از مریخ نورد کنجکاوی چه می‌دانیم ؟
به گزارش گروه رسانه‌ای شرق؛ مریخ‌نورد کنجکاوی ناسا همچنان در حال پرسه زدن در دشت‌های مریخ و به دنبال نشانه‌هایی از حیات و یادگیری در مورد محیط منحصر به فرد سیاره سرخ است. این مریخ‌نورد در 26 نوامبر 2011 (5 آذر 1390) سوار بر موشک «اطلس 5» (Atlas V) از ایستگاه نیروی هوایی کیپ کاناورال فلوریدا پرتاب شد و پس از هشت ماه و 10 روز در 6 آگوست 2012 (16 مرداد 1391) روی سطح سیاره مریخ فرود آمد.
این مریخ‌نورد بخشی از مأموریت آزمایشگاه علمی مریخ ناسا است که روش فرود تازه‌ای را برای نشستن بر سطح سیاره آزمود؛ فضاپیما با چتر نجات کاهش ارتفاع داد و سپس سیستم فرود، موشک‌هایش را روشن کرد و با استفاده از یک جرثقیل آسمانی، روی سطح قرار گرفت. فرآیند ورود و فرود مشابهی هم در فوریه 2021 توسط مریخ‌نورد استقامت تکرار شد.
کنجکاوی که با در نظر گرفتن نرخ تورم، 3.2 میلیارد دلار هزینه دربر داشته است، در طول بیش از یک دهه کاوش در سیاره سرخ، از «دهانه گیل» (Gale Crater) به دامنه‌های کوه شارپ سفر کرده و در طول سفر خود شواهد گسترده‌ای از روند تغییرات آب، مریخ‌شناسی گذشته‌ی سیاره و همچنین تغییرات اقلیمی شناسایی کرده است.
پوستر ناسا له مناسبت 10 سال فعالیت کنجکاوی
Credit: NASA/JPL-Caltech
اهداف مأموریت
کنجکاوی با چند هدف اصلی راه‌اندازی شده است که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
ارزیابی سکونت‌پذیری مریخ
یکی از مأموریت‌های کلیدی کنجکاوی، بررسی این موضوع است که آیا سیاره‌ی مریخ در گذشته شرایط مناسبی برای حیات میکروبی داشته است یا خیر. این تحلیل باید بر پایه‌ی کشف آب مایع در گذشته‌ی مریخ، ترکیبات آلی، و منابع انرژی شیمیایی انجام شود. به همین دلیل هم کنجکاوی طی گشت‌وگذار خود بر این موضوع تمرکز کرده و تا کنون شواهدی از بسترهای باستانی دریاچه‌ها و رودخانه‌ها در دهانه‌ی گیل پیدا کرده است که نشان می‌دهد این سیاره زمانی دارای آب پایدار بوده است. این مریخ‌نورد همچنین توانسته است مولکول‌های آلی ساده را که از اجزای اساسی شکل‌گیری حیات محسوب می‌شوند، در خاک مریخ کشف کند.
مطالعه‌ی ساختار زمین‌شناختی و آب‌وهوای مریخ
کنجکاوی به کمک ابزارهای پیشرفته‌ی خود، از جمله دوربین‌های مست‌کم، طیف‌سنج کِم‌کَم، و ابزار پراش پرتو ایکس (XRD)، ساختارهای مریخ را از دیدگاه زمین‌شناسی تحلیل کرده و ترکیبات شیمیایی آن را بررسی می‌کند. داده‌های جمع‌آوری‌شده تا کنون نشان می‌دهد که سطح مریخ در گذشته دارای مواد معدنی رُسی بوده است که در شرایط وجود آب مایع پایدار تشکیل می‌شوند. این یافته‌ها به درک بهتر تاریخچه‌ی تحولات مریخ‌شناسی کمک می‌کنند.
از سوی دیگر، کنجکاوی از حسگرهای جوی خود برای بررسی تغییرات فشار، دما، سرعت باد و رطوبت سطحی در مریخ استفاده می‌کند. این داده‌ها بینش‌هایی خوبی درباره‌ی آب‌وهوای گذشته و حال مریخ ارائه می‌دهند که برای پیش‌بینی شرایط مأموریت‌های آینده به این سیاره کلیدی محسوب می‌شوند.
