۷ دقیقه وحشت برای دستیابی مریخ‌نورد پشتکار به سیاره‌ی سرخ

مریخ‌نورد پشتکار به‌عنوان آخرین مسافر زمینی سال ۲۰۲۰ فردا به مریخ می‌رسد و طی عملیاتی پیچیده و خودکار که با نام «هفت دقیقه وحشت» شناخته می‌شود، بر روی این سیاره فرود می‌آید.

هفته‌ی گذشته بود که ابتدا مدارگرد «امید» (مسبار الأمل) امارات و سپس کاوشگر «تیان‌ون-۱» (Tianwen-1) چین به مریخ رسیدند و با موفقیت در مدار این سیاره قرار گرفتند. اکنون کاوشگر «پشتکار» (Perseverance) ناسا که سال گذشته پس از دو فضاپیمای قبلی راهی سیاره‌ی سرخ شده بود، مأموریتی به مراتب پیچیده‌تر را پیش رو دارد و علاوه بر ورود به مدار مریخ عملیات فرود را هم در ادامه انجام خواهد داد.

با رسیدن به مریخ، فضاپیمای پشتکار که ابعادی به اندازه‌ی یک خودرو دارد، روز ۱۸ فوریه ساعت ۱۵:۴۸ منطقه‌ی زمانی شرقی (ساعت ۰۰:۱۸ بامداد جمعه ۱ اسفند) طی عملیاتی تلاش می‌کند تا در دهانه‌ی ۴۵ کیلومتری «جزرو» (Jezero) فرود بیاید. مرحله‌ی ورود، تقرب و فرود (Entry, Descent, Landing) که به اختصار EDL نام دارد، اغلب با عنوان «هفت دقیقه وحشت» (Seven Minutes of Terror) شناخته می‌شود زیرا بسیار حساس است و با توجه به فاصله‌ی زمین تا مریخ، زودتر از رسیدن سیگنال‌های رادیویی به زمین پایان خواهد یافت. این یعنی فضاپیما به طور خودکار عملیات را پیش خواهد برد و در این مدت از فضاپیما خبری دردسترس نخواهد بود.

ساختمان امپایر استیت که این روزها با توجه به نزدیک بودن فرود پشتکار بر مریخ به رنگ قرمز نورپردازی شده است.
Credit: NASA/Emma Howells

فرآیند EDL با رسیدن فضاپیما به بالای جو مریخ آغاز می‌شود و پس از آنکه جرثقیل آسمانی مریخ‌نورد پشتکار را بر سطح سیاره‌ی سرخ قرار داد پایان می‌یابد. کل این روند تقریبا ۷ دقیقه طول می‌کشد و طی آن بسیاری از مراحل بحرانی باید انجام شود. بدین ترتیب پنج‌شنبه‌ی بسیار دشواری در انتظار مأموریت «مریخ ۲۰۲۰» (Mars 2020) خواهد بود که قرار است به دنبال نشانه‌هایی از حیات باستانی باشد و به جمع‌آوری نمونه‌های مریخ برای آوردن به زمین در مأموریتی دیگر بپردازد.

• مریخ‌نوردها تا کنون در سیاره‌ی سرخ چه یافته‌اند؟

اندکی پیش از رسیدن به سیاره‌ی سرخ فضاپیما مرحله‌ی کروز خود را که طی بیش از ۶٫۵ ماه به دستیابی به مریخ کمک کرده بود، پایان می‌دهد و برای ورود به مریخ با سرعت ۱۹۵۰۰ کیلومتر بر ساعت آماده می‌شود. با این سرعت فضاپیما به‌شدت داغ می‌شود و برای محافظت از آن یک سپر حرارتی وجود دارد که علاوه بر ایمن نگه داشتن مجموعه، به کاهش سرعت هم کمک می‌کند.

سپس در ارتفاع حدود ۱۱ کیلومتری مریخ، فضاپیما چتر نجات فراصوت خود را که ۲۱٫۵ متر عرض دارد باز می‌کند تا سرعت باز هم کاهش یابد. این چتر نجات بزرگترین چتری است که تا کنون به سیاره‌ی دیگری فرستاده شده است. اندکی بعد سپر حرارتی جدا شده و پشتکار با قرارگیری در جو مریخ ناوبری به روش عوارض‌سنجی (Terrain-Relative Navigation) را آغاز می‌کند. این سیستم یک فناوری خلبان خودکار است که کمک می‌کند تا مریخ‌نورد به شکل ایمن روی سیاره فرود بیاید.

