز تغییر می‌کند. به نظرم باید بازی عوض بشود. وضع الان ما مثل بعد از وایکینگ است. الان مقاومت‌ها در برابر برنامه‌های مریخ بیشتر شده و به نظرم حتما باید اتفاقی بیفتد که بازی عوض بشود و دوباره توجه‌ها و حمایت‌ها برگردد. به نظرم تا وقتی این تغییردهنده بازی به دستمان نیامده باشد، مأموریت‌های پیچیده بعدی تنها در حد مفهوم باقی می‌ماند».
فیروز نادری که اخیرا از سوی ناسا موظف شده است تا در کنار مدیریت پروژه‌های منظومه شمسی سیاست‌های آینده کاوش مریخ را طراحی کند، به همراه همکارانش در حال تلاش برای تایید یک مأموریت پیچیده چند مرحله‌ای به نام کمپین Mars Sample Return یا بازگرداندن نمونه‌های خاک مریخ به زمین است. مأموریتی طولانی، عظیم و بسیار پرهزینه.
او در باره تاثیر موفقیت کنجکاوی در آینده کاوش‌های مریخ معتقد است: «ادامه کاوش‌های مریخ تا حد بسیار زیادی وابسته به این مأموریت است. در ناسا بودجه‌ها در بسته‌های مختلفی تقسیم شده است. بودجه بخشی که من مدیریتش را بر عهده دارم در سال مالی جاری ۱٫۵ میلیارد دلار است، اما برای سال مالی جدید که وارد می‌شویم یعنی سال ۲۰۲۴/، سیصد میلیون دلار از این بودجه را زده‌اند که حدود ۲۰ درصد بودجه سال قبل می‌شود و این برای کارهای ما خیلی مقدار زیادی است. بسیاری از امیدها به این وابسته است که اگر این مریخ‌نورد، سالم بنشیند، مردم خواهند گفت؛ خوب بعدش چه می‌کنید؟ دولت هم نمی‌تواند بگوید ما کاری به این اندازه موفق انجام داده‌ایم و حالا به عنوان جایزه ۳۰۰ میلیون از بودجه آن‌ها را کم می‌کنیم. ولی برعکسش هم هست. هزینه این پروژه ۲٫۵ میلیارد دلار بود و اگر موفق نشود، صدمه بسیار بدی به ناسا و به سازمانی که من کار می‌کنم یعنی جی.پی.ال می‌خورد. به همین دلیل امید زیادی در مرحله اول به فرود و در مرحله بعد به کشفیاتی که انجام می‌دهد وجود دارد.»
بدین ترتیب بامداد دوشنبه سفینه حامل مریخ‌نورد آزمایشگاه علمی مریخ با خود امیدهای بسیاری را حمل می‌کند. در رقابتی تنها و در عرض ۷ دقیقه سرنوشت آینده کاوش‌های مریخ رقم خواهد خورد. اکنون همه چشم به ۷ دقیقه وحشت دارند؛ ۷ دقیقه‌ای که می‌تواند امید یا یاس را برای جامعه علمی و علاقمندان فضا به ارمغان آورد. (برای مشاهده اینفوگرافیک در ابعاد بزرگ، اینجا را کلیک کنید)
مریخ تا کنون نشان داده است که هدفی سهل‌الوصول برای زمینی‌ها نیست. نرخ موفقیت ماموریت‌هایی که عازم مریخ شده‌اند اندکی از یک سوم بالاتر است و قریب به دو سوم موارد، مریخ اجازه موفقیت به این مأموریت‌ها را نداده است. اینک باید شاید در مهم‌ترین رویارویی مریخ و سفیری از زمین کدام یک پیروز می‌شوند. بامداد دوشنبه چشمان بسیاری در سراسر جهان نگران و امیدوار به سیگنال‌های ارسالی از مریخ نگاه خواهند کرد و دعا می‌کنند این بار مریخ و در روزی که در تقویم باستانی ایرانیان به نام بهرام (مریخ) نامیده شده است، روی مهربان خود را به فرستاده زمینی‌ها نشان دهد.
۵۳۵۳
دانلود
خبرآنلاین