طرحی گرافیکی از حرکت مریخ‌نورد کنجکاوی بر سیاره سرخ
Credit: NASA/JPL-Caltech
سامانه‌ی پیشران
بر خلاف مریخ‌نوردهای پیشین که به صفحات و انرژی خورشیدی برای تأمین انرژی وابسته بودند، کنجکاوی توسط یک «ژنراتور ترموالکتریک رادیوایزوتوپ» (RTG) پشتیبانی می‌شود که گرمای ناشی از واپاشی رادیواکتیو پلوتونیوم-238 را به الکتریسیته تبدیل می‌کند و عملکرد پیوسته‌ی سطح‌نورد را بدون توجه به شرایط طوفانی و گرد و خاک یا تغییرات فصلی ممکن می‌سازد.
سامانه‌ی ارتباطی
ارتباط کنجکاوی با زمین با استفاده از آنتن بهره بالا (HGA) و آنتن بسامد فرابالا (UHF) انجام می‌شود. آنتن بهره بالا برای تماس مستقیم استفاده می‌شود و آنتن UHF داده‌ها را به مدارگردهایی مانند «مدارگرد شناسایی مریخ» (MRO) برای هدایت به زمین می‌فرستد.
بازوی رباتیک
بازوی رباتیک مریخ‌نورد کنجکاوی یکی از بخش‌های کلیدی آن است که برای تجزیه‌وتحلیل نمونه‌های سنگ و خاک مریخ طراحی شده است. این بازو 2.1 متر طول دارد و در انتهای خود مجموعه‌ای از ابزارهای علمی را حمل می‌کند. این ابزارها به کنجکاوی امکان می‌دهند تا سطح سنگ‌ها را سوراخ کند، نمونه‌برداری انجام دهد و ترکیبات شیمیایی و معدنی آن‌ها را بررسی کند.
پس از حفر سوراخ در خاک و سنگ مریخ، نمونه‌ها به داخل آزمایشگاه‌های مریخ‌نورد منتقل می‌شوند تا ترکیب شیمیایی آن‌ها مورد مطالعه قرار گیرد. این بررسی‌ها به دانشمندان کمک کرده است تا شواهدی از رسوبات معدنی مرتبط با آب مایع در گذشته‌ی مریخ را کشف کنند. از دیگر کاربردهای جالب توجه بازوی رباتیک، ثبت سلفی با کمک دوربین نصب شده روی آن است.
بخش‌های مختلف مریخ‌نورد کنجکاوی
Credit: NASA/JPL-Caltech
آشکارسازهای تشعشع برای درک میزان تشعشعات سطحی: آشکارساز ارزیابی تشعشع (RAD) و آلبدوی پویای نوترون‌ها (DAN)؛ این ابزارها به دانشمندان کمک می‌کند تا بفهمند که آیا روزی انسان می‌تواند چنین محیطی را کاوش کند یا خیر، و آیا میکروب‌ها می‌توانند در آن‌جا زنده بمانند؟
حسگرهای محیطی برای مشاهده‌ی آب‌وهوای فعلی که شامل ایستگاه پایش محیطی سطح‌نورد (REMS) می‌شود.
یک حسگر جوی به نام ابزار ورود و فرود آزمایشگاهی علوم مریخ (MEDLI) که در اصل طی فرآیند فرود مورد استفاده قرار گرفت.
در نگاه کلی می‌توان مجموعه‌ی پیچیده‌ی 10 ابزار علمی را به صورت زیر نشان داد:
- مست‌کم (MastCam) تصاویر و ویدیوهایی با وضوح بالا می‌گیرد.
- شیمی و تصویربرداری (ChemCam) با استفاده از لیزر ترکیب شیمیایی سنگ‌ها را تحلیل می‌کند.
- طیف‌سنج پرتو ایکس ذرات آلفا (APXS) عناصر موجود در سنگ‌ها و خاک مریخ را شناسایی می‌کند.