اینفوگرافیک فرآیند فرود مریخ‌نورد پشتکار بر روی مریخ
Credit: NASA/JPL-Caltech

«سواتی موهان» (Swati Mohan) سرپرست عملیات راهبری، ناوبری و کنترل مارس ۲۰۲۰ از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا گفت: «پشتکار نخستین مأموریت مریخی است که از ناوبری نسبت به عوارض  استفاده می‌کند. هنگام پایین آمدن با چتر نجات از سطح مریخ عکس‌برداری می‌کند تا بر اساس پایگاه داده‌ی خود بهترین مکان فرود را تعیین کند. این دقیقا مانند فرود با چشمان باز است که به پشتکار اجازه می‌دهد نسبت به مریخ‌نورد کنجکاوی امکان فرود در مناطق چالش‌برانگیزتری را داشته باشد.»

این روش مشابه روشی است که فضاپیمای اسیریس-رکس هنگام تماس کوتاه با سطح سیارک «بنو» به‌کار گرفته بود. همچنین با وجود آنکه مریخ‌نورد «پشتکار» کمی بزرگ‌تر از مریخ‌نورد «کنجکاوی» است و ابزارهای علمی پیشرفته‌تری دارد، ادامه‌ی عملیات EDL بسیار شبیه به چیزی است که بیش از ۸ سال پیش در مأموریت کنجکاوی انجام شد.

• «کنجکاوی» بشر در مریخ هشت ساله شد

دانشمندان بر این باورند که یک دریاچه با عمق ۲۵۰ متر حدود ۳٫۹ تا ۳٫۵ میلیارد سال پیش دهانه‌ی جزرو را پر کرده است. این منطقه همچنین یک دلتای رودخانه‌ای شاخص دارد که گذر آب از آن رسوبات زیادی را بر جای گذاشته است. اما در حالی که این منطقه از نظر زمین‌شناختی بسیار غنی است و گزینه‌های مطلوبی برای مطالعه دارد، وجود صخره‌ها، دهانه‌ها و سنگ‌ها آن را به منطقه‌ای دشوار برای فرود «پشتکار» تبدیل کرده است.

طرحی گرافیکی از حضور مریخ‌نورد پشتکار در دهانه‌ی جزرو
Credit: NASA/JPL-Caltech

«مت اسمیت» (Math Smith) مدیر پرواز JPL در این زمینه گفت: «منطقه‌ی جزرو به‌عنوان بستر یک دریاچه‌ی باستانی یکی از امیدوارکننده‌ترین مکان‌ها برای جست‌وجوی شواهد مربوط به حیات میکروبی باستانی و جمع‌آوری نمونه برای آوردن به زمین است. اما مشکل این است که این منطقه جای بسیار خطرناکی برای فرود است.»

آخرین دقیقه‌ی عملیات EDL به جرثقیل آسمانی اختصاص دارد. طبق برنامه‌ریزی قرار است ۸ موتور واحد فرود، با آتش خود مجموعه را در بالای سطح مریخ نگه دارند تا مریخ‌نورد پشتکار توسط ۳ کابل از جنس نایلون بر روی سطح قرار گیرد. سپس واحد فرود پرواز کرده و در جایی دور از «پشتکار» به سطح مریخ سقوط می‌کند.

اگرچه فرآیند ورود به جو، تقرب و فرود بخش حساسی از مأموریت مریخ‌نورد «پشتکار» یا «استقامت» است، اما به گفته‌ی مقامات ناسا، سالم گذشتن از این ۷ دقیقه در حقیقت یک آغاز برای کاوشگر است زیرا مأموریت اصلی یافتن نشانه‌های حیات و حمع‌آوری نمونه برای بازگردانی به زمین است. مأموریتی که انجام آن تنها به فرود موفق پشتکار بستگی دارد.

عکس کاور: طرحی کرافیکی از پایان مرحله‌ی کروز مریخ‌نورد پشتکار

Credit: NASA/JPL-Caltech

منبع: Space