- تجزیه‌وتحلیل نمونه در مریخ (SAM) یک آزمایشگاه کوچک که ترکیبات آلی را شناسایی و گازهای جو مریخ را تجزیه‌وتحلیل می‌کند.
- آشکارساز ارزیابی تشعشع (RAD) سطح تشعشعات کیهانی و خورشیدی را اندازه‌گیری می‌کند.
- آلبدوی پویای نوترون‌ها (DAN) هیدروژن را در خاک تشخیص می‌دهد که نشان‌دهنده‌ی وجود آب است.
- تصویرگر لنز دستی مریخ (MAHLI) یک دوربین میکروسکوپی برای تصویربرداری نزدیک از بافت سنگ است.
- ایستگاه پایش محیطی سطح‌نورد (REMS) شرایط آب‌وهوایی را در اطراف مریخ‌نورد زیر نظر دارد.
- تصویرگر فرود مریخ (MARDI) که فرود مریخ‌نورد به سطح مریخ را ثبت کرد.
- شیمی و کانی‌شناسی (CheMin) کانی‌ها را در نمونه سنگ‌های مریخ شناسایی می‌کند.
سفر به سیاره سرخ
سفر مریخ‌نورد کنجکاوی به سیاره سرخ، در 26 نوامبر 2011 (5 آذر 1390) از پایگاه فضایی کیپ کاناورال آغاز شد. موشک قدرتمند اطلس 5، نیروی رانش لازم را برای سفر فضایی این محموله‌ی سنگین و ارزشمند فراهم کرد. محموله‌ای که در مجموع فضاپیمای «آزمایشگاه علوم مریخ» (MSL) نام داشت و کنجکاوی را در یک پوسته‌ی محافظ برای تاب‌آوری در برابر شرایط سخت سفر میان‌سیاره‌ای، دربر می‌گرفت.
پس از ورود به فضا، پرتابگر فضاپیما را در مسیر مناسب قرار داد و سپس فضاپیما وارد فاز کروز شد. در سفر خود، MSL مسیر خود را چندین بار تنظیم کرد تا دانشمندان از نزدیک شدن دقیق به مریخ اطمینان حاصل کنند. سرانجام پس از 8 ماه و اوایل آگوست 2012، کنجکاوی به مریخ نزدیک و برای حیاتی‌ترین بخش سفر خود یعنی توالی ورود به جو، تقرب و فرود (EDL) که اغلب به عنوان «هفت دقیقه وحشت» (Seven Minutes of Terror) شناخته می‌شود، آماده شد. این عبارت، زمان ورود کنجکاوی از لبه‌ی جو مریخ به سطح را دربر می‌گیرد و بازه‌ای را شامل می‌شود که پر از مانورهای خودکار با نیاز به دقت مطلق است.
یک سنگ مریخی از نگاه کنجکاوی
Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
تغییرات متان در اتمسفر
جهش‌های دوره‌ای در سطوح متان در جو مریخ شناسایی شد که حاکی از فرآیندهای بیولوژیکی یا زمین‌شناختی است که هنوز در مریخ هنوز فعال هستند. متان می‌تواند توسط میکروب‌ها یا از طریق واکنش‌های شیمیایی با سنگ‌ها تولید شود.
خطر تشعشع برای فضانوردان
ابزار RAD کنجکاوی، داده‌های مهمی را درباره‌ی قرار گرفتن سطوح در معرض تشعشع ارائه کرده است و به دانشمندان کمک می‌کند تا اقدامات حفاظتی را برای مأموریت‌های انسانی آینده طراحی کنند.
یک طوفان عظیم مریخی از نگاه کنجکاوی
Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
بینش علمی درباره‌ی آب‌وهوا و شرایط اقلیمی
کنجکاوی همچنین توسط ابزار REMS اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی الگوهای آب‌وهوای روزانه و فصلی، فشار اتمسفری و نوسانات دمایی در مریخ ارائه کرده است.
جست‌وجوی حیات
مریخ‌نورد کنجکاوی چندین ابزار علمی برای کاوش شرایط سکونت در مریخ دارد. از جمله آزمایشی که سطح را با نوترون بمباران می‌کند و در صورت مواجهه با اتم‌های هیدروژن به عنوان یکی از عناصر آب، سرعت آن کاهش می‌یابد. همچنین بازوی 3 متری مریخ‌نورد نمونه‌هایی را از سطح گرفته و آن‌ها را درون مریخ‌نورد حرارت می‌دهد تا با تحلیل گازهای متصاعد شده از آن‌ها، سرنخ‌هایی درباره‌ی چگونگی تشکیل سنگ‌ها و خاک تجزیه‌وتحلیل کند.
ابزار تجزیه‌وتحلیل نمونه‌ی مریخ، اگر شواهدی از مواد آلی به دست آورد، می‌تواند آن را دوباره بررسی کند. در جلوی کنجکاوی و زیر پوشش آن، چندین بلوک سرامیکی وجود دارد که با ترکیبات آلی مصنوعی آغشته شده‌اند. کنجکاوی می‌تواند هر یک از این بلوک‌ها را سوراخ کند و نمونه‌ای را در آن قرار دهد تا ترکیب آن را اندازه بگیرد. سپس پژوهشگران به دنبال مواد آلی خواهند بود که نباید در بلوک وجود داشته باشند. اگر چنین باشد، دانشمندان احتمالا متوجه خواهند شد که این موجودات از زمین به مریخ برده شده‌اند.
آسیب به چرخ کنجکاوی
Credit: NASA
خرابی دریل
سازوکار مته‌ی کنجکاوی تا کنون در زمان‌هایی با مشکلاتی مواجه شده است که باعث شده به طور موقت توانایی جمع‌آوری نمونه‌ها را نداشته باشد. به همین دلیل مهندسان یک روش حفاری جدید ایجاد کردند تا ادامه‌ی عملیات حفاری را ممکن کند. از جمله در سال 2015 روش جدیدی را برای کار با سنگ نرم در مناطقی از کوه شارپ طراحی کردند.
قدرت و محدودیت‌های ارتباطی
اگرچه RTG توان ثابتی ارائه می‌دهد، اما کاهش توان تدریجی در طول زمان، اندکی تخریب بازده آن را کاهش داده است. همچنین زمانی که مریخ و زمین در دو طرف مقابل خورشید قرار داشته باشند، خاموشی‌های ارتباطی روی می‌دهد.
همچنین ناسا در سال 2017 فاش کرد که کنجکاوی تنها شش ماه پس از فرود، با یک نقص کامپیوتری خطرناک مواجه شد که باعث شد مریخ‌نورد تنها یک ساعت با قطع همیشگی ارتباط با زمین فاصله داشته باشد. یک نقص کوتاه دیگر در سال 2016 برای مدت کوتاهی کار علمی را متوقف کرد، اما مریخ‌نورد به سرعت مأموریت خود را از سر گرفت.
طرحی گرافیکی از مریخ‌نورد کنجاوی
Credit: NASA/JPL-Caltech
جمع‌بندی
مریخ‌نورد کنجکاوی به طور قابل توجهی درک ما را از مریخ بهبود داده است و ثابت می‌کند که این سیاره زمانی شرایط مساعدی برای حیات داشته است. انعطاف‌پذیری مریخ‌نورد کنجکاوی گواهی بر طراحی قدرتمند آن و سخت‌کوشی دانشمندان درگیر در این مأموریت است. به همین دلیل، مریخ‌نورد مأموریت اولیه‌ی دو ساله‌ی خود را پشت سر گذاشته و با گذشت بیش از یک دهه پس از فرود، به کاوش سیاره ادامه می‌دهد.
کنجکاوی با طراحی قدرتمند، ابزارهای پیچیده‌ی علمی و عملیات پیوسته در مریخ، یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای علمی در کاوش سیاره سرخ باقی مانده است و داده‌هایی که ارائه می‌دهد به شکل‌دهی آینده‌ی مأموریت‌های مریخ کمک و راه را برای اکتشاف انسان در این سیاره خواهد کرد.
منبع: sharghdaily-981459